【摘 要】
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在电动汽车普及化的大背景下,研发高能量密度的动力电池具有十分重要的意义。锂离子电池由于具有自放电效应小,比能量高、工作电压稳定、循环寿命长、安全性能好等优点,被广泛用于数码产品、新能源汽车、医疗仪器、储能转换和国防工业等领域。锂离子电池正极材料是锂离子电池的重要组成部分,也是提高电池各项性能的关键因素。Li Ni0.5Co0.2Mn0.3O2单位比容量较高,而且材料的碰撞和刺穿实验都非常理想,所以
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在电动汽车普及化的大背景下,研发高能量密度的动力电池具有十分重要的意义。锂离子电池由于具有自放电效应小,比能量高、工作电压稳定、循环寿命长、安全性能好等优点,被广泛用于数码产品、新能源汽车、医疗仪器、储能转换和国防工业等领域。锂离子电池正极材料是锂离子电池的重要组成部分,也是提高电池各项性能的关键因素。Li Ni0.5Co0.2Mn0.3O2单位比容量较高,而且材料的碰撞和刺穿实验都非常理想,所以是目前被人们普遍看好的一种动力电池正极材料。然而,Li Ni0.5Co0.2Mn0.3O2仍然存在着循环性能差和高倍率充放电容量低等问题。本文采用高温固相焙烧工艺研究了不同的焙烧温度和不同的锂化配比对Li Ni0.5Co0.2Mn0.3O2材料的晶体结构、表面形貌和电化学性能的影响。最优焙烧工艺为:Ni0.5Co0.2Mn0.3（OH）2和Li OH·H2O的摩尔比为1:1.05,采用马弗炉空气气氛,两段焙烧保温,500℃保温5h,850℃保温15h。实验中制备的材料具有良好的层状结构;二次颗粒具有类球型的轮廓,粒径在5-12μm之间;在2.7-4.3V充放电区间0.1C倍率时放电为186.05 m Ahg-1,1.0C倍率循环100次后容量保持率为74.20%。采用水热法和低温退火工艺来制备Li Ti O2@Li Ni0.5Co0.2Mn0.3O2改性材料。Li Ti O2为1mol.%的LTO-1.0改性材料在1.0 C,2.7-4.3 V的充电和放电条件下具有出色的电化学性能,在100次循环后容量保持率为86.08%,且材料的放电容量以及倍率性能明显提高。最重要的是,LTO-1.0材料在100次循环后电荷转移阻抗值仅为Li Ni0.5Co0.2Mn0.3O2的43%,LTO-1.0材料的锂离子扩散系数为Li Ni0.5Co0.2Mn0.3O2的10.6倍。这主要是因为岩盐型Li Ti O2的优异稳定性及其三维锂离子扩散路径,降低了电解质对电极材料的腐蚀,提高了锂离子的扩散速率。采用简单研磨-固相烧结策略,制备了Li3PO4@Li Ni0.5Co0.2Mn0.3O2改性材料。利用Li Ni0.5Co0.2Mn0.3O2材料表面过量的锂源作为原材料,在其球型粒子表面合成了厚度大约12nm的Li3PO4,XPS测试结果表明,改性Li Ni0.5Co0.2Mn0.3O2表面Ni3+的含量提高了12.2%。Li3PO4为0.5wt.%的LPO-0.5改性材料表现出了最佳长循环性能和电化学可逆性能,其在1.0C循环200次容量保持率为83.0%,200次循环后的氧化还原峰的电压差（ΔV）只有0.231V。这是因为Li3PO4包覆层具有优良的锂离子扩散性能和电子导电能力,可以作为主体材料的保护层,减少改性材料和电解液的直接接触,抑制了材料层状结构的衰退和二次球型颗粒的破碎。
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