从成分、粒度、比表面积和结构形貌、离子价态、电池电化学性能、CV曲线和电化学阻抗等方面对3种不同组分的富锂锰基正极材料进行分析,探讨富锂材料的本质特征,深入分析富锂材料充放电过程反应机理。研究结果表明,3种富锂材料中,Li_(1.18)Ni_(0.13)Co_(0.13)Mn_(0.54)O_2样品的电化学性能最优,在0.05C和2~4.8 V电压范围内,初始放电比容量高达261 m Ah/g。试验结果对富锂材料的选择有一定指导意义。
以过渡金属硫酸盐和一水合氢氧化锂为原料,采用共沉淀-高温固相烧结法制备富锂正极材料Li[Li0.2Ni0.13Co0.13Mn0.54]O2。通过XRD、SEM和电池充放电测试方法考察了产物结构和性能,结果表明:在水浴50℃下控制p H=11合成的前驱体具有很好的分散性,且在950℃下烧结得到了优越的电化学性能;在0.1C(1C=300 m A/g)充放电时,首次放电比容量为258.9 m Ah/g(2.0~4.8 V),首次充放电效率为75.6%;在1C充放电时,首次放电比容量为204.6 m Ah/g,循环10次后放电比容量为179.9 m Ah/g;2C倍率下仍保持了141.4 m Ah/g的放电比容量。
将前驱体Ni0.13Co0.13Mn0.54(OH)1.6与Li2CO3混合,烧结合成了富锂锰基正极材料Li[LixNi0.13Co0.13Mn0.54]O2(x=0.09,0.12,0.16,0.22,0.24,0.29,0.33,0.37),采用XRD、SEM对其进行表征,并进行充放电测试。研究结果表明:最佳配锂量为x=0.22,此时Li1.22Ni0.133Co0.131Mn0.54O2正极材料以12.5 m A/g的充放电电流密度,在2~4.8 V之间进行电性能测试,初始放电比容量高达253.7 m Ah/g,首次效率为68.4%。
将化学计量比的前驱体Ni0.35Mn0.65(OH)2与Li2CO3均匀混合,采用不同高温段温度合成Li1.35[Ni0.35Mn0.65]O2+y富锂锰基正极材料。对合成的材料进行表征,结果表明:所合成的Li1.35[Ni0.35Mn0.65]O2+y正极材料为均匀的类球形,单颗粒大小均匀;XRD图谱显示材料为层状的α-Na Fe O2结构。将材料组装成CR2016扣式电池,采用蓝电测试仪以12.5 m A/g的电流密度进行充放电测试,2.0~4.8 V之间,最高初始放电比容量为198.0 m Ah/g,首次放电效率为69.7%。