浆料喷雾干燥法制备LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2及性能研究

摘要

近年来,科学家们积极探索可用于锂离子电池的正极材料,以来代替目前广泛使用的LiCoO2.2001年,T.Ohzuku发现了新的层状过度金属氧化物Li[Ni1/3Co1/3Mn1/3]O2.这种材料具有可逆容量高、热稳定性好、成本低、对环境污染小等优点,因此该材料被认为是用于高容量高功率锂离子电池最有应用前景的正极材料之一,近年来成为研究的热点.Li[Ni1/3Co1/3Mn1/3]O2由于复合了Ni、Co和Mn多种过度金属元素,通过一般的合成方法很难合成得到高纯度的材料,而且其大电流放电能力也与合成方法紧密相关.Li[Ni1/3Co1/3Mn1/3]O2通常是通过固相反应法合成.这种方法需要在较高的温度下进行长时间的反复的热处理,而且对材料的晶粒生长、组分的均一性、微观形貌和微结构都很难进行控制.为了克服这些缺点,就发明了许多溶液合成方法,包括氢氧化物共沉淀、碳酸盐共沉淀、超声喷雾热解、溶液喷雾干燥、甘氨酸-硝酸盐热解以及溶胶凝胶法等等.但这些方法的合成路线较复杂,使用的试剂比较昂贵,而且需要大量的时间来对前驱物进行干燥.此外,由于大量使用了有机酸或者氢氧化物,对生产设备具有腐蚀性,因此这些方法都不适用于工业化生产Li[Ni1/3Co1/3Mn1/3]O2.本文采用浆料喷雾干燥法合成出了多孔的球形的Li[Ni1/3Co1/3Mn1/3]O2粉末.对其前驱物和最终产物的结构和微观形貌进行了研究.并进一步通过恒电流充放电测试和循环伏安等方法研究了该材料的电化学性能.