摘要: 锂离子二次电池是最近几年发展非常迅速的一种高电压、高容量的化学电源.由于目前在锂离子二次电池中被广泛使用的正极材料LiCoO<,2>资源的储量匮乏,并且在充电状态下的LixCoO<,2>存在热稳定性差的问题,因此LiCoO<,2>的替代材料的相关研究非常活跃.该... 展开 锂离子二次电池是最近几年发展非常迅速的一种高电压、高容量的化学电源.由于目前在锂离子二次电池中被广泛使用的正极材料LiCoO<,2>资源的储量匮乏,并且在充电状态下的LixCoO<,2>存在热稳定性差的问题,因此LiCoO<,2>的替代材料的相关研究非常活跃.该文通过上述的实验方法和手段研究了合成方法、合成条件以及元素掺杂等对生成物的结构与电化学稳定性的影响.实验结果表明:(1)反应温度对生成物的电化学性能影响比较大;(2)不同的反应物导致所需要的合成温度有所不同;(3)锂元素与过渡金属元素之间的比例会对生成物的性能产生重要的影响:锂元素的过量能提高产物的初始比容量和电化学稳定性能;(4)合成气氛对生成物的性能影响显著:空气气氛下合成的生成物最高容量大约为160mAh/g(1C充放电,电压范围在3.0~4.3V),而在氧气气氛下合成的生成物容量可以达到180mAh/g以上;(5)一定含量的Al元素掺杂能提高LiNi<,0.8>Co<,0.2>O<,2>的放电平台、放电容量和电化学稳定性能.掺杂3%(摩尔百分数)Al元素的生成物的循环容量损失率比未掺杂的降低了大约20%.实验结果还表明:(1)生成物质的热稳定性随着充电截止电压的上升而降低;(2)电解液、生成物质的颗粒形状和粒径都会影响到生成物质的热稳定性;(3)在未充电的条件下,LiCoO<,2>的热稳定性最高,其次为LiNi<,0.8>Co<,0.2>O<,2>,LiMn<,2>O<,4>的热分解温度最低;(4)充电后,LixMn<,2>O<,4>(x<1)的热分解温度最高,而LixCoO<,2>热分解温度最低;(5)掺杂Al元素可以提高LixNi<,0.8>Co<,0.2>O<,2>的分解温度和降低放出的热量.由于LiNi<,0.8>Co<,0. 2>O<,2>具有重大的应用前景,其产业化方面的研究也显得非常必要.实验最后还从工业化的角度考虑了原料的选择、合成路线等问题.实验发现:(1)用新路线合成的生成物质电化学性能优越,初始容量为174mAh/g,70次循环后的放电容量仍保持在157mAh/g,平均每次的容量衰减率为0.20%;(2)用球形Ni<,0.8>Co<,0.2>(OH)<,2>为反应物质合成的生成物质颗粒大小更加均匀、粒径分布更加敏锐、电化学循环性能更加优越、倍率性能更出色;(3)将实验合成的材料制作成的063048型电池均通过了短路和过充的安全实验,生成物质表现出了良好的安全性能. 收起