富鋰錳正極材料表面修飾及電化學性能研究.pdf

1、隨著現代通訊和新能源汽車的迅速發展，開發高能量密度和高功率密度的二次電池正極材料，實現清潔能源的高效轉換與儲存，成為近年來鋰離子電池的研究熱點。其中富鋰錳基正極材料具有較高的比容量和工作電壓，受到越來越多的關注。但該材料存在首次不可逆容量較高、循環過程伴隨著電壓衰減、倍率性能較差等問題，限制了它在鋰離子動力電池領域的應用。因此，富鋰錳基正極材料的制備和改性研究顯得特別重要。本文以Mn、Co、Ni醋酸鹽為原料，通過共沉淀法制備Li[Li0

2、.2Mn0.54Co0.13Ni0.13]O2層狀富鋰錳正極材料，對其進行氧化鋁表面修飾改性研究。主要內容如下:
　　(1)采用硝酸鋁為鋁源制備Al2O3修飾富鋰錳正極材料，研究了表面活性劑類型對修飾富鋰錳正極材料結構和電化學性能的影響。研究結果表明:液相法沉積Al2O3溶液中加入十二烷基三甲基溴化銨(DTAB)，有利于Al2O3納米顆粒均勻包覆在富鋰錳基正極材料表面，并增強復合材料結構的穩定性。在600mA·g-1電流密度下，該

3、復合材料的初始放電容量為186mAh·g-1;經過500次循環后，其可逆放電比容量高于132mAh·g-1，初始容量保持率達71％。此外，電壓衰退現象被有效抑制，復合材料表現出優異的綜合電化學性能。
　　(2)采用醇鋁水解的方法制備氧化鋁，修飾改性富鋰錳基正極材料。研究結果表明，Al2O3修飾層能夠有效阻止電解液與活性物質的接觸，提高材料的充放電循環性，并抑制電壓衰減現象。其中3wt.％Al2O3含量的復合材料表現出更優異的電化學

4、性能，在600mA·g-1電流密度下初始容量為143mAh·g-1，200次循環后容量為113mAh·g-1，容量保留率為79％。
　　(3)采用硝酸鋁熱分解的方法制備Al2O3修飾富鋰錳正極材料，該方法工藝簡單，操作簡便。實驗結果表明，該方法所制得Al2O3修飾富鋰錳基正極材料具有較好的電化學性能，其中3wt.％Al2O3含量的復合材料循環性能最好，在600mA·g-1電流密度下初始容量為134mAh·g-1，500次循環后容量