鋁氧化物包覆富鋰層狀正極材料的制備及電化學性能研究.pdf

1、隨著人們環保意識的增強及電動汽車、醫療儀器、航空航天器件的大力發展，高能量密度、高功率密度的儲能器件成為現階段能源領域的研究熱點和重點。由于富鋰層狀正極材料放電比容量高，能量密度高，安全性能好及環境友好等特點，已成為取代傳統正極材料LiCoO2理想之選，受到人們越來越多的關注。富鋰層狀正極材料可用通式xLi2MnO3·(1-x)LiMO2(M=Ni、Co、Mn等過渡金屬中的一種或幾種，其中0≤x≤1)來表達，結構類似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性能研究展開工作:
　　首先，采用共沉淀法制備Mn0.75Ni0.25CO3前驅體，再加入鋰源通過固相煅燒法合成層狀化合物Li1.2Ni0.2Mn0.6O2，并采用異丙醇鋁對共沉淀法制備出的前驅體Mn0.75Ni0.25CO3進行預表面包覆，添加鋁源燒結最終得到LiAlO2包覆的Li1.2Ni0.2Mn0.

3、6O2正極材料。實驗結果表明，相比未包覆材料的電化學性能，LiAlO2包覆Li1.2Ni0.2Mn0.6O2材料的循環性能等電化學性能得到明顯提升。未包覆Li1.2Ni0.2Mn0.6O2材料經過100圈循環后放電比容量從205.6mAh/g降至134.2mAh/g，容量保持率為65.3％，而LiAlO2包覆Li1.2Ni0.2Mn0.6O2材料同樣經過100圈循環后放電比容量從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)為原料通過不同方法對富鋰層狀氧化物正極材料Li1.15Ni0.17Co0.11Mn0.57O2進行包覆改性，研究了以不同鋁源為原材料對Li1.15Ni0.17Co0.11Mn0.57O2進行Al2O3包覆后對材料的結構和電化學性能的影響。結果表明，未包覆樣品在0.2C下的放電比容量為197.9mAh/g

5、，在10C下的放電比容量僅為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性能不是很理想，本章對納米氧化鋁包覆正極材料的制備方法及煅燒溫度進行優化。以納米氧化

6、鋁(nano-Al2O3)為原料采用混合球磨法結合不同煅燒溫度對富鋰層狀氧化物正極材料Li1.15Ni0.17Co0.11Mn0.57O2進行Al2O3包覆改性。實驗結果表明，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