Ti 摻雜改性LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2 正極材料及其電化學性能研究

張 軍, 郭孝東, 吳振國, 向 偉

(1. 乳源東陽光磁性材料有限公司, 廣東 韶關 512721; 2. 四川大學 化學工程學院, 四川 成都 610065; 3. 成都理工大學 材料與化學化工學院, 四川 成都 610059)

1 前 言

近年來隨著電子產品的普及，鋰離子電池的需求越來越大，對其性能也提出了更高的要求。為解決汽車尾氣的污染，需大力推廣電動汽車，為此必須發展電池技術。盡管國內外已經實現電動汽車量產，但受電池能量密度限制，其續航里程離燃油車還存在較大差距。國家明確提出十三五期間我國單體鋰電池能量密度要達到300 W·h·kg-1，要完成既定目標必須采用更高能量密度的正極材料。高鎳層狀鋰離子三元正極材料LiNi1-x-yCoxMnyO2(1-x-y≥0.6)具有高放電比容量、高能量密度等特點，被認為是有發展潛力的鋰離子電池正極材料，得到廣泛的研究。然而，脫鋰態下的高鎳三元材料氧化電位較高，材料的晶體結構易破壞且和電解液發生反應。因此，三元材料的倍率性能和循環穩定性較差[1]。為了改善其性能，研究者通常通過形貌調控、離子體相摻雜以及表面修飾等方法進行改性[2-7]。常見的陽離子摻雜有Al、Mg、Cr、Zr、Ti 等，常見的陰離子摻雜元素有F 和S[8-9]等。HUANG 等[9-10]報道了Na 摻雜LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2的電化學性能遠優于未摻雜的材料的電化學性能，摻雜后材料的層間距增大，陽離子混排程度減小。改性后材料在不同電壓下具有提升鋰離子擴散系數、降低阻抗和增加循環穩定性。

基于Ti-O 鍵能較M-O(M=Ni、Co、Mn)的鍵能高，可以有效穩定結構的特點[11]，本文研究Ti 摻雜對LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2晶體結構和電化學性能的影響。……