Ni-Mn共掺杂高电压钴酸锂锂离子电池正极材料.pdf

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1、第31卷第1期无机化学学报V0l_31No．12015年1月CHINESEJOURNALOFINORGANICCHEMISTRY159—165Ni．Mn共掺杂高电压钴酸锂锂离子电池正极材料胡国荣卢苇梁龙伟曹雁冰彭忠东杜柯(中南大学冶金与环境学院，长沙410083)摘要：以金属硫酸盐为原料，NaOH和NH3~H0为沉淀剂，用共沉淀法合成了C0Ni。Mn(0H)前驱体，再进行配锂并通过高温固相法合成了Ni-Mn共掺杂高电压钴酸锂锂离子电池正极材料Li(CoNi。Mn晒)0：。用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、循环伏安(C．V)、交流阻抗(EIS)和充放电测试研究样品的晶体结构、形貌和电

2、化学性能。结果表明Ni．Mn共掺杂正极材料Li(CooNio．zMn0．os)O：有优秀的电化学性能：在3．0-4．4V和3．0～4．5V区间，0．5C倍率下首次放电比容量分别为162．5mAh·g一和185mAh·g～，循环100次后容量保持率分别为94．4％和93．7％。关键词：高电压钴酸锂；共掺杂；共沉淀法；电化学性能中图分类号：TM912．9文献标识码：A文章编号：1001．4861(2015)01—0159—07DOI：10．11862／CJIC．2015．020Ni，Mn-CodopedHigh-VoltageLiCoO2CathodeMaterialforLithiumIonB

3、atteriesHUGuo—RongLUWeiLIANGLong—WeiCAOYan—BingPENGZhong—DongDUKe(SchoolofMetallurgyandEnvironment，CentralSouthUniversity,Changsha,Hunan410083，China)Abstract：TheprecursorCon9Nin晒Mno．o~(OH)2ofthehigh-voltagecathodematerialforlithiumionbatterieswassynthesizedbyhydroxideco—precipitationmethodusingthet

4、ransitionmetalsulphateastherawmaterial，NaOHandNH3·H20astheprecipitateagents．ThenthecorrespondingLi(Co0．gNio．o~Mno．晒)02wasobtainedwhenmixingtheprecursorwithLi2COsbyhighsolidmethod．Crystalstructure，morphologyandelectrochemicalperformanceofthesamplewereinvestigatedbyXRD，SEM，Cyclicvoltammetry(C-V)metho

5、d，electrochemicalimpedancespectroscopy(EIS)testandcharge—dischargetest．MixeddopingNi-MnmaterialLi(Coo．9Nio．zMno．o~)O2showsbetterelectrochemicalperformancecomparedtoLiCoO2asconfirmedbytheresultsofC—V，XRDandEIS．Whentheco-dopedproductLi(Con9Nio．~Mnn呖)02waschargedto4．4and4．5V，theinitialdischargecapacit

6、yis162．5mAh。gand185mAh·g一atO．5Crate，respectively．Aftercyclingfor100times，theretentionofdischargecapacitywas94．4％and93．7％．respectively．Keywords：high—voltageLiCoO2；codoped；CO—precipitation；electrochemicalperformance锂离子电池的应用已快速扩展到新的领域如智地位．但是实际上钴酸锂在2．7～4．2V电压区间只能能移动设备、f混合1电车和储能系统，在这些领域高释放理论容量274mAh．g一1

7、的大约一半电量[3-5]。理能量密度和高功率密度是至关重要的先决条件．所论上提高钴酸锂的充电截止电压就会有更多的锂以迫切需要能够提供较高的可逆容量的正极材离子可逆的嵌入和脱出．从而获得较高的能量密料[1_2]。层状钴酸锂凭借生产工艺简单、放电平稳、电度问然而高电压将导致材料不可逆的相变和C0压高等优点占据着锂离子电池正极材料市场的重要的溶解．从而使其热稳定性尤其是循环性能变。一收稿13期：2014—08—29