多离子共掺杂对三元正极材料性能的影响

三元正极材料有望成为新能源汽车动力电池首选材料,为改善三元材料性能,采用氢氧化物共沉淀-固相合成工艺制备出一系列正极材料Li[(Ni1/3Co1/3Mn1/3)1-x-y-zM1xM2yM3z]O2(0≤x≤0.05、0≤y≤0.05、0≤z≤0.05;M1=Al、M2=Mg、M3=Cu)并与市售三元材料进行对比。XRD、SEM以及电化学测试结果表明:制得的材料均为α-NaFe02层状结构,其中三元材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2为类球状形貌,比市售三元颗粒细小,在1 C、2.7~4.3 V下循环50周,保持率为91.56%,在0.1 C、2.7~4.3 V下循环100周,保持率高达92.46%,和商用材料相比,容量值和循环性能相当,倍率性能不佳。此外,本研究还分析了两种及三种掺杂元素同时存在对正极材料的影响:掺杂后材料粒度变小,当掺杂含量为0.05时,高含量的掺杂离子损害了电池性能;当掺杂含量为0.01时,材料Li[(Ni1/3Co1/3Mn1/3)0.97Al0.01Mg0.01Cu0.01]O2的倍率性能明显提高,2 C和5 C倍率下的放电比容量分别为112和98.6 mAh/g。