从成分、粒度、比表面积和结构形貌、离子价态、电池电化学性能、CV曲线和电化学阻抗等方面对3种不同组分的富锂锰基正极材料进行分析,探讨富锂材料的本质特征,深入分析富锂材料充放电过程反应机理。研究结果表明,3种富锂材料中,Li_(1.18)Ni_(0.13)Co_(0.13)Mn_(0.54)O_2样品的电化学性能最优,在0.05C和2~4.8 V电压范围内,初始放电比容量高达261 m Ah/g。试验结果对富锂材料的选择有一定指导意义。
采用高温固相法合成Li1+x[Ni0.35Mn0.65]O2(x=0.35、0.40、0.45和0.50)富锂锰基正极材料,进行XRD、SEM、电化学阻抗谱(EIS)分析和电化学性能测试。所得材料具有α-NaFeO2层状结构,一次颗粒为类球形,平均粒径约为500 nm,最佳x值为0.45。x=0.45的材料于25℃时在2.04.8 V充放电,0.05 C首次放电比容量和首次循环的库仑效率分别为227.7 m Ah/g和71.7%,1.00 C最高放电比容量为182.6 m Ah/g。EIS测试表明:材料组装的电池的电荷转移阻抗较低。
将化学计量比的前驱体Ni0.35Mn0.65(OH)2与Li2CO3均匀混合,采用不同高温段温度合成Li1.35[Ni0.35Mn0.65]O2+y富锂锰基正极材料。对合成的材料进行表征,结果表明:所合成的Li1.35[Ni0.35Mn0.65]O2+y正极材料为均匀的类球形,单颗粒大小均匀;XRD图谱显示材料为层状的α-Na Fe O2结构。将材料组装成CR2016扣式电池,采用蓝电测试仪以12.5 m A/g的电流密度进行充放电测试,2.0~4.8 V之间,最高初始放电比容量为198.0 m Ah/g,首次放电效率为69.7%。
将前驱体Ni0.13Co0.13Mn0.54(OH)1.6与Li2CO3混合,烧结合成了富锂锰基正极材料Li[LixNi0.13Co0.13Mn0.54]O2(x=0.09,0.12,0.16,0.22,0.24,0.29,0.33,0.37),采用XRD、SEM对其进行表征,并进行充放电测试。研究结果表明:最佳配锂量为x=0.22,此时Li1.22Ni0.133Co0.131Mn0.54O2正极材料以12.5 m A/g的充放电电流密度,在2~4.8 V之间进行电性能测试,初始放电比容量高达253.7 m Ah/g,首次效率为68.4%。