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电池正极材料三元的研究进展.docx

发布:2016-12-30约5.44千字共9页下载文档
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正极材料镍钴锰摘要:对镍钴锰酸锂的制备方法(如高温固相合成法、溶胶一凝胶法、共沉淀法)进行了重点论述,并讨论了相应的电化学性能、结构特征和目前存在的问题。并对层状镍钴锰酸锂正极材料的发展进行了展望。关键词:锂离子电池;正极材料;理论容量;层状镍钴锰酸锂Progress in Research of Layered LiNi1/3 Co1/3 Mn1/3 O2Cathode Material fjDr Lithium—ion BatteriesAbstract:The preparation methods of layered LiNi1/3Co1/3Mn1/3 O2 calhode,such as high一tempemture solidrection method,sol-gel method,co—precipitation metllod and etc,was reviewed in this paper.The related electmchemical properties,stmcturecharacteristics and existing problems were discussed as well.The development of the layered“Ni1/3 Co1/3 Mn1/3 O2 cathode material was forecasted.Key words:lithium-ion battery;cathode material;theoretical capacity;layeredNi1/3 Co1/3 Mn1/3 O2层状LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2作为一种新型的锂离子电池正极材料,其理论容量高达278 mAh/g。LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2具有a-NaFeO2型层状结构,Ni为+2价,co为+3价,Mn为+4价,少量的Ni3+和Mn3+。充电时,Mn4+不变价,Ni2+变为Ni4+,C03+变为c04+。LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2集中了LiCoO2,LiNiO2,LiMnO2三种材料各自的优点,成本比LiNi0.8Co0.2O2稍低,电性能比LiNi1/2Mn1/2O2好。由于存在三元协同效应,其综合性能优于任何一单组合化合物。本文着重对最近层状LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的制备方法以及电化学性能进行了综述。1制备方法及性能1.1共沉淀法1.1.1用氢氧化物作沉淀剂Lee等人以NiS04、coS04、MnS04和Na0H为原料,以NH40H为络合剂合成球形Ni1/3Co1/3Mn1/3(OH)2前驱体,然后与LiOH·H20充分混合,烧结得到层状球形的LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2粉末。组装成实验电池,在2.8~4.3 V,2.8~4.4 V和2.8~4.5 V电压范围内LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2放电比容量分别为159,168 mAh/g和177 mAh/g,并且在30℃时在20mAh/g的电流密度下具有优异的循环性能。YankoMarinowTodorov等人用2 mol/L的金属硫酸盐溶液和6 mol/L的NaOH水溶液,用NH40H来调节pH值为11制得Ni1/3Co1/3Mn1/3(OH)2前驱体,并与Li2CO3混合球磨,在900℃烧结20 h得到LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2,0.4 C放电的初始比容量为160 mAh/g,循环100次后容量保持率为93.4%。应皆荣等人采用控制结晶-固相反应工艺,以镍盐、钴盐、锰盐混合溶液、加入络合剂和添加剂溶液为原料,在氮气保护下利用控制结晶技术合成球形Ni1/3Co1/3Mn1/3(OH)2前驱体,然后与Li2CO3混合后热处理得到高密度球形LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2粉体。以锂片为负极,测得该镍钴锰酸锂在室温下的首次放电比容量为177 mAh/g。1.1.2用碳酸盐作沉淀剂禹筱元等人采用共沉淀法以NH4HC03和Na2C03为沉淀剂合成Ni、Mn、Co三元共沉淀前驱体,然后与Li2CO3球磨混合,在950℃下热处理20 h,冷却到室温得到产物为球形或近球形形貌,颗粒均匀的LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2正极材料。测得LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2材料的晶格常数为a=0.2886nm,c=1.4262 nm。电性能测试表明LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2在2.8~4.6 V、0.1C下的首次放电比容量为190.29 mAh/g;在2.75~4.2 V、1 C下的初始放电比容量为145.5 mAh/g,循环100次后容量保持率为98.4l%。Cho等人以金属硫酸盐和碳酸钠等为原料制备Ni1/3Co1/3Mn1/3C
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