【摘 要】
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随着社会的发展,对锂离子电池性能要求越来越高,传统的锂离子电池正极材料越来越难以满足市场的需求。兼具高能量密度、高比容量、低成本的富锂三元正极材料被认为是最具前景的下一代锂离子电池正极材料之一,然而其循环过程中存在的容量和电压衰退严重,首圈不可逆容量高和倍率性能差等问题,严重制约了其商业化应用。本文采用喷雾干燥和共沉淀两种不同方法合成了Li1.2Ni0.2Co0.08Mn0.52O2富锂三元材料,
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随着社会的发展,对锂离子电池性能要求越来越高,传统的锂离子电池正极材料越来越难以满足市场的需求。兼具高能量密度、高比容量、低成本的富锂三元正极材料被认为是最具前景的下一代锂离子电池正极材料之一,然而其循环过程中存在的容量和电压衰退严重,首圈不可逆容量高和倍率性能差等问题,严重制约了其商业化应用。本文采用喷雾干燥和共沉淀两种不同方法合成了Li1.2Ni0.2Co0.08Mn0.52O2富锂三元材料,并分别对其进行了构造适量浓度氧空位和碳包覆协同改性,Cr2O3包覆改性以及K+掺杂和Cr2O3包覆协同改性,采用XRD、XPS、EPR和SEM等方法对材料进行结构表征,并通过充放电测试仪等对其电化学性能以及电化学行为进行测试。具体工作如下:（1）采用喷雾干燥法制备材料前驱体,再通过调整煅烧气体氛围的方法在合成材料的同时实现构造适量浓度氧空位与碳包覆的协同改性（材料记为CA@LNCM-2）,XRD表征显示材料富锂相的存在以及完整的层状结构;SEM、TEM观察到CA@LNCM-2颗粒呈不规则立方体形貌和碳包覆层的存在,EPR、XPS结果显示CA@LNCM-2氧空位浓度介于两个对比样之间。协同改性的CA@LNCM-2材料在0.1 C倍率下首圈库伦效率达83.1%,在5 C下循环1000圈后容量保持率达78.3%,显示出优异的电化学性能。（2）采用共沉淀法制备了Li1.2Ni0.2Co0.08Mn0.52O2富锂材料,通过“湿化学”法对材料进行了Cr2O3包覆改性,改性后的材料在1 C和5 C的倍率下均展现比未改性材料更优异的循环性能,容量保持率分别为:200圈后85.29%（未改性材料仅有77.12%）和500圈后71.5%（未改性材料仅有28.6%）。通过XRD、SEM等手段探究了Cr2O3包覆层对材料结构稳定性的影响。（3）通过共沉淀法配锂过程中加入钾盐制备了K+掺杂的Li1.2Ni0.2Co0.08Mn0.52O2材料,再通过“湿化学”法对其进行Cr2O3包覆实现对材料K+掺杂、Cr2O3包覆协同改性。采用交流阻抗法探究了钾离子掺杂对材料动力学的影响。电化学测试显示协同改性的材料在循环性能和倍率性能上比仅作包覆改性的材料更优异:协同改性材料在5 C下循环500圈后容量保持率仍有80.6%,在10 C大电流密度下放电比容量达148.9 m Ah g-1。
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