近年来锂离子电池成为主要的能源电池来源,比如便携式电子设备和新能源汽车等。锂离子电池研发方向正逐渐转向高性能、低成本、良好的安全性的电极材料。高镍层状氧化物正极材料在高电压下(4.4-4.6V)拥有高的放电比容量,并具有比LiCo02成本低的优点。然而,高镍材料本身固有的结构导致热稳定性不好,副反应多等,是这种高能量正极材料商业化面临的最大的挑战之一。本文以NiSOV4·6H2O、CoSO4·7H2O和MnSO4·H2O为原料,采用化学共沉淀法制备得到颗粒均匀的镍钴锰氢氧化物(Ni0.8Co0.1Mn0.1)(OH2)前驱体。其中对材料制备条件进行了探讨,对样品的形貌、结构和粒径分布等进行了表征,并对材料电化学性能进行了分析。结果表明,在pH=11.3,氨水浓度为0.5 mol/L的条件下得到的前驱体形貌最好,与过量的LiOH·H20(摩尔比1:1.05)混合均匀,在750 ℃烧结10h后得到LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2性能最好,在2.8-4.6V高压下首次放电比容量达214.5 mAh g-1,100次循环之后保持率为70%。材料本身存在诸多问题,需要进一步改进LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2。为了改善LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2正极材料的各方面性能,我们重新设计了材料的结构,以LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2为核心提供高比容量,以Li[Ni1/3Co1/3Mn1/3]O2为稳定结构的壳层,Ni,Co和Mn的元素含量与从核心到微球表面的距离具有函数关系,并对其反应条件与形貌的关系进行了讨论,优化了反应条件得到了电化学优良的全梯度材料。梯度分布材料在2.8-4.6V的电压窗口中,显示出较高的初始放电比容量195.6mAh g-1,100次循环后的容量保持率在90%以上。电化学性能的提升充分说明了梯度分布材料是一种具有潜力的正极材料。这种梯度分布材料在高电压下具有较高的可逆容量和优异的循环稳定性。基于此,探讨前驱体晶核形成和生长的机理,由此可以定性分析这种材料稳定的原因。在实验中发现梯度分布Li[Ni0.6Co0.2Mn0.2]O2的内外形貌与均相Li[Ni0.6Co0.2Mn0.2]O2不同,两者的生长机制不同。均相Li[Ni0.6Co0.2Mn0.2]O2为多晶聚合团聚而成球状,梯度分布材料是由交叉编织表面反应生长形成,同时作为稳定的壳层对电极表面起到了很好的保护作用,抑制了晶间裂纹的产生,提高了材料的稳定性进而影响了电化学性能。结果表明以1C倍率在2.8-4.4V电压窗口进行测试,表现出高的首次放电比容量(185.2 mAh g-1)在300次循环后表现出优异的容量保持率(81.1%)。