锂离子电池正极材料镍钴锰酸锂的研究进展

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1、锂离子电池正极材料镍钴锰酸锂的研究进展杨杰10070134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ProgressinResearchofLayeredLiNi1/3Co1/3Mn1/3O2CathodeMaterialfjDrLithium—ionBatteriesAbstract：ThepreparationmethodsoflayeredLiNi1/3C

2、o1/3Mn1/3O2calhode，suchashigh一tempemturesolidrectionmethod，sol-gelmethod，co—precipitationmetllodandetc，wasreviewedinthispaper．Therelatedelectmchemicalproperties，stmcturecharacteristicsandexistingproblemswerediscussedaswell．Thedevelopmentofthelayered“Ni1/3Co1/3Mn1/3O2cathodemateri

3、alwasforecasted．Keywords：lithium-ionbattery；cathodematerial；theoreticalcapacity；layeredNi1/3Co1/3Mn1/3O2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278mAh/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

4、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LiNi1/3Co

5、1/3Mn1/3O2粉末。组装成实验电池，在2．8～4．3V，2．8～4．4V和2．8～4．5V电压范围内LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2放电比容量分别为159，168mAh/g和177mAh/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2mol/L的金属硫酸盐溶液和6mol／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20h得到LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2，0．4C放电的初始

6、比容量为160mAh／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177mAh/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

7、950℃下热处理20h，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=1.4262nm。电性能测试表明LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2在2．8～4．6V、0.1C下的首次放电比容量为190．29mAh／g；在2．75～4．2V、1C下的初始放电比容量为145．5mAh／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Ni1/3Co1/3Mn1/3CO3前驱体通过热处理混合锂盐，烧

8、结得到LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2粉体。2．5C(450mAh／g)下