锂离子电池由于具有高电压、能量密度大、自放电小、无记忆效应等优点,近十几年来取得了飞速的发展,在笔记本电脑、移动电话、摄录机等移动电子终端设备领域占据了主导地位。同时,它在军事、航天和电动汽车等领域的应用也日益受到重视。 到目前为止,大多数产业化的锂离子电池所采用的正极材料为LiCoO₂,由于钴的资源相对贫乏、价格高、毒性较大,且只能提供150mAh/g左右的实际容量,极大地制约了锂离子电池的进一步发展和应用;LiNiO₂虽然价格相对便宜,而且比容量较高,但是合成计量比的LiNiO₂非常困难,同时由于脱锂状态下的Li_1-xNiO₂热稳定性差会给电池带来严重的安全隐患,因此,这种材料的实际应用还面临诸多问题。 由于以上两种材料各自的缺陷,研究者们在它们的基础上合成了LiNi_1-yCo_yO₂系列材料。与LiCoO₂和LiNiO₂材料相比,它不仅容量得到提高,循环性能良好,而且通过对其进一步掺杂,还能有效的改善其电化学性能及安全性能。故对于LiNi_1-yCo_yO₂系列材料的研究,受到人们的广泛关注。 本文通过结构分析以及电化学手段,全面研究了流变相法合成LiNi_xCo_1-xO₂时条件的控制,并在此基础上,对掺杂型LiNi_0.85Co_0.15O₂正极材料的结构、表面性质、热稳定性以及电化学性能进行了分析,研究内容可以分为以下几个部分: 1) 采用流变相法合成LiNi_1-yCo_yO₂系列材料,优化合成条件。 对采用流变相法合成的前体进行烧结处理,得到LiNi_1-yCo_yO₂。通过Ni、Co配比和烧结温度的改变对合成条件加以优化。XRD和电化学测试结果表明,在氧气氛围中,800℃下烧结6小时得到的LiNi_0.85Co_0.15O₂材料具有完整的层状结构和优良的电化学性能。首次放电容量可以达到198.2 mAh/g,经过20周循环后容量保持率仍然维持在90%左右。与高温固相法相比,采用流变相法合成的样品无论是在结构的完整性还是电化学性能上都有明显改善。 2) 对掺铝层状锂镍钴氧化物的研究。 通过流变相法合成了系列掺铝LiNi_0.85Co_0.15-yAl_yO₂材料,初步考察了铝掺杂对LiNi_0.85Co_0.15O₂材料结构、电化学性能以及热稳定性的影响。XRD实验结果表明,随着掺铝量的增加,材料的晶胞参数a、c值增大,并且由于Al原子取代了