鋁氧化物包覆富鋰層狀正極材料的制備及電化學(xué)性能研究.pdf

1、隨著人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)及電動(dòng)汽車、醫(yī)療儀器、航空航天器件的大力發(fā)展，高能量密度、高功率密度的儲(chǔ)能器件成為現(xiàn)階段能源領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)和重點(diǎn)。由于富鋰層狀正極材料放電比容量高，能量密度高，安全性能好及環(huán)境友好等特點(diǎn)，已成為取代傳統(tǒng)正極材料LiCoO2理想之選，受到人們?cè)絹?lái)越多的關(guān)注。富鋰層狀正極材料可用通式xLi2MnO3·(1-x)LiMO2(M=Ni、Co、Mn等過(guò)渡金屬中的一種或幾種，其中0≤x≤1)來(lái)表達(dá)，結(jié)構(gòu)類似LiCoO2。本論文

2、圍繞Li1.2Ni0.2Mn0.6O2及Li1.15Ni0.17Co0.11Mn0.57O2兩種富鋰層狀正極材料的包覆及電化學(xué)性能研究展開(kāi)工作:
　　首先，采用共沉淀法制備Mn0.75Ni0.25CO3前驅(qū)體，再加入鋰源通過(guò)固相煅燒法合成層狀化合物L(fēng)i1.2Ni0.2Mn0.6O2，并采用異丙醇鋁對(duì)共沉淀法制備出的前驅(qū)體Mn0.75Ni0.25CO3進(jìn)行預(yù)表面包覆，添加鋁源燒結(jié)最終得到LiAlO2包覆的Li1.2Ni0.2Mn0.

3、6O2正極材料。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，相比未包覆材料的電化學(xué)性能，LiAlO2包覆Li1.2Ni0.2Mn0.6O2材料的循環(huán)性能等電化學(xué)性能得到明顯提升。未包覆Li1.2Ni0.2Mn0.6O2材料經(jīng)過(guò)100圈循環(huán)后放電比容量從205.6mAh/g降至134.2mAh/g，容量保持率為65.3％，而LiAlO2包覆Li1.2Ni0.2Mn0.6O2材料同樣經(jīng)過(guò)100圈循環(huán)后放電比容量從213.2mAh/g降低至192.9mAh/g，容量保持率

4、為90.5％。
　　然后，以不同鋁源硝酸鋁(Al(NO3)3)、異丙醇鋁(C9H21AlO3)及納米氧化鋁(nano-Al2O3)為原料通過(guò)不同方法對(duì)富鋰層狀氧化物正極材料Li1.15Ni0.17Co0.11Mn0.57O2進(jìn)行包覆改性，研究了以不同鋁源為原材料對(duì)Li1.15Ni0.17Co0.11Mn0.57O2進(jìn)行Al2O3包覆后對(duì)材料的結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能的影響。結(jié)果表明，未包覆樣品在0.2C下的放電比容量為197.9mAh/g

5、，在10C下的放電比容量?jī)H為71.5mAh/g，而以Al(NO3)3、 C9H21AlO3及nano-Al2O3為包覆材料的樣品在0.2C放電比容量分別為220.1、203.4和194.2mAh/g，在10.0C倍率下放電比容量分別為94.7、77.8和72.6mAh/g，均高于未包覆材料的放電比容量。
　　最后，由于納米氧化鋁包覆正極材料的電化學(xué)性能不是很理想，本章對(duì)納米氧化鋁包覆正極材料的制備方法及煅燒溫度進(jìn)行優(yōu)化。以納米氧化

6、鋁(nano-Al2O3)為原料采用混合球磨法結(jié)合不同煅燒溫度對(duì)富鋰層狀氧化物正極材料Li1.15Ni0.17Co0.11Mn0.57O2進(jìn)行Al2O3包覆改性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在0.5C倍率下，未包覆材料的放電容量只有181.5mAh/g，在2C倍率下，放電比容量為142.8mAh/g。而煅燒溫度為650℃和800℃的Al2O3包覆樣品，放電容量均高于未包覆材料的容量，在0.5C下分別為202.5mAh/g和201.2mAh/g，在2C