聚合物螯合法制备锂离子电池三元正极材料

【摘要】: 三元材料Li（Ni1 / 3Co1 / 3Mn1 / 3）O2（NCM111）具有比容量高，电压高，成本低，环保等特点. 这是目前锂离子电池正极材料的主要发展方向. 本文采用一种新型的聚合物螯合方法制备三元材料，即以聚乙烯亚胺（PEI）和四乙酸（EDTA）作为络合剂，通过金属离子和PEI的EDTA络合与EDTA的氢键和分子间力可以使不同金属阳离子（Ni2 +，Co3 +，Mn4 +）的原子能级均匀分散，从而获得具有良好晶体形态和优异电化学性能的纳米NCM111材料. 主要结论如下: （1）通过聚合物螯合法制备了NCM111单晶纳米颗粒. 通过改变预烧结温度和时间，烧结温度和时间，可以确定最佳的烧结工艺，即: 500℃预烧结5h聚合物电芯 三元材料，850℃高温烧结12h. 另内具有186.1mAhg-1的第一放电比容量聚合物电芯 三元材料，87.5％的第一库仑效率，100个循环后的容量保持率为80.1％和放电比10 C的容量达到102.7mAh g-1. （2）在NCM111材料上进行了Al3 +，Nb5 +，Mg2 +体掺杂和Al2O3表面涂层处理，进一步提高了材料的电化学性能. 其中，Al3 +掺杂和Al2O3涂层可以有效提高材料的循环稳定性. 100次循环后Al 3+掺杂材料的容量保持率达到86％，而100次循环后Al 2 O 3涂层材料的容量保持率为85.2％. Nb5 +和Mg2 +掺杂可以显着提高材料的倍率性能. Nb5 +掺杂使材料在10 C时的比放电容量达到115 mAh g-1，Mg2 +掺杂使材料在10 C时的比放电容量达到122.6mAhg-1. 从材料的改性可以看出: 聚合物螯合不仅适用于三元材料的制备，而且还适用于多阳离子电极材料的制备.

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