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目前虽然LiCoO2作为锂离子电池的正极材料依然占据市场的主导地位,但是由于其有毒性及资源限制,迫切需要在市场竞争中研发一种更具应用性的新型锂离子电池的正极材料。由过渡金属镍、镉、锰构成的三元层状结构的金属氧化物Li[Ni1/3Co1/3Mn1/3]O2,综合了层状结构的LiCoO2,LiNiO2,LiMn2O4三种材料的优点,因而作为电池的正极材料其电化学性能优于任意单一组分。化合物Li[Ni1/3Co1/3Mn1/3]O2用于锂离子电池的正极材料不仅具有价格低廉、对环境友好和热稳定性优良,而且包含比容量较高等突出特性,因此其被广泛地认可为是最具有发展前景的锂离子电池正极材料之一。本论文以Li[Ni1/3Co1/3Mn1/3]O2作为研究目标,选择最佳的合成方法、最优的沉淀剂,及最适宜的合成条件,以提升锂离子电池过渡金属氧化物的复合正极材料 Li[Ni1/3Co1/3Mn1/3]O2的在高倍率下的充放电性能和其循环性能。 首先选择的最佳合成方法确定为共沉淀法,它包括碳酸盐共沉淀法和氢氧化物共沉淀法两种。在使用碳酸盐共沉淀法制备锂离子电池的过渡金属氧化物的复合正极材料 Li[Ni1/3Co1/3Mn1/3]O2时常用的沉淀剂共有三种,分别是Na2CO3,(NH4)2CO3和NH4HCO3。沉淀剂对所制备的样品在形态、结构和电化学性能方面的影响备受关注。使用Na2CO3作为沉淀剂制备出的样品粒子形状不规则,粒子颗粒不均匀,然而使用NH4HCO3作为沉淀剂所制备出的样品无论是粒子形状,还是粒子颗粒都表现出较好的规则性和良好的均一性。在所制备出的所有样品中,以(NH4)2CO3作为沉淀剂所制得产物展示出了较好的六边形分层结构,测试结果也同样显示了其最高的放电比容量和最好的电循环性能。因此在碳酸盐共沉淀法反应中,沉淀剂具有非常重要的作用及对产物Li[Ni1/3Co1/3Mn1/3]O2的性能有着不可乎视的影响。 通过氢氧化物共沉淀法制备纳米结构的Li[Ni1/3Mn1/3Co1/3]O2正极物质。需注意的条件例如反应的温度,螯合剂的量和反应时间等对Li[Ni1/3Mn1/3Co1/3]O2物理特性和电化学性能的优化有着不同程度的影响。Li[Ni1/3Co1/3Mn1/3]O2的结构、形貌和电化学性能是通过X射线粉末晶体衍射(XRD),扫描电子显微镜分析(SEM),透射电子显微镜分析(TEM)和充放电循环曲线来描述的。通过氢氧化物共沉淀法所制备出的最佳产物是纳米级的粒子具有良好的层状结构,而且通过电化学的测试显示出其具有良好的充放电性能和较高的放电比容量。实验的温度设在273K下合成有效地阻止了纳米级的产物粒子Li[Ni1/3Co1/3Mn1/3]O2的继续生长,从而产生的Li[Ni1/3Co1/3Mn1/3]O2具有最优的纳米级粒子尺寸,这使作为锂离子电池过渡金属氧化物复合正极材料的Li[Ni1/3Co1/3Mn1/3]O2非常有利于应用在高能源的产业领域。