PDF《正极材料电化学性能的影响》

1 实验 1.1 球形 Li1.13[Ni0.5Mn0.5]0.87O2 的制备 将预先配制好的的镍锰混合硫酸盐溶液(2.0 mol/L,Ni 和Mn 的摩尔比为 1:

1、碳酸钠溶液(2.0 基金项目:湖南省重大科技成果转化项目(2012CK1006);

湖南省教育厅科技成果产业化项目(1SCY004) 收稿日期:2015-10-12;

修订日期:2016-07-11 通信作者:王先友,教授,博士;

电话:0731-58293043;

E-mail:[email protected] 中国有色金属学报

2016 年9月1930 mol/L)和一定量的氨水并流加入到共沉淀反应釜中;

严格控制反应釜内温度

55 ℃、pH 值7.5 等反应条件, 使其通过控制结晶共沉淀反应得到球形碳酸盐Ni0.5Mn0.5CO3;

待碳酸盐颗粒达到要求的尺寸后,通 过反复洗涤、抽滤,再在

110 ℃下干燥

12 h 得到碳酸 盐Ni0.5Mn0.5CO3 前驱体;

将得到的碳酸盐前躯体粉末 置于坩埚中,在马弗炉中以

500 ℃煅烧

6 h 得到氧化 物;

最后将氧化物与 Li2CO3 按一定比例混合均匀,放 入马弗炉中升温至

900 ℃下高温煅烧

12 h,得到富锂 正极材料 Li1.13[Ni0.5Mn0.5]0.87O2. 1.2 CuO 包覆 Li1..13[Ni0.5Mn0.5]O2 材料的制备 称取适量的 Li1.13[Ni0.5Mn0.5]0.87O2 正极材料置于 无水乙醇中搅拌均匀,然后按不同包覆量(1%,2%, 3%,4%)将相应的 Cu(NO3)2・6H2O 缓慢加入,用稀氨 水调节 pH 值至 9.4 左右,持续搅拌

12 h 使其在正极 材料颗粒的表面包覆一层 Cu(OH)2,最后将上述得到 的混合物进行洗涤、过滤,再在

120 ℃下烘干后,放 入马弗炉中在

500 ℃下煅烧

12 h, 冷却后得到 CuO 包覆Li1.13[Ni0.5Mn0.5]0.87O2 正极材料. 1.3 材料物理性质表征 通过日本 JEOL 公司生产的 JSM?5600LV 型扫描 电子显微镜(SEM)以及JEM?2100F 型透射电子显微镜 (TEM)观察样品的微观形貌;

采用日本理学 D/max?3C 型X射线衍仪(XRD)对样品进行晶体结构分析,射线 源为 Cu Kα,管电流

20 mA,管电压

36 kV,扫描速率

4 (°)/min,扫描范围 2θ=10°~80°;

通过 AA7000 型原 子吸收分光光度计(日本 SHIMADZU 公司生产)对样 品进行化学元素含量的分析;

采用 BT9300H 型激光粒 度分析仪(丹东市百特仪器有限公司生产)分析样品的 粒径分布. 1.4 电池的制备和电化学性能测试 将所制备的富锂正极材料与乙炔黑,石墨,粘合 剂(PVDF)按质量比为 80:5:5:10 进行混合制浆,搅拌 均匀后涂在铝箔上,在80 ℃下干燥

8 h 后再置于

120 ℃真空干燥箱中干燥

12 h 得到正极片, 将锂片作为负 极, Celgard2400 为隔膜,

1 mol/L 的LiPF6/(EC+DMC, 体积比 1:1)为电解液,在氩气气氛手套箱中组装成

2025 扣式电池.电池测试在新威测试充放电仪上进 行,测试温度为

25 ℃.此外,采用普林斯顿电化学工 作站(VersaSTAT3)对样品进行电化学阻抗测试.

2 结果与讨论 图1所示为不同CuO 包覆量的Li1.13[Ni0.5Mn0.5]0.87O2 材料的 XRD 谱.从图

1 可以看 出,包覆后的 Li1.13[Ni0.5Mn0.5]0.87O2 样品与包覆前的 Li1.13[Ni0.5Mn0.5]0.87O2 样品的 XRD 谱无明显变化,与 标准的 α-NaFeO2 晶型的衍射峰基本吻合.其中, 2%-CuO 包覆 Li1.13[Ni0.5Mn0.5]0.87O2 材料的 I(003)/I(104)的 峰强度比值较高,说明材料中阳离子混排度小.同时 该材料的(006)/(102)和(108)/(110)衍射峰分裂较明显, 说明材料结晶完整,具有较好的层状结构[14] .仔细观 察发现,XRD 谱中并未出现 CuO 的特征峰,这可能 由于纳米 CuO 仅仅包覆在 Li1.13[Ni0.5Mn0.5]0.87O2 材料 的表面,并且 CuO 包覆量较少,未影响到材料的内部 晶体结构. 图1不同 CuO 包覆量的 Li1.13[Ni0.5Mn0.5]0.87O2 的XRD 谱Fig.