单晶高电压三元的制备及性能研究_沈恒冠

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1、研究与设计单晶高电压三元的制备及性能研究沈恒冠，戚洪亮，佘圣贤，李勇华(宁波金和锂电材料有限公司，浙江宁波315400)摘要：采用固相法制备出掺杂镁、铝的镍钴锰三元氧化物LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2的单晶材料。采用X射线衍射光谱法(XRD)，扫描电子显微镜法(SEM)和恒电流充放电测试等方法对该材料的结构、形貌及电化学性能进行表征。结果表明，材料具有较好的层状结构，在3～4.4V下，扣式电池0.1放电比容量可达186.7mAh/g，全电池1300次循环后放电比容量仍为初始放电容量的98%，是一种电化学性能优异的三元正极复合材料。关键词：锂离子

2、正极材料；高电压；单晶中图分类号：TM912文献标识码：A文章编号：1002-087X(2016)07-1356-03StudyonpreparationandcharacterizationofhighvoltagemonocrystallineLiNi0.5Co0.2Mn0.3O2cathodematerialSHENHeng-guan，QIHong-liang，SHESheng-xian，LIYong-hua(NingboJinheLithiumBatteryMaterialCo.，Ltd.，NingboZhejiang315400，China)

3、Abstract:HighvoltagemonocrystallineLiNi0.5Co0.2Mn0.3O2cathodematerialwaspreparedbyusinghigh-temperaturesinteringtechnique.Toimprovetheratecapacityandconductivity，cathodematerialwasdopedwithmetalAl，Mg.Thecrystalstructure，morphologyandelectrochemicalpropertiesofthedopedandcoatedsa

4、mpleswerecharacterizedbyXRD，SEMandgalvanostaticcharge/dischanarge.Theresultsindicatethatthematerialhaslayeredcrystalstructureanditsmorphologyiswellmonocrystalline.Thedischargecapacityis186.7mAh/gat3-4.4Vat0.1，andthecoulombicefficiencyisabout98%。Thematerialisanexcellenthighvoltag

5、emoncrystallinecathodematerialwithhighdischargespecificcapacity.Keywords：lithium-ioncathodematerial；highvoltage；singlecrystal由于锂离子电池具有高电压、高容量、高循环、热稳定性好均匀，混合后溶液中的金属离子浓度为1.5mol/L。再将络合剂等卓越的性能，已经得到广泛应用。随着科技的发展，钴酸锂氨水溶液、NaOH沉淀剂溶液和上述溶液混合后一起并流加入受制于其结构稳定性和价格，不久的将来其地位将会被其他装有底液的反应釜中，加热搅拌进行

6、沉淀反应。待充分反应后材料取代。开始对溢流出的料液进行固液分离，分离后的固体产物经洗层状镍钴锰三元材料具有比容量高、安全性能好、生产成涤、烘干后，得到球形的镍钴锰前驱体。本低等优点，在锂电行业中的地位正在稳步上升，被认为是目将上述步骤得到的前驱体进行预氧化煅烧处理，烧结温度前最有希望代替钴酸锂的锂电池正极材料[1]。锂电三元材料在为480℃，烧结10h，烧结完毕后随炉冷却，过筛得到镍钴锰高电压下，随着循环次数的增加，二次粒子或团聚态单晶后期氧化物。可能会出现一次粒子界面粉化或团聚态单晶分离，内阻变大，按照化学计量比Li∶M=1.09(M是Ni，Co，M

7、n总含量)将电池容量衰减会很快，循环变差。本文主要通过固相法高温烧碳酸锂与镍钴锰氧化物混合均匀，然后，在空气气氛中用马弗结制备单晶型高电压三元，提高锂离子传递效率，同时减小材炉进行I次烧结，从室温到950℃加热4h，950℃保温10h，料与电解液之间的副反应，从而提高材料在高电压下的循环再随炉温自然冷却，冷却后破碎对辊后过325目筛网[3]。性能，并通过镁、铝掺杂降低材料阳离子混排程度，通过表面按照化学计量比Al∶M=0.001，Mg∶M=0.002，将过筛后包覆提高晶体表面结构的稳定性[2-5]。的样品与氧化铝、氧化镁混合均匀，然后在空气气氛中用马弗

8、1实验炉进行2次烧结，从室温到810℃加热4h，810℃保温10h，再随炉温自然冷却，冷却后破