【摘 要】
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富锂锰基（LMR）正极材料因其高比容量(>250 m Ah·g-1)而备受关注。但是在实际应用中,LMR正极材料受限于充放电过程中放电电压持续衰减、库伦效率低、高倍率性能差等问题。本文通过应用快速共沉淀法制备了草酸盐系富锂锰基正极材料前驱体,并通过高温烧结得到了Li1.2Ni0.1Co0.1Mn0.6O2正极材料。首先设计了一组正交实验,对前驱体制备工艺中温度、溶剂、草酸沉淀剂用量进行了探究。实验
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富锂锰基（LMR）正极材料因其高比容量(>250 m Ah·g-1)而备受关注。但是在实际应用中,LMR正极材料受限于充放电过程中放电电压持续衰减、库伦效率低、高倍率性能差等问题。本文通过应用快速共沉淀法制备了草酸盐系富锂锰基正极材料前驱体,并通过高温烧结得到了Li1.2Ni0.1Co0.1Mn0.6O2正极材料。首先设计了一组正交实验,对前驱体制备工艺中温度、溶剂、草酸沉淀剂用量进行了探究。实验结果显示,制备温度维持在55℃,蒸馏水为溶剂,沉淀剂过量5%为最优组合。然后再设计一组正交实验,对烧结工艺中终烧温度、时间、锂源进行了探究。结果显示终烧温度850℃,终烧时间8h,锂源为Li OH所得到的材料最优,在0.1C电流下放电比容量为289.86 m Ah·g-1。为了改善LMR正极材料的性能,本文通过简单的固相混合烧结分别得到了Zr O2,Ta2O5包覆改性的材料。研究测试发现,Zr O2,Ta2O5涂层能够有效抑制电压衰减,稳定结构,使得正极材料的电化学性能和结构稳定性得到改善。Zr O2涂层通过抑制电极-电解质界面的阻抗增长,从而提高正极的循环稳定性。其中Zr O2-5%的改性材料电化学性能最优,0.1C下放电比容量为283.6 m Ah·g-1,首效为85.2%,10C电流下还有99.2 m Ah·g-1的容量,在2C倍率下循环一百次后仍有82.19%的容量。Ta2O5涂层通过防止电解质分解,降低了充放电过程中正极的极化,从而提高LMR材料的电化学性能。其中Ta2O5-5%改性材料电化学性能最优,0.1C电流下首周期放电比容量为292.9 m Ah·g-1,库伦效率为80.16%,10C的电流下还有92 m Ah·g-1的容量,在2C倍率下循环一百次后仍有85.35%的容量。
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