【摘 要】
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LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2正极材料具有高容量、低成本等优点,被认为是最具开发前景的锂离子电池正极材料之一。然而该材料在高工作电压下仍存在严重的容量衰减和结构不稳定等问题
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LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2正极材料具有高容量、低成本等优点,被认为是最具开发前景的锂离子电池正极材料之一。然而该材料在高工作电压下仍存在严重的容量衰减和结构不稳定等问题。本文通过共沉淀法制备球形Ni0.5Co0.2Mn0.3(OH)2前驱体,并以此为原料合成LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2正极材料,研究了稀土元素表面包覆、离子掺杂对材料结构稳定性及电化学性能的影响。采用共沉淀法制备Ni0.5Co0.2Mn0.3(OH)2前驱体,并合成了 LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2正极材料,研究了共沉淀时间对Ni0.5Co0.2Mn0.3(OH)2前驱体和LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2正极材料结构、形貌和电化学性能的影响。结果表明随着共沉淀时间的增加,前驱体和材料的二次颗粒粒径逐渐增大。16 h共沉淀时间制备的LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2正极材料具有较好的电化学性能,在1 C倍率经过180圈循环容量保持率可达75.3%。以LaC6H9O6·xH2O、Li2CO3和Ni0.5Co0.2Mn0.3(OH)2为原料,通过一步高温固相法得到了稀土元素镧表面修饰LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2的正极材料,考察了不同镧修饰量对LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2结构和电化学性能的影响。结果表明3%mol La修饰材料在1C倍率下,经过100圈循环材料的容量保持率可达76.5%。这主要归因于材料表面的镧基氧化物包覆层可以提高LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2的电子传输和离子扩散,还能够抑制电极与电解液之间的副反应,提高材料的界面稳定性。以Ce(NO3)3·6H2O、Li2CO3和Ni0.5Co0.2Mn0.3(OH)2为原料,通过溶剂-热法合成了稀土元素铈修饰LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2的正极材料,考察了不同铈修饰量对LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2结构和电化学性能的影响。结果表明适量的稀土元素铈有利于提高LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2正极材料的电化学性能。2%mol Ce修饰样品在1 C倍率下经过长循环(100圈)容量保持率可达76.2%。这主要归因于材料表面的CeO2包覆层可以增强电极-电解液界面的稳定性,部分Ce进入材料体相中提高了材料的结构稳定性。
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