论文摘要
随着科学技术的迅速发展，电子仪器和设备趋于小型化，对电池性能的要求也越来越高。锂离子电池具有比容量高、自放电率低、工作电压高、对环境友好及无记忆效应等优点，广泛应用于便携式电子产品，是目前最具有发展潜力的高能量电池之一，具有十分广阔的应用前景。锂离子电池发展的关键在于开发新的正极材料。目前研究最多的是三种富锂的金属氧化物LiCoO2、LiMn2O4、LiNiO2。LiNiO2层状化合物作为锂离子电池的正极材料，具有比容量高、成本低（正常情况下）、污染小等优点，被认为是最有希望取代LiCoO2的新型正极材料之一。对LiNiO2掺钴可以大幅度地提高锂镍氧的热稳定性和电化学性能，掺钴的锂镍氧被普遍认为是最有发展前景的正极材料之一。本文从提高锂离子电池正极材料电化学性能的目标出发，采用了化学共沉淀—机械活化—高温固相合成工艺，对LiNiO2进行了掺杂。首先采用化学共沉淀法制备出Ni0.8Co0.2（OH）2前驱体粉末，然后与LiOH·H2O在球磨机上机械活化，再在氧气气氛中，进行高温固相合成，制备出的正极活性材料LiNi0.8Co0.2O2。在此基础上，本文主要对LiNi0.8Co0.2O2正极材料进行了掺杂元素镁和铝的研究，合成出LiNi0.8Co0.2-x-yMgxAlyO2（x+y≤0.05）正极材料。单一掺杂中，当镁含量为3％（摩尔含量）时，LiNi0.8Co0.17Mg0.03O2正极材料首次充放电比容量达到187.6mAh/g和142.9mAh/g，第20个循环的放电比容量为128.6mAh/g，放电比容量保持率为90％；当铝含量为3％时，LiNi0.8Co0.17Al0.03O2正极材料首次充放电比容量达到190.3mAh/g和157.2mAh/g，第20个循环的放电比容量为147.8mAh/g，放电比容量保持率为94％。复合掺杂中，当镁含量为1％、铝含量为2％时，LiNi0.8Co0.17Mg0.01Al0.02O2正极材料首次充放电比容量分别达到200.2mAh/g和164mAh/g，第20个循环的放电比容量为147.4mAh/g，放电比容量保持率为89.9％，第50个循环的放电比容量仍然高达150.4mAh/g，放电比容量保持率为91.7％，电化学性能良好。