锂离子电池正极材料LiNi_1__省略__O_2在不同电解液中的性能研究_刘静静

第12卷 第4期2006年11月

电化学

ELECTROCHEMISTRY

Vo.l12 No.4Nov.2006

文章编号:1006-3471(2006)04-0373-005

锂离子电池正极材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2

在不同电解液中的性能研究

刘静静,仇卫华,于凌燕,赵海雷,李 涛

(北京科技大学材料科学与工程学院无机非金属材料系 北京100083)

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摘要: 应用低热固相合成法制备锂离子电池正极材料LiCo1/3Ni1/3Mn1/3O2.研究该材料的结构与形貌,并比

较它在商品LiPF6盐和在实验室合成的LiBOB(LiB(C2O4)2)盐电解液中的电化学性能.在LiPF6/EC+DMC+DEC电解液中,该材料表现出优良的电化学性能,其于0.5C、1C、1.5C、2C、3C放电倍率的初始比容量依次为167、163、163、157、147mAh/g,电池的循环性能也较好,说明低热固相合成的材料的有较好的高倍率性能.在LiBOB/EC+DEC+DE电解液中,0.5C倍率下比容量为160mAh/g,较之LiPF6盐电解液的相差不大,但在高倍率下的比容量有所下降.

关键词: 锂离子电池;正极材料;LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2;电解液中图分类号: TM912.9 文献标识码: A近年来,层状多元正极材料引起了广泛关注

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,其中,层状钴镍锰复合正极材料LiNi1/3

符合环保要求,在锂离子动力电池领域具有很大的

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应用潜力和发展前景.本文应用低热固相合成法合成LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2,并研究该材料在LiPF6/EC+DMC+EMC(体积比为1B1B1)和LiBOB/EC+DEC+EMC(体积比为1B1B1)电解液中的电化学性能及电极/电解液界面的状态.

Co1/3Mn1/3O2是一种极具发展前景的材料,与LiCoO2、LiNiO2和LMinO2相比,具有成本低、放电容量大、循环性能好、热稳定性好、结构比较稳定等优点,可以弥补LiNiO2和LMinO2的不足,并且价格比LiCoO2低廉,已成为目前最具有发展前景的新型锂离子电池正极材料之一

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1 实 验

1.1 低热固相法合成LiCo1/3Ni1/3Mn1/3O2

将H2C2O4#2H2O和LiOH#H2O按摩尔比1B1混合,适当滴加少量去离子水,球磨2h,将乙

酸钴、乙酸镍、乙酸锰按化学计量比称量,用混料机混合均匀后置于球磨罐中球磨4~5h,取出粉红色糊状物,在150e下真空干燥24h,之后研磨成细粉,得到前驱体.从室温开始加热前驱体,升温速率为5e/min,在350~400e时保温4h,再继续升温至700e,保温15h.按5e/min降至室温,过240目筛,600e回火处理6h.

按文献[8]方法合成锂盐LiBOB,经多次提纯

关于锂离子电池,电解液性能的改良也是十分关键的一项.目前,商品锂离子电池应用最为普遍的电解质锂盐是LiPF6,但LiPF6一遇微量杂质水,便立刻水解,产生的HF会腐蚀正极材料及集流体,从而降低电池的循环寿命.此外热稳定性差等缺点,从而限制了它的应用.另一种电解质锂盐是LiBOB,它能在纯PC溶剂中稳定石墨负极,此乃其他盐所不具备的性质,同时还拓宽了电池的使用温度范围,有利于提高电池的高温循环寿命,能够有效地提高电池的安全性.同制备条件苛刻,污染严重的LiPF6相比,LiBOB原料易得,制备方法简单,

收稿日期:2005-12-29,修订日期:2006-02-27 *通讯作者,Te:l(86-10)62334863,Emai:lqiuwh@vip.sina.com.cn国家自然科学基金(50472093)资助