论文部分内容阅读
为了满足动力电池对锂离子电池正极材料的要求，研究者对各种正极材料进行了深入的研究。相对于LiCoO2、LiMn2O4、LiFePO4等常见的锂离子电池正极材料，镍钴锰三元正极材料有较高的能量密度以及较好的循环稳定性和热稳定性，有希望应用于电动汽车和混合电动汽车上。本论文制备了不同Ni、Co、Mn配比的三元正极材料，通过电化学测试选取了电化学性能优异的LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2材料为研究重点。研究了焙烧温度，镍钴锰原材料的种类、锂源的选择对LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2的电化学性能的影响，探索优化了制备LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2三元材料的条件：当焙烧温度为900℃，镍钴锰原料选择镍钴锰的乙酸盐，而锂源选择氢氧化锂或者碳酸锂时，制备出的LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2材料具有较好的电化学性能。在上述工作的基础上，考察了锂源的添加方式对三元材料LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2的影响进行了综合研究，结果表明：将乙酸锂直接添加到镍钴锰的乙酸盐溶液中这种锂源添加方式制备出来的LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2材料有最高的0.1C首次放电容量，将乙酸锂与镍钴锰的草酸盐沉淀通过物理混合制备得到的LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2材料具有最高的比表面积和循环稳定性，而将乙酸锂与经过镍钴锰的草酸盐沉淀热处理后得到的镍钴锰氧化物混合研磨制备得到的LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2材料的颗粒发生了团聚，材料的比表面积小，但是电化学性能较差。本文还通过溶胶-凝胶法制备了LiLi0.2MnxNiyCozO2三元富锂材料，并研究了在电极制作过程中添加Pt/C催化剂对电池性能的影响。研究发现，当添加的Pt/C催化剂的量为1%时，电池的性能没有发生很大的变化。当Pt/C催化剂的添加量分别为2%、4%、和8%时，电池的首次放电容量分别提高了15.5mAh/g、14.8mAh/g和12.1mAh/g，但是它们的循环稳定性有所下降。并提出了添加Pt/C氧还原催化剂后，电池性能发生变化的可能机理：在Pt/C催化剂的作用下，电池中的H+和O2发生反应，从而加快了充电过程中的离子交换速率，提高了电池的容量。