锂离子电池正极材料LiNi<,1/3>Co<,1/3>Mn<,1/3>O<,2>的合成及性能研究

来源 :桂林工学院 桂林理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zzdlily_8000
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
目前商业锂离子电池主要采用钴酸锂(LiCoO2)作为正极材料。由于钴资源缺乏、价格昂贵及毒性较高,开发少钴或无钴的薪型正极材料成为锂离子电池的重要发展方向。LiNi1/3Cov1/3Mn1/3O2是一种极具应用前景的新型锂离子电池正极材料,具有高安全、低成本等优势。但是采用现有的合成方法来制备LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2都存在一些不足。探索方便易行、环境友好的新型制备方法与改性措施,进一步改善其性能对促进其实用化具有重要意义。 本文在综合分折锂离子电池正极材料研究现状的基础上,选择LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2作为研究对象,采用新的合成方法-共沉淀-燃烧法进行了合成试验,研究了LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的合成方法、工艺条件以及合成产物的结构和性能,并与低温燃烧法、草酸盐共沉淀法制备的LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2在结构和性能方面进行了比较,得到以下主要认识和研究成果。 以Mn(CH3COO)2·4H20、Ni(CH3COO)2·4H2O、Co(CH3COO)2·4H2O、H2C2O4·2H2O、NH3·H2O和LiNO3为原料,利用共沉淀.燃烧法在空气环境下成功合成了具有α-NaFeO2型层状有序结构和良好电化学性能的LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2。采用AAS、XRD、SEM、电池性能测试仪和DSC等测试手段系统研究了合成产物的成分、结构、形貌、电化学性能,考察了直接烘干工艺、流变相工艺、燃烧工艺、合成温度、合成时闻、补锂量等因素对合成产物结构和性能的影响。获得了采用共沉淀-燃烧法在空气中合成LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的工艺条件参数。研究结果表明:用草酸作沉淀剂,可使过渡金属离子快速沉淀,缩短共沉淀过程的时间,防止Mn2+在溶液中被氧化成Mn3+或Mn4+,得到均相的三元复合草酸盐;采用直接烘干工艺,可消除洗涤过程造成的成分损失,并节约大量的洗涤用水;采用流变相工艺,可保证锂盐与前驱体均匀混合;引入燃烧工艺,可缩短合成时间,节省能源消耗。合成温度、合成时间以及补锂量等对合成产物的结构和电化学性能均有影响。以共沉淀-燃烧法合成LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的最佳条件为:n(NI+Co+Mn):n(NH3·H2O)为1:5,水浴温度50℃下搅拌0.5h,500℃下点火燃烧0.5h,800℃回火15h,补锂量为10mol%。在此条件下得到的合成产物电化学性能好,首次放电比容量达到168.9mAh/g。10次循环后的容量仍保持167.9mAh/g,容量保持率为99.3%。合成的正极材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2具有相当好的热稳定性,在高电压下材料其有较好的稳定性。该研究成果已申请国家发明专利(申请号:2008 10002471.0) 通过低温燃烧法和草酸盐共沉淀法制备了LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2正极材料,并与共沉淀-燃烧法制备的LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2在结构和电化学性能上进行了比较。结果表明,采用共沉淀-燃烧法合成的LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的电化学性能优于低温燃烧法和草酸盐共沉淀法所合成的材料。与这两种方法相比,共沉淀-燃烧法具有工艺简单、容易操作、节水节能、绿色环保,合成材料具有比容量高、循环性能好等优点。
其他文献
过亚硝酸(ONOOH)是最近在大气中检测到的环境污染物,同时也是可以在细胞中自动生成的具有强氧化性的活性氧化物,在体内具有损伤蛋白质、DNA等生物大分子以及介导细胞凋亡的作用
碱-硅酸反应是导致混凝土结构损伤的主要原因之一。现研究已表明铝离子能有效抑制碱-硅酸反应的发生,并对已发生的碱-硅酸反应有一定的抑制作用。采用不同的方法使铝离子渗入
一维纳米材料因为具有显著的各向异性结构和固有的量子限域效应而产生许多优异的物化性能,引起了广大学者的研究兴趣。银钒氧化物由于存在银和钒特殊的氧化态而具有优良的电
连续体结构拓扑优化是目前结构优化领域研究的热点和难点问题之一。与尺寸和形状优化方法比较,拓扑优化以结构的材料分配为研究对象,可从根本上指导结构布局设计,因而能够获得更