锂离子电池浓度梯度正极材料LiNi0.643Co0.055Mn0.302O2的合成与表征

摘要 采用"两步"进料方式实现进料口浓度的连续梯度变换，并根据数学微积分公式完成材料的浓度梯度设计. 通过共沉淀方法和"管道式合成"技术合成了浓度梯度前驱体，并与过量6.5%的LiOH·H2O在氧气气氛下混合煅烧得到浓度梯度正极材料. 浓度梯度正极材料的平均化学成分由ICP-AES测得为LiNi0.643Co0.055Mn0.302O2. SEM照片显示，浓度梯度LiNi0.643Co0.055Mn0.302O2正极材料呈球状，粒径大小约 5 μm，其振实密度为2.029 g/cm3. XRD谱图表明，LiNi0.643Co0.055Mn0.302O2具有良好的α-NaFeO2层状结构；最小二乘法Rietveld精修得晶格参数a=0.2877（5） nm，c=1.4242（24） nm，V=0.102088（31） nm3. EDS和元素分布图共同验证了浓度梯度正极材料中Ni，Co，Mn的梯度变化. 电化学测试结果表明，LiNi0.643Co0.055Mn0.302O2初始放电容量为187.68 mA·h ·g-1，库仑效率为84.76%；1C倍率下充放电循环200周后放电容量为146.45 mA·h ·g-1，容量保留率为86.90%