[00150762]纳米量级Li（NixCoyMn1-x-y）O2正极材料的制备与性质研究

该项目是2012年吉林省科学技术厅的科技引导计划中应用基础研究项目（项目任务书编号：201205035）。 二次电池作为一类环境友好、高效率的清洁能源,可以有效地缓解当前社会能源紧缺,资源消费和环境污染等一系列重要问题。随着全球电池产业结构的调整和转移,我国已逐渐成为世界锂离子电池的制造中心。特别是一些具有高技术含量和独立知识产权的锂电池公司的建立,更是为我国锂离子电池的研制与开发打下了坚实的基础。 锂离子电池已被广泛应用于人们的日常生活中。在手机、笔记本电脑、电动工具、数码相机、音频设备和游戏机等领域都有重要应用。并随着新能源汽车的推广,汽车用锂离子电池将迎来高速增长。因此,研究与开发新型锂离子电池及其相关材料,意义是不言而喻的。作为锂离子电池三大基本要素（正极、负极、电解质）之一的正极材料自然受到了各国材料学家的高度重视。 本项目研究内容： （1）样品的制备与结构演变。 采用固相,柠檬酸盐及共沉淀三种制备方法对LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2材料进行制备,并进行对比性的研究。 （2）材料磁学性质的研究。 对不同方法制备的三元材料的磁化率曲线进行详尽的测量与分析,并尝试建立物质的磁学性质与电化学性能之间的联系。 （3）材料电化学性能的表征。 在首次充电过程中,LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2材料的晶体结构演变由非在位XRD、Raman和FTIR等方法进行研究。 技术经济指标：得到颗粒尺寸在100纳米之间的Li（Ni1/3Co1/3Mn1/3）O2正极材料, 材料的电化学性能达到如下指标： C/10倍率比容量 ＞ 150 mAhg-1,循环100次后容量保持率大于70%。 由于具有高比容量,低成本,低毒性等特点,三元正极材料Li（NixCoyMn1-x-y）O2得到广泛关注与深入研究。该材料具有的层状结构使Li+可以在二维空间内以较快速度进行扩散。本项目从材料的合成方法入手,采用共沉淀方法制备具有纳米尺度的、具有优良电化学性能的Li（NixCoyMn1-x-y）O2正极材料,以缩短充放电过程中的Li+扩散路径,从而提高材料充放电的倍率性能。通过本项目的支持,进一步加深了对三元材料制备工艺与其结构性质,电化学性能和磁学性质联系的认识。并且通过材料结构中的离子有序度建立起了其磁学性质与电化学性能之间的关联。同时也对三元材料在高电压区间下电化学性能,充放电及电化学循环过程的结构演化,表面膜生长等问题有了更深入的理解。 本项目研究的新型锂离子电池正极材料,提出的材料制备方法工艺简单、原料价格低廉,适用于工业化生产,有利于产生较大的经济及社会效益。目前市场对该材料的需求在不断增加。大部分电池企业都是将多元复合氧化物材料和钴酸锂等其他正极材料进行混合使用的。目前国内LiCo1/3Ni1/3Mn1/3O2材料的主要生产企业包括中信国安、深圳天骄、浙江恒鼎等。由于该材料的容量、密度都比较高,而且材料的安全性能比较优越,因此该材料很可能成为今后正极材料市场中的一支奇葩。