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作为高容量的层状正极材料,Li Ni0.8Co0.1Mn0.1O2(NCM811)已成为高能量锂离子电池的候选材料之一。相比于颗粒团聚型多晶材料因各向异性的体积变化引发的结构衰减问题,将NCM811做成单晶型颗粒能有效提高材料的结构强度和稳定性。因此,本论文在共沉淀法和固相法结合的基础上,通过调控首次配锂量,研究采用不同路线制备单晶型NCM811的方法,具体研究结果如下。1.首次配锂量小于化学计量比(Li/TM<1.0)时,通过相转变法制备单晶型NCM811。研究表明,高镍材料在高温烧结过程中,处于贫锂状态时会优先发生阳离子的无序混排,并不会发生有序的相转变。首次配锂量小于化学计量比时,高温烧结后生成的中间产物均是以岩盐相为主的无序相(岩盐/尖晶石相或岩盐/尖晶石/层状相的混合相)。按化学计量比再次补锂焙烧后,最终产物为层状特征不显著的层状相或混合相。且即使在1000℃的高温条件下,中间产物和最终产物都依旧是团聚型颗粒。实验初步证明贫锂烧结不利于单晶型NCM811的形成。2.配锂量等于化学计量比(Li/TM=1.0)时,采用升高温度(≥900℃)促进晶体生长的方式合成单晶型NCM811。研究表明,煅烧温度越高,单晶颗粒的生成时间越短,且层状结构的有序性越高。960℃下煅烧1h获得的单晶NCM811样品结构最为稳定,Li/Ni混排程度最小(2.41%)。电化学性能测试表明,该单晶样品(960℃/1h)循环稳定性最好,0.5C下放电比容量为155.0 m Ah g-1,循环300周后容量保持率为74.4%,但与团聚型多晶NCM811样品相比(181.9 m Ah g-1,81.4%),仍有较大差距。表明这种升高温度生成单晶的方式并不适合高性能单晶型NCM811的制备。3.配锂量高于化学计量比(Li/TM>1.0)时,通过熔融盐法合成单晶型NCM811。研究表明,以Li OH·H2O和Li2SO4混合物作为熔融盐能成功合成出粒度分布集中,形貌规则一致的单晶NCM811材料。其中,860℃下合成的1.6μm大小的单晶NCM811材料1C循环700周后,其容量保持率为62.5%,高于团聚型多晶材料(47.9%);其热分解温度(240.5℃)也高于团聚型多晶NCM811正极材料(221.1℃)。这表明配锂量高于化学计量比时,采用熔融盐法所制备的单晶型NCM811具有比团聚型多晶NCM811材料更优异的热稳定性和电化学性能。