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正极材料LiNi_（0.5）Mn_（0.5）O_2共沉淀法合成及性能研究

作　者: 胡勇
导　师: 谷亦杰
学　校: 山东科技大学
专　业: 材料学
关键词: 共沉淀法锂离子电池正极材料形貌控制 LiNi0.5Mn0.5O2
分类号: TM910.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

近年来锂离子电池有着飞速的发展,LiCoO2由于其合成简单,高的可逆容量,好的电化学性能而被广泛应用,但是由于钻酸锂的毒性、昂贵的价格和只有50%的理论容量可用限制其的进一步使用,开发新型的电极材料势在必行,二元六方层状材料LiNi0.5Mn0.5O2具有诸多优良的电化学特性,同时完全脱离了资源稀缺而又有毒性的Co元素,再加上其低廉的成本被认为是最有潜力取代钴酸锂的材料之一。LiNi0.5Mn0.5O2属于多元复合氧化物,目前主要以能获得均一分布以及很高振实密度的球形颗粒的共沉淀法为主。本文使用的共沉淀法主要分为碳酸盐共沉淀法和氢氧共沉淀法两大类,论文结合晶体的生长理论分别通过对PH值、溶液浓度、反应温度、陈化时间、搅拌速度和不同沉淀剂等影响因素研究对前躯体形貌的影响,从而确定前躯体制备的最佳合成条件。碳酸盐共沉淀法在控制形貌上有突出的优点,相比氢氧共沉淀法而言更溶液制备出球形颗粒,对于碳酸盐共沉淀法文章通过研究不同的沉淀剂：Na2CO3、NH4HCO3、NaHC03等对形貌的影响,针对不同沉淀剂合成的特点分别对沉淀剂进行特征研究。论文也创新的根据不同沉淀剂的特点使用不同沉淀剂的组合：NH4HCO3+NaOH, NH4HCO3+Na2CO3进行形貌控制研究,研究发现NH4HCO3掺杂10%NaOH能获得形貌和粒度分布更加理想的正极材料。NaOH作为沉淀剂时沉淀速度太快而导致形貌难以控制,本文采用络合和沉淀分布进行的办法制备前躯体,实验发现络合PH=8的时候能制备出明显的球形颗粒。通过对共沉淀法制备的前躯体用扫描电镜进行线扫描分析,Ni,Mn元素分布十分均匀,达到了原子级水平,体现出共沉淀法最大的优点。影响LiNi0.5Mn0.5O2电化学性能最主要的因素就是Li/Ni换位以及充放电后的结构衰变,文章通过不同条件合成的前躯体采用不同Li/M比值来研究形貌和Li含量对正极材晶体料结构的影响,进而研究对电池性能的影响。实验显示,采用陈化时间为4小时、溶液浓度比为1：2、Li/M=1.06时电池拥有最好的电化学性能。

正极材料LiNi_（0.5）Mn_（0.5）O_2共沉淀法合成及性能研究

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