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随着二次电池技术的蓬勃发展,锂离子电池因高能量密度、环境友好等优势作为新一代的储能设备广泛应用于生活中。众所周知,电池正极材料容量每提高50%,电池的能量密度就会提高28%,因此要满足电池容量要求的关键技术在于提高正极材料的放电比容量及可逆容量。镍钴铝酸锂正极材料(NCA)因容量高(>190 mAhg-1)和成本低等优势深受研究者的关注。然而,NCA材料仍然存在倍率性能差,循环不稳定性等缺点。针对上述问题,本文采用共沉淀法制备出NCA正极材料,并对其进行导电聚吡咯表面改性研究。采用分步共沉淀法,通过调控反应温度、pH和沉淀剂浓度等客观条件,对晶体的成核与长大机理进行了研究,并且利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和激光粒度分析仪探索了合成条件对草酸盐前驱体的微观形貌、物相结构和粒度分布的影响机制。研究发现,在反应器中加入600mL底液并控制整个过程pH为6.0条件下更有利于过渡金属离子的沉淀,得到一定化学计量比的前驱体,且在60℃热溶液中反应能够增加构晶离子的扩散,形成了规则的球形颗粒,一方面减少了杂质的吸附,得到纯净的沉淀,另一方面减少了沉淀溶解的损失。除此之外,沉淀剂与过渡金属的摩尔配比1:1,进料速度依次为12 mL/min和3 mL/min时,能够得到由径向生长的棒状颗粒构成较小颗粒尺寸的辐射状球形颗粒,为Li+的扩散迁移提供了空间。采用制备的草酸盐前驱体,通过高温固相法进一步合成NCA材料,并对其物相结构和电化学性能分析表征。研究发现,制备的材料都有良好的层状结构,而且根据晶格参数可知,随着反应温度、沉淀剂浓度和进料速度的改变,材料的晶格间距也会发生变化,进而影响充放电测试中Li+的扩散迁移。而且最优条件下合成的材料在1C电流密度条件下循环50圈后94%的容量保持率。除此之外,利用预氧化分步共沉淀法合成了多孔NCA正极材料(PLNCA),在2.75-4.3V电压范围0.1C电流密度下放电容量达200.6 mAh g-1,且在1C、3C和5C电流密度下表现出优异的倍率性能和容量保持能力,尤其在5C电流密度下容量达151.4 mAh g-1,以及在1C电流密度下循环100次后91%的容量保持率。根据多孔材料锂离子扩散系数3.458×10-12 cm2 S-1进一步证实了多孔结构可以有效缩短锂离子的扩散路径,并提供足够的孔隙空间来抑制循环过程中的结构坍塌,增强电荷传输动力学。成功构建了一种聚吡咯(PPy)表面包覆NCA的正极材料,PPy在不改变结构的情况下,PPy均匀分散在NCA正极材料表面有效提高材料的导电率和放电容量。研究发现,PPy包覆量为2 wt%的样品(PL-2)在0.1C电流密度下放电容量达206.6 mAh g-1,首次库伦效率为91%,且在1C、3C和5C电流密度下表现出优异的倍率性能和容量保持能力,尤其在5C电流密度下有163.5 mAh g-1的放电容量。作为一种高分子导电材料,PPy具有很大的表面改性潜力,有望改善锂离子电池其他类型正极材料的性能。