2。2。2表面包覆
表面包覆是指将碳或金属氧化物涂覆在三元复合正极材料的表面,使得材料与电解液分开,以减少金属离子溶解,从而使三元材料的循环性能得到改善[12]。在三元材料的表面包覆稳定的薄膜物质,基本上不会改变材料的主体结构及容量。而且适当的厚度、均匀的修饰层也能够提高电子的导电率,不仅能减少电解液对于正极活性物质的侵蚀,以此来保护材料结构,而且也能抑制高电压下的电解液分解,由此可以改善材料的倍率性能与其的循环稳定性能。
Cho[12]等通过高温固相法来制备了LiNi0。5Mn0。3Co0。2O2和LiNi0。5Mn0。3Co0。2O1。98S0。02材料,并且用LiNiPO4包覆了以上的两种材料。由电化学性能测试研究表明,用LiNiPO4包覆了材料的倍率性能较为优良,其中用LiNiPO4包覆了的LiNi0。5Mn0。3Co0。2O2,在容量为1C和5C时保持率分别为70% 和45%。
2。3锂离子三元电极材料的前景展望
当今对于二次电池的性能要求越来越严格。开发二次电池材料是当今二次电池行业发展的重要挑战。锂离子电池因有放电电压及容量高、绿色环保等各方面的优点,引起了社会各界广泛的关注。但在国内外对于三元材料的研究中,主要是针对于LiCo1/3Ni1/3Mn1/3O2的研究,以及对三元复合材料的制备方法、烧结温度及元素掺杂等都有较为详细的研究。然而很少有研究三元复合材料Li1。2Ni0。56Co0。21Mn0。18O2的制备方法及电化学性能。因此本文采用了间接共沉淀法、溶胶—凝胶法以及高温固相法来制备Li1。2Ni0。56Co0。21Mn0。18O2锂离子三元复合正极材料。本论文选取了当前被认为是最具有希望成为动力电池的材料的镍、锰、钻三元复合正极材料进行了研究探索。并且采用不同方法逐步改进实验方案,制备出具有较好电化学性能的三元复合正极材料Li1。2Ni0。56Co0。21Mn0。18O2。
3 Li1。2Ni0。56Co0。21Mn0。18O2电极材料的合成及表征
3。1仪器及设备
玛瑙研钵,78HW-3恒温磁力搅拌器(杭州仪表电机有限公司),SK2-4-10管式电阻炉(上海实研电炉有限公司),DZF-6050型真空干燥箱(上海精宏实验设备有限公司),Braun LAB star真空手套箱(德国布鲁克公司), Thermo ARL SCINTAG X‘TRA型X射线衍射分析仪(XRD),CT2001A型LAND电池测试系统。
3。2药品及试剂
所用药品及试剂如未经特殊说明,均为分析纯。NiCl2·6H2O固体、MnCl2·4H2O固体、CoCl2·6H2O固体、Li2CO3固体、一水合柠檬酸、丁二酸固体、NaOH固体、浓氨水、乙醇(95%)1-甲基-2-吡咯烷酮、乙炔黑(杉杉科技有限公司)、聚偏氟乙烯(PVDF,Aldrich公司),铜箔。
3。3电极材料的制备
3。3。1样品1的制备(共沉淀法,空气氛围)
使用分析天平准确称取6。664g(0。028mol)NiCl2·6H2O固体、1。782gMnCl2·4H2O(0。009mol)固体、2。499g(0。0105mol)CoCl2·6H2O固体于100ml的烧杯中,加入25ml蒸馏水使其完全溶解,然后加入适量混合碱(由5mol·L-1的NaOH溶液和1 mol•L-1的氨水组成),连续搅拌,维持溶液的pH值约为11,使其完全沉淀。在空气氛围中将烧杯置于78HW-3恒温磁力搅拌器上搅拌,恒温50℃,搅拌速率f=300r/min,搅拌均匀后得到前驱体。然后加入2。22g (0。03mol)Li2CO3固体,继续搅拌至其混合均匀。将混合物放置于电炉上持续加热至糊状,待其冷却后置于坩埚内。后将其置于管式电阻炉中,在氮气的氛围中,0。5h内逐渐升温至100℃,100℃保持2h后冷却。2h内由15℃升至800℃,800℃保持10h后,自然冷却至室温,得到样品1(空气中制备的Li1。2Ni0。56Co0。21Mn0。18O2)。文献综述