LiNi0.6Co0.1Mn0.3O2材料的制备及其Nb2O5包覆改性

作者：席帅; 唐娴敏; 旷焕; 陈昱珏; 肖利^*

来源：湖南工业大学学报, 2022, 36(04): 31-38.

• 高镍三元材料
• LiNi0.6Co0.1Mn0.3O2
• Nb2O5
• 包覆改性

高镍层状LiNixCoyMn1-x-yO2(x≥0.6)三元材料具有较高的能量密度，但因锂镍混排、结构稳定性不佳等问题限制了其在锂离子电池中的应用。因此，采用Nb2O5包覆对三元材料LiNi0.6Co0.1Mn0.3O2(NCM613)进行改性，并考察了不同包覆量对NCM613的形貌结构和电化学性能的影响，得出了最佳工艺条件的包覆量为0.75%。首先，采用共沉淀法制备了前驱体Ni0.6Co0.1Mn0.3(OH)2；然后利用高温固相法制备了裸样LiNi0.6Co0.1Mn0.3O2(NCM613)；最后加入不同物质的量的Nb2O5粉末，通过球磨后高温烧结回火法制备了不同比例包覆量的Nb2O5@NCM613样品。XRD分析结果表明，各包覆样品与裸样NCM613的晶体结构相似，都具有完整的α-NaFeO2层状结构，阳离子混排程度较低；SEM分析结果表明，包覆样品和裸样NCM613均为1.0～1.5 μm的类球状粒子，且Ni、Co、Mn和Nb元素均匀分布在类球状材料表面；TEM分析结果表明，0.75Nb2O5@NCM613样品的Nb2O5包覆层厚度约为10～20 nm；材料电化学性能研究结果表明，在2.7～4.3 V、0.2C的电流密度条件下NCM613和0.75Nb2O5@NCM613的首圈放电比容量分别为208.11,237.39 mA·h/g，1.0C循环100圈后，0.75Nb2O5@NCM613的放电比容量为176.43 mA·h/g，容量保持率高达86%。与裸样相比，在100圈循环后0.75Nb2O5@NCM613的阻抗明显降低，电化学极化降低，可逆性增强，这是因为Nb2O5包覆能提高材料的结构稳定性和电化学性能。可见，Nb2O5包覆高镍三元材料有利于推动高镍层状正极材料的工业化生产。

• 单位
  湖南工业大学