锂离子电池正极材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的合成及其改性研究

作     者：黄原君 

作者单位：湘潭大学 

学位级别：硕士

导师姓名：苏光耀;高德淑

授予年度：2007年

学科分类：0808[工学-电气工程] 081704[工学-应用化学] 07[理学] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 0703[理学-化学] 070301[理学-无机化学] 

主      题：锂离子电池 正极材料 Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)O2 阴、阳离子复合掺杂 

摘      要：目前,商业锂离子电池中主要采用LiCoO作正极材料,但由于价格和安全性的问题,LiCoO已不能满足锂离子电池发展的需要,因此,开发低成本,高性能的新型正极材料成为目前锂离子电池领域研究的热点。与LiCoO相比,Li(NiCoMn)O具有成本更低,安全性能更好等优点,不仅能取代LiCoO应用于小型锂离子电池,而且在动力电池等大功率锂离子电池中有着广阔的应用前景。本论文系统的研究了Li(NiCoMn)O的合成及其组成、结构、电化学性能之间的关系。深入研究了合成条件对材料性能的影响,并得到了优化的合成工艺。采用优化的工艺合成了LiNiCoMnO,并采用SEM,XRD,恒电流充放电测试等方法对合成的LiNi1-x-yCoxMnyO系列化合物进行了表征测试。 本文通过阴、阳离子复合掺杂改善LiNiCoMnO材料的性能,获得电化学性能优良的阴、阳离子复合掺杂新型正极材料。研究了Si、F复合掺杂来改善Li(NiCoMn)O的电化学性能,结果表明Si、F复合掺杂能显著减少Li(NiCoMn)O层状结构中的阳离子混排效应,改善材料的倍率特性,尤其是提高了大电流放电情况下的放电平台保持率。Si-F复合掺杂结合了Si增加容量和F改善循环性能的特点,Li[NiCoMn]SiOF在2.8-4.3V电压范围内获得很高的初始容量(176.9 mAh·g-1),第20个循环的容量保持率为92.1%,循环稳定性也得到了改善。由于Si-F复合掺杂效应,Li[NiCoMn]SiOF材料的电化学性能得到较大改善,交流阻抗谱图研究表明,Si、F复合掺杂能明显抑制Li(NiCoMn)O在大电流放电过程中电化学反应阻抗的增加。因此,Si-F复合掺杂是一种改进锂离子电池正极材料性能有效的方法。