随着现代科技的高速发展,能源与环境问题日益突出,人们对电池的性能也提出了更高的要求。锂离子电池性能的提高关键在于其正极材料性能的改善。本文从合成工艺、元素掺杂以及电化学性能的角度,对锂离子电池正极材料LiNi<,1/3>Co<,1/3>Mn<,1/3>O<,2>进行了研究和改性。本文采用的是共沉淀法和高温固相法结合制备三元正极材料。 在制备前驱体阶段,首先对沉淀剂进行了选择,并对共沉淀法制备Ni<,1/3>CO<,1/3>Mn<,1/3>CO<,3>前驱体的pH值、反应时间、搅拌速率等影响因素进行了分析实验,通过对不同条件下得到的Ni<,1/3>Co<,1/3>Mn<,1/3>CO<,3>的SEM、XRD、BET、EDS和化学元素含量等进行综合分析得到:在pH值为8,反应时间为10h,搅拌速率为1000r/min的条件下制得的碳酸盐前驱体有很好的物理和化学性能。 在高温固相合成阶段,研究了前驱体预处理温度、不同配锂量以及高温固相合成条件分别对层状LiNi<,1/3>CO<,1/3>Mn<,1/3>O<,2>材料的表面形貌、晶格常数、比表面积、粒度、振实密度、电化学性能等因素的影响;通过分析得到:将碳酸盐前驱体在500℃预处理后与LiCO<,3>均匀混合,Li/Me=1.05,在950℃下热处理16h得到的LiNi<,1/3>Co<,1/3>Mn<,1/3>O<,2>有较好的物理化学性能。 在上述工艺条件下合成的层状LiNi<,1/3>CO<,1/3>Mn<,1/3>O2材料,在3-4.2V、1C下的首次放电比容量为137.66 mAh/g(以C为负极),循环150次容量保持率为95.46[％]。对该材料的高温循环性能和耐过充性能进行了研究发现:在55℃下循环85次其容量保持率仍然达到了92.15[％],对该材料制成的413450方形电池用3C充电到10V未发生爆炸,通过针刺、热冲击、常温短路等环境滥用实验说明其具有良好的高温循环性能和安全性能。 本文在非金属掺杂改性方面作了一些探索性实验。通过材料的非金属(B、F)掺杂发现,B、F的加入都可以使材料在高电压下的循环性能得到改善,同时振实密度也得到了提高,文中从材料的结构分析了性能改善的原因。结果表明:以LiNi<,1/3>Co<,1/3>Mn<,1/3>O<,2-y>F<,y>分子式计量,y=0.01的掺杂效果较好,在2.75～4.3V区间充放电,第100次循环放电容量为144.32mAh/g。