正极材料镍锰酸锂的制备研究进展

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1、谷亦杰曩。山东科技大学教授，青岛澳柯玛集弱有限公司新能源材料研发中执行主任’江苏赛尔屯池有限公jj技术鬻中心主任，轴加州大学河校化学院副研究员。从事锂j离子电池’燃料；电池和太阳能电池研究工作’开冬7具有函主知识产权的磷酸铁锂正极材料．ta。j。越蠢舅一jjl》囊l一0叠一-。≯蕊一正极材料镍锰酸锂的制备研究进展◇李滨滨谷亦杰。陈永橱申黄小文李文康卢诚胡勇1．山东科技大学研究生教育学院2．山东科技大学材料学院青岛自20世纪90年代锂离子电池商业和安全性仍是首要解决的核心问题。和安全性能好等优点，这使

2、其成为替化以来，其性能已经有了很大的提高，由于LiCoO成本高、耐过充性差，不{~LiCoO比较理想的电极材料。经多但到目前为止，真正实用的商业化电适于用作动力型锂离子电池正极材年的研究，在合成LiNiMn。502及优极材料仍然是最初的钻酸锂料，而且钻(Co)元素非常昂贵并有一化其电化学性能方面已经取得了一定(LiCoO，)。尽管与以金属锂为负极的定的毒性，所以现在的研究已转向开的进展。二次锂电池相比，以LiCoO为正极、发更合理的新电极材料。在一系列新炭材料为负极的锂离子电池安全性有开发的电极材料

3、中，镍锰酸锂引起了一LiNi0Mn0O2结构5。．5了很大程度的提高，小型锂离子电池，一大研究者的极大兴趣，而在众多镍对层状Ni-Mn系正极材料的研的安全性得到了保障；但对于大容量、锰酸锂材料中，LiNiMn0，具有价究，始于在镍酸锂(LiNiO)中掺杂高功率动力型锂离子电池来说，成本格便宜、充放电容量大、循环稳定性好Mn和在锰酸锂(LiMnO，)中掺杂Ni曩曩63lll强蠢醺曩对材料结构和电化学性能产生影响的大小(应力作用)，所以提高锂的扩散~4,Li[NiLiff3，3)Mn3)]02)，在研究

4、，并且早期对其结构与电化学反能力应该致力于减小活化能。该材料结构中存在Ni和Mn，差示应的机理解释多沿用LiNiO，和扫描量热法(DSC)结果表明该类材LiMnO，基体的脱嵌锂离子特征“】。二LiNi0Mno02的制备合成料的耐过充性与热稳定性优于．5．s随着对层状LiNiO和LiMnO，掺杂研究研究进展LiC00[5-61。的深入，LiNiO，-LiMnO，同溶体材料逐目前，合成镍猛酸锂正极材料的方2006年，新加坡一麻省理工学院步为人们所认识，有关LiNi05MnO2法主要有共沉淀一固相法、溶胶

5、一凝胶(Singapore—MITAlliance)夏辉等人正极材料的研究也是从对LiNiO和法、燃烧合成法、乳化干燥法、冷冻干燥使用LiOH，NiO、MnO，采片j球状研磨LiMnO的掺杂研究中分离出来的。法和固相法等。但在合成叫ilJMn0烧结法合成了层状LiNi5Mn5O2。他从结构来看，LiNi5Mn02具有时，研究最多、进展最大的方法主要是们首先在空气状态时、400～1000~C范和LiNiO，相同的NaFeO层状结固相法、共沉淀一固相合成法、溶胶一围内不同的温度下合成前驱体混合构，为O型

6、，属于六方晶系，R3m空间凝胶法。物，通过TG／DTA、XRD分析研究了点群【3_，结构如图1所示，在此结构中，1．固相烧结法热处理过程和合成材料的晶体结构，锃与氧成八面体结构，但通过中间的Ohzuku于2001年首次制备出了分析观察得知，在1000℃时合成的四面体位进行扩散。锂离子的运动要具有层状结构且热稳定性好的锂离子LiNiMnO2粉末最为理想，在电压靠热能的波动实现，而跃迁率随着活电池正极材料LiNiMnO2，从此揭范围为2．5-4．3V、嵫度为0．1mA／an2化能的增大则以幂函数减小，活

7、化能开了人们对该类材料集中研究的序的伏态下对其_亍充放则试，首次充放的细微减小可以有效改善锂的扩散能幕。Ohzuku等利用镍和锰的氢氧化物电容量可达120mAh·g一，经l0次循环力并提高电极的充放电率。Kisuk在高温下合成了层状LiNiMnO，后衰减非常小。kang等研究证明，在室温下活化能减正极材料，_在2．75～4．3V的充放电电2008年，桂林工学院田华、u十乃清少57meV便可以使锂的迁移率提高压范围内，可逆比容量达到150I1Al1·g，等人以Ni(OH)、LiOH·ffO和MnO1O

8、个因子。锂离子穿过活化态所需要具有较好的循环性能；充电到4．6V时为原料，采用机械活化一高温固相反的能量取决于四面体位的大小，也就容量为190mAh·g一。随后，Dahn研应法在空气中合成了层状有序结构的是取决于锂离子和它临近的下方过渡究组利用类似的方法合成出了一系列LiNiMn(J_O2。在使用不同的煅烧工金属阳离子之间的相互静电作用力的具有层状fx—NaFeO结构的正极材艺及球磨工艺得出的试样中，950~C煅烧20h合成的产物首次充放电比容量可达189．5mAh·