提高電池的能量密度、循環(huán)壽命和安全性能,降低電池成本是拓展鋰離子電池應(yīng)用的關(guān)鍵。鋰離子電池正極材料的循環(huán)性能與晶體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、粒度分布均一性、表界面性質(zhì)息息相關(guān)。本論文利用具有核-殼結(jié)構(gòu)的前驅(qū)體合成了多種不同組成的高鎳系材料,研究了前驅(qū)體結(jié)構(gòu)在高溫焙燒過(guò)程中的變化規(guī)律及其對(duì)電化學(xué)性能的影響;開發(fā)了連續(xù)溢流-間歇串聯(lián)沉淀工藝,合成了粒度分布均一的高鎳系材料;利用大離子半徑的金屬離子難于擴(kuò)散到LiMn204顆粒內(nèi)部的特性,用一次焙燒反應(yīng)對(duì)LiMn204材料進(jìn)行了表界面摻雜包覆改性,提升了其能量密度和循環(huán)穩(wěn)定性。具體研究?jī)?nèi)容如下:（1）采用共沉淀反應(yīng),設(shè)計(jì)合成了包覆型以及摻雜型前驅(qū)體Ni0.88Co0.12（OH）2，再通過(guò)高溫固相反應(yīng)合成了 LiNi0.88Co0.12O2材料。研究發(fā)現(xiàn),前驅(qū)體的核-殼結(jié)構(gòu)在成品材料中不能得以保持,Ni和Co成完全均勻分布。盡管如此,由包覆型前驅(qū)體合成的LiNi0.88Co0.12O2材料仍然具有最好的電化學(xué)性能。研究發(fā)現(xiàn),CoOOH包覆層能夠起到“緩沖層”的作用,減慢LiOH與NiO的反應(yīng)速度,使得盡量多的Ni2+被氧化為Ni3+,降低了 Li+/Ni... 

【文章來(lái)源】：北京化工大學(xué)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

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【部分圖文】：

圖１－１鋰離子電池的（ａ）內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖［１］和（ｂ）工作原理示意圖［２］??Ｆｉｇｕｒｅ?１－１?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｉｌｌｕｓｔｒａｔｉｏｎｓ?ｏｆ?（ａ）?ｔｈｅ?ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ１＾?ａｎｄ?（ｂ）?ｗｏｒｋｉｎｇ?ｍｅｃｈａｎｉｓｍ?ｏｆ?Ｌｉ－ｉｏｎ??ｂａｔｔｅｒｉｅｓ［２Ｊ??２??

?鋰離子電池的優(yōu)異性能與其獨(dú)特的工作原理密切相關(guān)。鋰離子電池的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及??工作原理如圖１－１所示，鋰離子電池主要由五個(gè)部分構(gòu)成，分別為正極、負(fù)極、電解??液、隔膜和外殼［１＇２］。正極材料主耍為鋰的過(guò)渡金屬氧化物或鱗酸鹽，如ＬｉＣｏ０２、??ＬｉＮｉｍＣｃ＾ＭｎｙＣ＾、ＬｉＭｎ２〇４和ＬｉＦｅＰ０４，負(fù)極材料主要包括石墨碳材料（如人造石??墨和天然石墨）、ＭＣＭＢ中間相碳微球、Ｓｉ－Ｃ復(fù)合材料、硬碳以及〇４丁丨５０１２等，電解??液為約１?ｍｏｌＬ—１?ＬｉＰＦ６＆ＥＣ／ＥＭＣ／ＤＭＣ等的有機(jī)溶液、隔膜一般為聚烯烴樹脂，常??用的隔膜為單層或多層的聚丙烯（ＰＰ）和聚乙烯（ＰＥ）微孔膜，外殼主耍有鋼殼、鋁殼和??鋁塑膜等。電池充電時(shí)，Ｌｉ＋從正極材料的晶格中脫嵌，穿過(guò)隔膜，插入負(fù)極材料的晶??格中，放電時(shí)，Ｌｉ＋從負(fù)極脫出，穿過(guò)隔膜，嵌入正極，鋰離子電池是通過(guò)Ｌｉ＋在正負(fù)??極之間的來(lái)回穿梭實(shí)現(xiàn)對(duì)能景的存儲(chǔ)和釋放的

ＬｉＣ〇０２的技術(shù)發(fā)展主耍經(jīng)歷了以下三個(gè)階段：??弟一■階段？？多晶ＬｉＣｏＣ＾Ｍ。最早商業(yè)化應(yīng)用的ＬｉＣｏ〇２材料是由２￣３?ｆｘｍ的一次??顆粒組成的粒度為８？１０?的二次顆粒，材料的典型微觀形貌如圖１－３所示［１３］，該類??型材料雖然放電比容量也較高，但是材料的循環(huán)性能不太理想，而且材料的壓實(shí)密度??只有３．６？３．８ｇ．ｃｎＴ３，電池能量密度偏低間。?－??纖??ＳＩ?Ｍ?：ＵＡＣ：?５．（ＸＪ?ｋＨ?Ｗ?ｒ：?Ｓｔ?Ｄｅｆｅｃｔｏｒ?Ｉ?：?；?；?｜??ＭＶ?：?２０．ＣＯ?ｋＶ?ＶＹＤ：?１４．３３１３?ｍｍ?２０?ｕｉ？?ｒａｌ＾ａｎ??ＰＣ：?１２?Ｓｃａｒｊｓｐｅｅｄ：?５?，Ｈｊ＊Ａｎ?２．１３?ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ??圖１－３多晶ＬｉＣｏ０２的ＳＥＭ照片［１３］??Ｆｉｇｕｒｅ?１－３?ＳＥＭ?ｉｍａｇｅ?ｏｆ?ＬｉＣｏ〇２?ｗｉｔｈ?ｍｕｌｔｉｐｌｅ?ｃｒｙｓｔａｌ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ１１３１??第二階段？？大粒度單晶ＬｉＣｏ０２［１５］。為了提高ＬｉＣｏ０２材料的循環(huán)性能以及極片的??壓實(shí)密度，研究人員通過(guò)提高焙燒溫度合成單晶型的Ｃ〇３０４，然后再合成８？１２?ｐｍ的??單晶ＬｉＣｏ０２顆粒，典型的單晶ＵＣｏ０２的顆粒形貌如圖１－４所示［９］。通過(guò)合成大單晶??的ＬｉＣ〇０２，材料的循環(huán)性能得到較大的提高，更重要的是極片的壓實(shí)密度由３．５？３．７??ｇ＿ｃｍ＿３增加到４．０？４．２?ｇ＇ｃｎＴ３

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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