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LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2（简称NCM）富镍层状过渡金属氧化物具有高比容量（200 mAh/g）、优异的循环性能和低成本等优势,日益受到关注。共沉淀法与高温固相法相结合是最适合工业化生产NCM的一种方法,该合成路径的产品更均一、更致密且制造成本适中。但是,NCM三元材料的工业化应用仍然受循环性能差和热稳定性差等因素的影响,故其电化学性能有待进一步提高。本文主要采用化学共沉淀法和高温固相法相结合来研究LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2富镍三元正极材料的合成工艺,探讨了NCM前驱体与不同锂源锂化配比的关系,并且研究了NCM材料与不同导电剂的匹配,在此基础上,设计出全浓度梯度结构进一步改善材料的电化学性能。本课题采用共沉淀法制备NCM前驱体,以NiSO4·6H2O、CoSO4·7H2O和MnSO4·H2O为原材料,NaOH和NH3·H2O分别为沉淀剂和络合剂,并且通过体系物料衡算计算出理论实验范围。研究反应pH、总氨浓度、进料速度、反应时间、陈化时间、静止时间、进料盐、碱溶液浓度、烘干机制等因素对前驱体形貌、振实密度和晶体结构的影响。通过实验研究得出结论,在pH为11.50,总氨浓度为1.2 mol/L,反应24 h以上,能够得到粒径均一、表面致密的球形NCM前驱体。将前驱体与锂源混合均匀后至于管式电阻炉中煅烧,研究预煅烧温度和时间、煅烧温度和时间等对NCM材料晶体结构和电化学性能的影响。煅烧工艺研究表明,将混锂后的前驱体500℃预煅烧4 h,而后800℃煅烧12 h,表现出良好的电化学性能。首次放电比容量为198.6 mAh/g,1 C循环100次后的放电容量保持率高达96%以上。通过采用LiOH·H2O、Li2CO3分别和前驱体混合,进行煅烧处理得到目标产物,再对比不同锂化配比,研究其对电化学性能的影响。经过对比发现,LiOH·H2O锂化后的材料表面更圆滑、更致密,电化学性能好于Li2CO3。基于合成的NCM材料,选取Super P、乙炔黑、中间相碳微球等三种不同结构的碳材料作为导电剂,通过电化学性能检测,分析NCM材料与不同导电剂的匹配关系。经测试发现,当使用Super P作为导电剂时,材料具有较小的阻抗,拥有良好电化学性能。通过在前驱体的制备阶段,不断的调试前驱体的浓度组成,进而合成出具有浓度梯度结构的球形前驱体,本实验设计的浓度梯度材料以高容量的富Ni材料为核心,逐渐过渡到相对低Ni、富Mn的表面,进而实现从Ni含量为84%的核心逐渐过渡到Ni含量为76%的球形二次颗粒表面。这种全浓度梯度材料具有平缓的浓度梯度变化,避免了充放电过程中由于组分差异过大而造成的结构坍塌,相对于壳-核材料具有更好的性能,实验中通过测试得出,浓度梯度材料以1 C和5 C的电流密度循环100次后放电的容量保持率分别98.8%和93.7%,高于本征材料的96.6%和90.3%。