锂离子电池高镍LiNi_(0.8)Mn_(0.2)O_(2)正极材料的微波合成及其Co、Al共改性

高镍正极材料由于较高的比容量和性价比而受到关注,但在循环过程中稳定性较差且安全性能不佳,限制了其更广泛的应用。本研究结合微波辅助共沉淀与高温固相法制备高镍正极LiNi_(0.8)Mn_(0.2)O_(2)二元材料,再掺入不同比例的Co、Al对材料进行改性研究。结果表明,改性后的材料性能明显改善,特别是Li Ni_(0.8)Mn0.1Co_(0.08)Al_(0.02)O_(2)在2.75~4.35 V、1C下循环100次后容量保持率达到91.39%,在5C下放电比容量仍有160.03 mAh·g^(-1),并且掺杂后的材料具有较高的热稳定性,安全性得到提升。其优异的循环保持率归因于Co、Al较好地抑制了循环过程中H2→H3相变的不可逆性对材料结构稳定性的破坏,以及较弱的电极反应极化,使电荷转移电阻降低。

LiNi_(0.5)Mn_(0.5-x)Co_xO_2(0≤x≤0.12)正极材料的制备及其电化学性能

将简单共沉淀与高温固相法相结合制备了LiNi_(0.5)Mn_(0.5-x)Co_xO_2(0<x≤0.12)正极材料,使用XRD、SEM、EDS和XPS等手段表征其物相结构、形貌、各元素的含量和价态,根据恒电流充放电和电化学交流阻抗谱表征其电化学性能。结果表明,LiNi_(0.5)Mn_(0.5-x)Co_xO_2正极材料具有a-NaFeO_2型层状结构;成功地将Co引入到材料的晶格内部分替代了Mn;Ni和Mn的价态分别为+2和+4,Co的价态为+3,引入Co使材料出现氧缺失。引入Co可明显改善材料的倍率性能、循环稳定性和低温性能。在2.75~4.35 V和0.2C条件下x=0.12的电极材料其首次放电比容量为180.8 m Ah·g-1,100次循环后容量保持率为92.3%,-20℃的放电比容量为25℃放电比容量的66.3%。