包覆改性LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2的动力性能研究

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传统能源的枯竭和环保意识的增强,为锂离子电池的发展提供了很好的机遇。但是,锂离子电池的价格高及安全性较差,不能更广泛地应用于新能源汽车和大型储能设备。由于正极材料的成本约占据整个锂离子电池成本的30%。所以,开发出性能好、价格低的锂离子电池正极材料是非常必要的。层状镍钴锰酸锂(LiNi1-x-yCoxMnyO2)三元材料受到越来越多的重视。Ni:Co:Mn=1:1:1的层状镍钴锰酸LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2已经商业化,相比之下,Ni:Co:Mn=5:2:3的LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2因Ni含量更高而拥有更高的克容量和能量密度,因而得到逐渐发展,但是也存在阳离子混排严重、结构不稳定、循环性能差等问题。本文采用湿化学法、高温煅烧相结合的方法成功对LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2表面进行了SiO2和CeO2包覆,并对制备的材料进行了X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)等测试,证明了包覆物的存在;将所得材料制备成扣式电池进行首次充放电测试、循环测试、倍率测试,包覆后样品显示出良好的电化学性能。其中,100次循环后,0.5 wt%SiO2和2 wt%CeO2包覆样品在10 C(20C)下的放电容量分别保持在100.6 mAh·g-1(90.0 mAh·g-1)和97.4 mAh·g-1(59.2mAh·g-1),而未包覆样品的放电容量只有23.5 mAh·g-1(9.0 mAh·g-1)。SiO2在LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2表面可形成完整的包覆层,从而减少副反应的发生、稳定主体材料的结构、改善其循环性能。具有良好电子导电性的CeO2在LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2表面可形成粗包覆结构,能够减小循环过程中电极的极化,减慢电极界面传质电阻的增加,减弱HF对三元材料Li Ni0.5Co0.2Mn0.3O2的腐蚀程度,稳定了材料的结构,得到优良的电化学性能。
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