寇艳娟，韩恩山，朱令之，刘丽丽

(河北工业大学化工学院，天津 300130)

Ti掺杂对Li1.167Ni0.4Mn0.383Co0.05O2的影响

寇艳娟，韩恩山，朱令之，刘丽丽

(河北工业大学化工学院，天津 300130)

用氢氧化物共沉淀法结合固相反应合成锂离子电池正极材料Li1.167Ni0.4-xMn0.383Co0.05TixO2(x=0、0.02、0.04、0.06和0.08)。通过XRD、SEM、电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP-AES)和电化学性能测试，考察Ti掺杂量x对产物晶体结构和电化学性能的影响。Ti掺杂可提高材料的循环性能，Li1.167Ni0.36Mn0.383Co0.05Ti0.04O2材料具有最优的电化学性能，以0.1C在2.0～4.8 V循环，首次放电比容量为186.6 mAh/g，循环10次的容量保持率为99.4%。

富锂材料； Ti掺杂； 电化学性能； 锂离子电池

层状Li2MnO3与LiMO2(M=Mn、Ni和Co等)固溶体正极材料[1-2]在首次充电过程中有两个充电区域，即3.8～4.5V的S型区域和4.5 V以上的L型区域[3]，分别对应LiMO2和Li2MnO3。一般认为，L型区域与Li2MnO3的激活有关，充电电压低于4.5 V时，锂伴随过渡金属离子的反应脱出；高于4.5 V时，出现一个不可逆平台，对应Li2MnO3的活化，Li+以Li2O的形式从Li2MnO3中脱出，因此首次充电比容量较高。Li2MnO3还有抑制相变、稳定材料结构的作用[4]。

目前，电池材料的研究热点在于改善材料的结构与形貌，以提高高倍率容量、热稳定性和循环性能，离子掺杂也是常用的方法。对正极材料进行Ti4+掺杂的报导较多，J.A.Saint等[5]发现：Ti能稳定正极材料的晶型结构，减少活性材料在电解液中的溶解，从而改善电化学性能。

本文作者用共沉淀法合成Li1.167Ni0.4-xMn0.383Co0.05TixO2(x=0、0.02、0.04、0.06和0.08)，考察Ti掺杂量x对产物晶体结构和电化学性能的影响。

1 实验

1.1 Li1.167Ni0.4-xMn0.383Co0.05TixO2的合成与分析

按化学计量比称取NiSO4·6H2O(天津产，98.5%)、MnSO4·H2O(天津产，99%)和CoSO4·7H2O(天津产，99.5%)，配成总金属离子浓度为1 mol/L的溶液。沉淀剂为2 mol/L NaOH(天津产，96%)，络合剂为2 mol/L NH3·H2O(天津产，27%)，以pH值为11.5的NH3·H2O为反应底液，在持续搅拌的状态下，同时滴加3种溶液，控制反应液的pH值为11.5，反应温度为50 ℃。……