论文部分内容阅读
锂离子电池由于性能优越得到了广泛应用,然而金属钴价格昂贵,使得锂离子电池正极材料LiCoO2成本较高,阻碍了锂离子电池的进一步发展。为了减小锂离子电池正极材料的成本同时又不降低其电化学性能,本论文合成了LiNixCo1-xO2。为了进一步优化该材料的性能,对其进行了Al3+掺杂。此外,对正极材料LiNi1-x-yCoxMnyO2的合成条件和材料性能也进行了初步研究。 采用共沉淀法制备了不同Ni、Co比例的层状正极材料LiNi0.8Co0.2O2和LiNi0.7Co0.3O2,对两种材料进行了XRD及电化学性能测试。通过XRD分析发现,随着Co含量增加,晶胞体积变小,晶体结构稳定性增加。电化学性能测试表明,Co含量从0.2增加到0.3,首次放电比容量从182.6mAh/g减小到180.1mAh/g,即随Co含量的增加,放电容量有下降趋势;而经过10次循环之后,与各自首次放电容量相比,容量保持率由Co含量为0.2时的92.1%增加到Co含量为0.3时的92.8%。随Co含量的增加,材料的晶型结构较好,循环性能有所提高。 采用共沉淀法制备了LiNi0.7Co0.25Al0.05O2和LiNi0.7Co0.20Al0.10O2,并通过XRD、充放电性能和循环伏安等测试考察了不同Al掺杂量对材料LiNi0.7Co0.3O2的结构及电化学性能的影响。结果显示,掺杂摩尔百分比为0.05%和0.1%时的首次放电容量可达178.1mAh/g与167.2mAh/g,10次循环后,材料的容量保持率分别达到98.6%和97.7%。虽然掺杂后的首次容量有所降低,但是循环稳定性有较大提高。 对不同温度下合成的正极材料LiNi0.7Co0.2Mn0.1O2的XRD分析及电化学性能测试结果表明,温度为850℃高温煅烧9h制得的材料有明显的层状结构。不同温度制得的三种材料的初始容量均在150mAh/g左右,而850℃煅烧得到的材料具有较好的容量保持率,循环50次后容量仍然保持在140mAh/g。采用共沉淀法制备了LiNi0.33Co0.33Mn0.33O2,XRD测试结果表明,LiNi0.33Co0.33Mn0.33O2中阳离子排列有序度较高,层状结构明显;SEM测试结果表明,正极材料LiNi0.33Co0.33Mn0.33O2结晶粒径较均匀;充放电测试结果表明,与LiNi0.7Co0.3O2相比,尽管LiNi0.33Co0.33Mn0.33O2的初始放电容量较低,但是循环稳定性明显优于LiNi0.7Co0.3O2,50次循环后容量保持率由77.1%增至89.03%;循环伏安测试结果表明,Co3+/Co峰位正移,有效地提高了材料的安全性和循环稳定性。