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球形LiNi1 /3Co1/3Mn1/3O2表面非均匀成核法包覆Al2 O3的研究

2010-09-17

中南大学学报(自然科学版) 2010年5期

(中南大学 冶金科学与工程学院,湖南 长沙,410083)

具有单一的α-NaFeO2层状结构的新型锂离子电池正极材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2具有成本低、理论容量高、安全性能好、毒性小等特点,是取代LiCoO2的理想材料,但是,LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2振实密度低、高电压和大电流放电条件下材料的循环性较差,此外,在高温下,材料的容量衰减也较快,因而,目前还不能完全取代 LiCoO2成为新一代商品化的锂离子电池正极材料[1−3]。为了获得更好的电化学性能,研究者都致力于对LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的改性进行研究[1−3],其中,掺杂是常用的方式之一。通过有效掺杂,可以提高材料的结构稳定性,提高材料的电化学性能[4−8]。Li等[4,9−10]研究表明:高电压和大电流放电条件下的循环性能变差除了与正极材料本身的结构发生变化有关外,还与正极材料在电解液中的溶解有关。在高电压和大电流条件下工作时,材料活性物质与电解液接触而形成的表面膜(SEI模)容易被破坏,正极材料也容易脱氧分解,加剧了容量的衰减。由于包覆量少,且包覆物集中于电极材料的表面,与体相掺杂相比,包覆对电极材料本体的电化学性能影响较小,而抑制其与电解液反应的效果较显著[9−13]。目前,对在正极材料表面包覆金属氧化物的研究较多,非均匀成核法表面包覆在无机陶瓷改性方面已有成熟的工艺。王志兴等[10,14−15]把此方法成功应用于石墨和尖晶石锰酸锂的表面改性,研究表明在pH为4~7时非均匀成核法可以使材料表面包覆亚微米级的氧化铝。在此,本文作者通过碳酸盐共沉淀法得到镍钴锰复合碳酸盐球形前驱体,然后,经高温固相反应得到球形LiNi1/3Mn1/3-Co1/3O2,通过非均匀成核法在LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2表面包覆Al(OH)3。……

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