层状镍钴锰酸锂正极材料的合成与性能研究.pdf

层状镍钻锰酸锂正极材料的合成与性能研究⑧重庆大学硕士学位论文(学术学位) 学生姓名:唐立成指导教师:朱伟副教授专业:化学学科门类:理学重庆大学化学化工学院二0一二年四月 Synthesis and Electrochemical Cha,racterization ofLayered CoxMny02 Cathode Material AThe,,;isSubmitted toChongqing University inPartieFulfillment oftheRequirement forthe Master’SDegree ofScience By Tang Licheng Supervised Zhu Specialty:C hemistry College o。jChemistry&Chemical Engineering of Chongqing University,Chongqing,China April 2012 型邈~~ 主塑摘要目前,钴酸锂仍然是锂离子电池的主流j下极材料,但是钴价格昂贵、有毒性, 并且其性能存在缺陷,研发者一直致力于寻找其它替代材料。层状镍钴锰酸锂复合『F极材料具有良好的循环性能、高比容量和高安全性及低成本等特点,被认为是最有可能替代LiC002的正极材料。。3Mno3302体系为基础,首先研究了不同合成方法对目标材料结构、形貌粒径和电化学性能的影响,筛选出共沉淀法作为层状镍钴锰酸锂的较优合成方法。然后,系统地对共沉淀法的合成工艺条件进行了优化研究。具体研究了沉淀剂的种类、沉淀剂的添加方式、共沉淀反应的pH值、反应物的浓度、前驱体的处理方式、锂拘含量及过渡金属离子的比例对目标材料的结构特征、粒度分布以及比表面积等:勿理性能和电化学性能的影响。结合激光粒度分析、XRD、 TG—DTA、恒流充/放FE、循环伏安等分析测试方法对目标材料的结构和电化学性能进行系统的研究,得出层状镍钴锰酸锂J下极材料的最佳合成工艺条件为:采用 NaOH(2mol/L)+(·作为络合沉淀剂,沉淀剂添加方式为并加,控制共沉淀反应pH值为1 1,混合金属离子浓度为2mol/L,前驱体处理方式为低温干燥+生物柴油,Li/M(M=Ni、Co、~[n),过渡金属离子Ni:Co:Mn的比例为4:2:4。 2Mno402正极材料, 在2。、:,50次循环后,,%;同时,采用最佳合成工艺条件合成了过锂复合三元材料“1 2N¨Coo “1 2Ni叭3Coo13Mno5402,—、 :/g,30次循环后,/g,展示出较高的充放电比容量和较好的循环稳定性。关键词:锂离子电池,丁j极材料,共沉淀法,电化学性能墨塑垦坚兰婴±兰竺塑—~ 墨奎塑垩 ABSTRACT At present,the mercialized cathode material is expenslVe and toxic,plus the defects of itselectrochemical drawbackS have general edenormous interest inthedevelopment ofaltemative cathodeS. Layered Li-Ni-Co-Mn 1)xide electrode materials have been found toexhibit good cvcle stabllltyperfomance,h eghspecific capacity,higher safety and10wer cost characteristics. 18considered tobethI:mostlikely alternative cathodes ofLiC002. un ,first theeffectofdifferentsynthesis method 0n structure,lattice pa:ameter,particle distribution and electrochemical performance were 5tudl