不同前驱体制备工艺对高镍三元正极材料LiNi0.83Co0.12Mn0.05O2的影响研究

作者：张中彩; 王鑫; 吕玉辰; 毛秦钟; 钱志挺^*

来源：稀有金属, 2021, 45(04): 410-419.

DOI：10.13373/j.cnki.cjrm.XY20110003

• 高镍正极材料
• LiNi0.83Co0.12Mn0.05O2
• 络合剂
• 安全性能
• 循环性能

高镍三元正极材料LiNi0.83Co0.12Mn0.05O2因具有较高的能量密度及较低的成本等优势,逐渐成为电动汽车的主流发展趋势。但是随镍含量的升高,材料电化学性能及热稳定性等越来越差,电池的安全性能面临较大隐患。本文选取不同工艺合成的前驱体为原料制备正极材料,通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、差示扫描量热法(DSC)等手段对材料进行表征分析及电化学性能测试等,得出硫酸铵工艺前驱体制备的正极材料截面内部一次颗粒大小差异较小且颗粒与颗粒之间排序较规整,一次颗粒由内向外呈放射状规则分散分布,锂离子通道更通畅。且该工艺前驱体制备的正极材料具有优异的电化学性能,常温循环1000周及高温循环400周(3.0～4.2 V,1.0C/1.0C)容量保持率分别为93.07%和94.46%,另外,该工艺制备的材料热稳定性(DSC)更优,内阻(DCR)更低,电池产气量更小,电池的安全性能有较大改善。这主要是由于硫酸铵工艺前驱体截面具有较均匀的孔隙,且前驱体峰强比值I((001))/I((101))较小,制备的正极材料一次颗粒由内向外呈放射状分散分布,更有利于锂离子的脱出嵌入及降低长循环过程中颗粒与颗粒之间的应力膨胀,减少微裂纹的产生,提升材料的循环性能和安全性能。