由于LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2具有类似LiCoO2的电化学特性、更优的高温性能、更好的安全性能和相对低廉的价格,被认为有可能取代LiCoO2而成为锂离子动力电池正极材料。但研究表明,LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2在充放电过程中容易与电解液发生化学反应,导致电化学性能变差。针对这些问题,本研究分别采用高温固相法和共沉淀法制备了LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2,并采用AlPO4表面包覆、Cr3+掺杂、F-掺杂以及Cr3+/F-复合掺杂等方式对LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2进行了改性研究。在此基础上,采用AC技术测定了锂离子在三元系正极材料中的扩散系数。研究表明:
　　(1)高温固相法能得到结晶良好的LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2,二次烧结可提高材料的I(003)/I(104)值,降低c/a值,得到的LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2具有更完善的层状结构和更优良的电化学性能。在LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2表面包覆一层无定形态的AlPO4后,由于AlPO4的存在,阻止了电极与电解质溶液之间的副反应,降低了电极的表面膜阻抗和电荷转移阻抗,加快了锂离子的扩散速度,使得LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2-的循环性能和倍率性能显著改善。
　　(2)以草酸盐为沉淀剂采用共沉淀法可获得综合性能优良的LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2。适量Cr3+和F-的掺杂能抑制正极材料与电解液的反应,从而抑制电化学阻抗的增加,减少不可逆容量损失。Cr3+/F-复合掺杂能显著抑制电化学阻抗的增加,减少不可逆容量的损失,提高循环性能。
　　(3)草酸盐共沉淀法制备的Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)0.95Cr0.05O1.7F0.3颗粒呈类球形结构,分散性较好,无团聚现象,粒径分布窄,平均颗粒大小为1-2微米。在0.2C,0.5C,1C,2C倍率下放电,材料的初始容量较高,分别为162mAhg-1,151mAhg-1,140mAhg-1,119mAhg-1。
　　(4)交流阻抗法测试了LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2、Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)0.95Cr0.05O2、LiNi1/3Co1/3Mn1/3O1.97F0.03和Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)0.95Cr0.05O1.97F0.03四个样品在不同脱锂状态下锂离子的扩散系数。研究表明,四个样品的扩散系数在10-11-10-12的级别之内。Cr离子的掺杂能显著提高锂离子的扩散系数,而F离子的掺杂能降低锂离子的扩散系数,阴阳离子的复合掺杂则对锂离子的扩散系数影响不大。