探究锂离子电池正极材料氧化镍钴锰锂的研究

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1、天津大学硕士学位论文锂离子电池正极材料氧化镍钴锰锂的研究姓名：樊勇利申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：唐致远;钱德祥20070101摘要氧化镍钴锰锂是综合了LiC002、LiNi02、Lih恤02各自优点的一种锂离子电池正极材料。其以比容量较高、循环寿命长、高低温性能良好、倍率特性优、安全系数高、成本低等优点有望成为当前主导产品LiC002的替代品。本文采用适于产业化的前驱体高温烧结法来合成氧化镍钴锰锂，着重探讨了不同物质的量的Li：Me(Me=Ni+Co+Mn)、烧结温度、保温时间对其性能的影响。从物相(晶胞参数变化、特征衍射峰的强度比)、振实密度、粒度分布、比表面积、初始比

2、容量、首次充／放电效率、循环寿命(20次循环后比容量保持率)等方面详尽的讨论了合成工艺对性能的影响，为量产合成工艺提供一定的技术支撑。通过不同物质的量的Li：Me(Me=Ni+co+Mn)、烧结温度、保温时间条件试验的研究发现，1)Li：Me的比例直接影响着层状嵌锂化合物氧化镍钴锰锂性能，其比例在1．05．1．15之间时，具有良好的电化学性能(特别是1．10)，且富锂有助于提高首次充／放电效率；2)900℃合成产物有良好的层状结构和电化学性能；3)900℃保温时间在480min-960min之间合成产物电化学性能良好。用较佳合成条件制各的材料，初始放电比容量在160mAh儋左右，充／放

3、电效率为90％左右，20次循环后容量保持率为96％以上。最后，以合成的中试级氧化镍钻锰锂作为正极材料与石墨为负极配对，装配成实际应用的方型电池(型号：702767，标称容量为10Ah)对其性能进行综合评估，主要性能如下：1)、氧化镍钴锰锂充电截至电压为4．3V和4．8V，初始比容量为160m舢／g和220mAh儋。2)在低倍率(0．5C)和高倍率(1C充5C放)两条件下进行充／放电循环时，500次左右后，其容量平均保持率为87．9％和93．2％。3)、0．5C、lC、2C、3C、4C的放电容量为0．2C的放电容量的97．2％、96．8％、97．1％、94．6％、89．1％。4)、常温(

4、25℃&30d)和高温(60℃&7d)储存时，荷电容量平均为9．34Ah和8．9lAh，显示出良好的荷电保持能力。5)、热箱、短路、过充的安全试验，电池不起火、不爆炸。综上所述，本研究合成的氧化镍钴锰锂综合性能好，具有良好的应用前景和实际使用价值。关键词：氧化镍钻锰锂前驱体高温固相法电化学性能晶体结构ABSTRACTLi．Ni．Co．Mn．OcompoulldistIlecathodeforlithiumionicbattery(LIB)，whichintegratestherespectiveVinuesoftheLiC002，LiNi02锄dLiMn02．Tllismate—ali

5、shope缸lc卸didateforLiC002becauseofitshighinitialc印aci吼Iongcyclicallife，900dratec印abili吼exceJlenthi曲-lowtempe咖rech雅比terS，bettersaf．e妙andlowcost．Inthiswork，Li_Ni—Co-Mn—Ocompoundhasbeensynmes疏dbyinduStriaIco—precipitationandsolidstatcreaction．Threemaininnuencesonthematerialwerediscussed，thedifrerent

6、ofthemolarratiooft11eLi：Me(Me=Ni+Co+Mn)，sintertemperatueandsintertime．thepreparedmaterial、ⅣereinVestigatedbytheXRD(cystalicparametersandtheintensi够ratioofthechararcteriSticpeaks)，tapedensi够，p眦icledis仃IJbution，specialsurfacearea，initialc印acit)，，theefjEiciencyofthefirStcha唱e—discha唱e，cycleability．

7、Theconditionalexperimentsonthreemaininfluencesweredone．Theresultsshowthatthedif孢rentofthemolarratiooftheLi：Me(1．05—1．15，especiallyitl1．10)stronglyinfIuenceonperfom锄ceofthematerial，themat舐alpreparedat900℃for480-960minhasbette