论文部分内容阅读
相比于人们对锂电池其他正极材料的深入研究发现,富镍系LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2（NCM 811）材料因其高能量密度及低成本被认为在电车上能够得到广泛的应用。但是在实际应用中,NCM 811材料因其内部易发生Ni2+/Li+混排和外部易与电解液发生附加反应而存在循环性能差、首次库伦效率低等缺点。为了改善其缺点,本文分别采用球磨-喷雾干燥法和溶剂热法制备NCM 811正极材料,并探究不同的工艺参数、掺杂不同比例的Ti离子以及包覆不同比例的Ti O2这些因素对NCM 811正极材料的影响。主要研究内容如下:（1）采用球磨-喷雾干燥法制备NCM 811正极材料,探究了不同工艺参数如溶液固含量、球磨转速及时间对材料的晶相、一次颗粒粒径及电化学性能的影响。研究表明:溶液固含量为35%,在球磨转速为2000 r min-1、时间为60 min下所合成的材料为层状晶体结构,颗粒尺寸大小均一,在1 C倍率、150次循环后的比容量保持率是78.80%。（2）采用最佳工艺参数及相同的方法制备Li1.05-xNi0.8Co0.1Mn0.1Tix O2（x=0,0.005,0.01）材料,研究不同比例的钛掺杂对NCM 811材料的晶相、形貌和充放电性能的影响。其中,Li1.045Ni0.8Co0.1Mn0.1Ti0.005O2材料在锂层中的Ni2+含量从4.4%（纯相样品）降低到2.5%,并且在1 C倍率下循环150圈之后,Li1.045Ni0.8Co0.1Mn0.1Ti0.005O2材料的放电比容量保持率比NCM 811电极材料提高了18%。（3）采用溶剂热法制备NCM 811正极材料,研究了不同工艺参数如溶剂、溶剂热温度及时间对材料的晶相及充放电性能的作用。最佳工艺参数:溶剂为体积比是1:1的乙二醇和水、溶剂热温度为200℃、反应时间为12 h时,材料具有较好的结晶度且在1 C下具有133.1 m Ah g-1的初始放电比容量。（4）对溶剂热法制备的NCM 811正极材料进行钛改性,并研究不同量的双重钛改性对材料的晶相、形貌及电化学性能的影响。研究表明:钛的改性量为0.01 mol时,材料在锂层中的Ni2+含量从7.9%（纯相样品）降低到3.4%;适当比例的Ti O2包覆的NCM 811材料表面具有较低的残留锂盐量;改性量为0.01 mol的材料在0.5 C下具有84.16%的初始库伦效率,在5 C下的初始放电比容量是144.4 mAhg-1。