鋰離子電池復合正極材料的研究.pdf

1、鋰離子電池作為一種具有競爭性的能量存儲系統(tǒng)，由于較高的能量密度在消費類電子設(shè)備、新能源汽車、智能電網(wǎng)和儲備電源等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。正極材料作為鋰電池的關(guān)鍵構(gòu)成部分，探索高電壓、高比容量及其復合正極成為現(xiàn)階段的關(guān)注熱點。此外，通過使用添加劑提升電解液的穩(wěn)定性或正極的成膜特性，同樣能夠提高鋰電池的電化學性能。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴采用水熱法制備球形尖晶石型 LiNi0.5Mn1.5O4，并以乙酸鉻為原料，采用不同劑量的Cr2O3

2、對LiNi0.5Mn1.5O4表面進行包覆。Cr2O3作為包覆層初次被應(yīng)用到高電壓LiNi0.5Mn1.5O4材料，優(yōu)化量為3 wt.％。Cr2O3包覆不改變原始材料的晶體結(jié)構(gòu)，卻可以增加顆粒的表面致密性。由于避免了正極材料與電解液的直接接觸，從而減緩了 LiNi0.5Mn1.5O4在循環(huán)充放電過程中的容量衰減，制得的復合正極材料Cr2O3/LiNi0.5Mn1.5O4循環(huán)充放電50次的容量損失率僅有5.3%。⑵以Na2CO3為沉淀劑，

3、通過共沉淀法制得層狀Li1.2Mn0.54Co0.13Ni0.13O2正極材料。相比兩倍的Na2CO3用量，當金屬離子和CO32-用量比為1:1，有助于形成金屬離子的均勻分布和同時沉淀。結(jié)果表明，電池的首圈放電容量是195.1 mAh/g，50次循環(huán)后的容量保有率為87.2%。通過循環(huán)伏安測試可見，所合成正極擁有穩(wěn)定的循環(huán)可逆性，合成產(chǎn)物較少的團聚和較規(guī)整的形貌成為提升電化學性能的關(guān)鍵。⑶采用物理復合的方式，將5V尖晶石型正極和5V層型

4、高容量正極材料混合，制得LiNi0.5Mn1.5O4-Li1.2Mn0.54Co0.13Ni0.13O2復合正極材料，并研究了電化學性質(zhì)與復合比例的關(guān)系。這是一種簡單、新穎的提升電池性能的方法，電化學測試結(jié)果表明，伴隨復合正極材料中 Li1.2Mn0.54Co0.13Ni0.13O2組分的比例遞增，放電比容量和初始庫倫效率遞增。當層狀材料比例是0.75時，首圈庫倫效率是83.7%。⑷采用新型氟取代和苯類有機化合物作為電解液添加劑，結(jié)合前

5、線軌道理論和線性掃描伏安法，測試了添加劑對電解液氧化穩(wěn)定性及其Cr2O3/LiNi0.5Mn1.5O4充放電性質(zhì)的影響。雙草酸硼酸鋰（LiBOB）和氟代碳酸乙烯酯（FEC）能夠延遲電解液的氧化分解，在本文所研究的電解液配方中，0.7MLiBOBEC/FEC/DMC發(fā)生氧化反應(yīng)的起始電壓值最大。5 C倍率下，含聯(lián)苯的電池充放電10次的平均放電比容量約為94.58mAh/g，這與聯(lián)苯能夠早于LiPF6基電解液的其余組分發(fā)生氧化反應(yīng)，在正極材