在全球化石能源紧缺、环境问题日益突出的大背景下,新型能源市场日益受到人们的重视。锂离子电池自1991年商品化以来,以其安全、便携等优点,迅速成为新型能源市场中的焦点,在锂离子电池正极材料中,LiCoO2占据市场份额最大,但Co元素地球贮藏量不高,导致LiCoO2生产使用成本较大。在2001年LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2正极材料被首次报道,其具有生产成本低、比容量大、结构稳定、安全性好等优点,被视为LiCoO2的接替者。间接共沉淀法是制备LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2正极材料的常用方法,这种方法首先通过化学共沉淀将Ni、Co、Mn三种元素混匀,再通过研磨将锂盐与Ni、Co、Mn三种元素混合。由于间接共沉淀法采用物理方法混锂,难以保证混锂均匀。本文采用一种新的方法——草酸根直接共沉淀法,合成出LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2正极材料,这种方法可将Li、Ni、Co、Mn四种元素同时共沉淀,使得材料能够达到原子级混匀；且反应体系始终保持在酸性环境,能够确保Mn2+稳定存在,不会被氧化为Mn4+。本文探究了草酸根直接共沉淀法合成LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2正极材料的最佳合成条件,并对LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2正极材料进行掺杂改性,以提高材料电化学性能。1.探究草酸根直接共沉淀法合成LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2正极材料的最佳合成条件。在不同的煅烧温度、煅烧时间和配锂量条件下合成LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2材料,并对材料进行结构和电化学性能表征。测试结果显示,当原材料中锂过量5%,经850℃、14h煅烧合成的材料层状结构最完整,阳离子混排度最小,电化学性能最好,首轮放电比容量达到161.5mAh·g-1,库伦效率为83.4%,30圈循环后容量保持率为102.16%。2.将草酸根直接共沉淀合成的LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2正极材料与草酸根间接共沉淀合成的LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2材料进行对比,XRD测试显示,二种方法合成的材料晶胞参数和阳离子混排度较接近,且均具有良好的层状结构。电化学测试表明,两种材料首轮放电比容量接近,但直接共沉淀法合成的材料在大倍率放电时比容量较高,倍率性能较好。0.2C循环测试显示,两种方法合成的材料在160圈循环后容量快速衰减,300圈循环后两种材料容量保持率均不足50%,材料循环性能有待提高。3.将Mg元素以不同比例共同掺入LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2正极材料中,合成掺Mg材料Li[(Ni1/3Co1/3Mn1/3)1-xMgx]O2(x=0,0.01,0.03,0.05)。XRD测试显示,掺Mg后材料仍保持α-NaFeO2层状结构,R3m空间群,并未产生杂质,掺杂材料中Li[Ni1/3Co1/3Mn1/3)1-0.01Mg0.01]O2阳离于混排度最低。电化学测试显不,掺杂后材料放电比容量随着Mg掺入量的增加而降低,Li[(Ni1/3Co1/3Mn1/3)1-0.01Mg0.01]O2电化学性能最好。4.将Mg、Zn元素以不同比例共同掺入LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2正极材料中,合成Li[(Ni1/3Co1/3Mn1/3)1-x(Mg1/2Zn1/2)x]O2(x=0,0.01,0.03,0.05)。XRD测试显示,两种元素共掺杂所得材料仍保持α-NaFeO2层状结构,R3m空间群,且未产生杂质,随着Mg、Zn的掺入,材料阳离子混排度先减小后增大,Li[(Ni1/3Co1/3Mn1/3)1-0.01(Mg1/2Zn1/2)0.01]O2阳离子混排度最小。Li[(Ni1/3Co1/3Mn1/3)1-0.01(Mg1/2Zn1/2)0.01]O2在0.2C下首轮放电比容量为155mAh·g-1,库伦效率达到91.5%,30圈充放电后容量保持率为98.41%,优于其它Mg、Zn共掺杂材料。5.将上述未掺杂的LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2材料和Li[(Ni1/3Co1/3Mn1/3)1-0.01Mg0.01]O2与 Li[(Ni1/3Co1/3Mn1/3)1-0.01(Mg1/2Zn1/2)0.01]O2进行电化学性能对比。结果显示掺Mg后材料大倍率放电性能没有明显提升,但循环性能明显优于未掺杂材料。Mg、Zn共掺杂材料在大倍率和小倍率下均表现出最好的循环性能。CV和EIS测试表明,Li[(Ni1/3Co1/3Mn1/3)1-0.01(Mg1/2Zn1/2)0.01]O2可逆性最好,锂离子扩散系数最大。