高能量密度LiNi_(0.9)Co_(0.06)Mn_(0.04)O_(2)正极材料的制备与改性研究

高镍系镍钴锰三元正极材料因其高能量密度在动力电池上得到广泛应用,但结构稳定性较差。开发高能量密度兼顾良好稳定性能的正极材料成为当前研究的热点。本文以前驱体Ni_(0.9)Co_(0.06)Mn_(0.04)(OH)_(2)和锂源LiOH·H_(2)O为原料在纯氧气氛下烧结制得多晶LiNi_(0.9)Co_(0.06)Mn_(0.04)O_(2)三元正极材料,并对一次烧结样品以ZrO_(2)进行一次包覆、H_(3)BO_(3)二次包覆等改性研究,从而使镍钴锰三元材料满足高能量密度和良好稳定的要求。纽扣式半电池测试结果表明:当一次烧结镍钴锰酸锂材料分别包覆ZrO_(2),接着再包覆H_(3)BO_(3),材料的0.1C克容量达216.32 mAh/g;材料的循环性能明显改善,1C/1C的倍率充放电下进行100次循环测试,容量保持率达94.45%。

高能量密度NCM811三元正极材料的制备与改性研究

高镍系镍钴锰三元层状氧化物正极材料具有高比容量、低廉的价格以及环境友好性等优点,被认为最具有商业化前景的锂离子电池正极材料之一。但是,由于其表面具有较高的残碱,会影响容量的发挥、电池制浆加工性能和造成电池胀气等问题,故限制了其广泛应用。本文采用NCM811前驱体(Ni_(0.83)Co_(0.11)Mn_(0.06)(OH)_(2))和单水氢氧化锂为原料,采用掺杂Zr^(4+)的改性手段进行高温固相法制备出颗粒分散的镍钴锰酸锂。对一次烧结的镍钴锰酸锂先进行包覆ZrO_(2)和热处理,接着通过水洗和包覆H_(3)BO_(3)及再次热处理等改性,从而使镍钴锰酸锂满足低残碱量及高能量密度的要求。结果表明:当一次烧成的镍钴锰酸锂材料分别进行包覆、热处理、水洗之后接着再包覆及热处理,材料的残碱含量降低56%;克容量较高,0.1 C达212.14 mAh/g;材料的循环性能明显改善,扣电上以1 C/1 C的充放电制度进行100周循环测试,保持率达到95.42%。

高镍三元锂电正极材料表面改性的研究

通过搁置实验,以LiNi0.83Co0.12Mn0.05O2模拟高镍系三元材料在空气中吸收CO2、H2O的变质过程及其对性能的影响,并采用氧化硼和氧化锆对材料进行表面处理。研究表明,当使用0.15%氧化硼、0.1%的氧化锆对表面进行处理时,可取得最优综合效果,搁置7天的表面碱度从83的72%增长率降低至K832的30%,克容量损失(0.1C)从10mAh/g下降至6mAh/g,100周循环保持率从88.56%上升至93.01%,结果说明,经过特定的表面处理能够有效减缓高镍系材料表面变质,保证材料性能的发挥。