钛和锆共掺杂对单晶LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2正极材料形貌和电化学性能的改进

作者：贺雨阳; 周友元^*

来源：矿冶工程, 2019, 39(06): 146-155.

• 锂离子电池
• 正极材料
• 三元正极材料
• 共掺杂
• 改性
• 钛
• 锆

用共沉淀法和高温固相法合成了单晶LiNi0.6Co0.2Mn0.2-2xTixZrxO2(x=0.0,0.001,0.002,0.003),研究了Ti和Zr部分取代Mn对材料结构、电化学性能和Li+扩散系数的影响。研究结果表明,钛和锆共掺杂能进一步增加Li层间距、改善阳离子混合,从而提高电池容量和倍率性能。半电池循环伏安特性测试表明,与未掺杂材料相比,Ti和Zr共掺杂的LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2正极材料具有更好的电化学性能。以LiNi0.6Co0.2Mn0.2-2xTixZrxO2为正极材料制作的扣式电池放电比容量、电荷转移效率和Li+扩散系数均随掺杂元素比例x增大而增加。在3.0～4.3 V电压范围内,LiNi0.6Co0.2Mn0.2-2xTixZrxO2正极材料在x=0.002时,半电池在1C倍率下的放电比容量达到163.2 mAh/g,半电池经过1C倍率循环50次后,放电容量保持率提高到93.2%,高于未掺杂样品(92.1%)。对循环后电池进行交流阻抗测试,结果表明,对过渡金属的部分替代有助于结构内部锂离子扩散和降低电荷转移电阻。

• 单位
  长沙矿冶研究院有限责任公司