● 摘要
摘 要
球形正极材料具有高堆积密度﹑高的体积比容量﹑优异的流动性﹑分散性和易加工等性能，使其应用于锂离子电池可以显著提高电池的能量密度，因而球形正极材料的合成研究受到了研究者的广泛关注。
本论文主要包括绪论﹑实验和结论三部分。绪论部分主要论述了通用正极材料的结构、性能特点及LiMnxNiyCo1-x-yO2和锰酸锂系列球形正极材料的制备方法。实验部分（第三﹑四章）以碳酸氢铵为沉淀剂，共沉淀高温煅烧法合成了Li1+x[Mn0.45Co0.40Ni0.15]O2和Li1.20NixMn2-xO4球形正极材料，讨论了合成条件对材料形貌﹑粒径和晶型的影响，进行了制备球形材料表征分析和电化学性能测试。
以碳酸氢铵为合成球形前驱体[MnxCoyNi1-x-y]CO3的沉淀剂，详细讨论了反应时间﹑反应温度﹑搅拌速度﹑碳酸氢铵浓度和煅烧温度对合成产物形貌的影响，得出了球形前驱体合成的最佳条件。当其他条件不变时，改变搅拌速度可获得两种不同粒径的球形颗粒。所得球形颗粒的球形度高，粒径分布范围窄。球形前驱体在800 ºC煅烧得到了阳离子无序度小、结晶度较高的层状结构材料。容量循环性能测试结果表明，材料Li1+x[Mn0.45Co0.40Ni0.15]O2与其他LiMnxNiyCo1-x-yO2系材料相比比容量略低，但其循环性能较优。在2.8–4.5 V及不同充放电电流密度(50﹑125﹑250 mA·g-1)下，50次循环后球形材料的容量保持率均大于80%。Li1.15[Mn0.45Co0.40Ni0.15]O2球形材料在2.8–4.6 V、25 mA·g-1充放电电流密度下的放电容量达184.5 mAh·g-1，30次循环后容量保持在173.91 mAh·g-1。采用 XRD、SEM、AAS、FT-IR、RS、CV 和电池测试系统等手段，对合成的材料进行了结构表征和电化学性能测试。
在合成Li1+x[Mn0.45Co0.40Ni0.15]O2正极材料的基础上，进一步简化合成条件，合成出了粒径分布窄、平均粒径为2 μm的球形材料Li1.20NixMn2-xO4，考察了镍含量对制备材料电化学性能的影响。研究结果表明Li1.20NixMn2-xO4(x=0.28) 材料表现出最佳的电化学性能，在3.5V–5.0 V和25 mA·g-1电流密度下，其放电容量达136.6 mAh·g-1，50次循环后容量保持率为96.9%；在不同的放电倍率下，该材料仍然具有优异的放电容量，在3.5–5.0 V和电流密度250 mA·g-1下充放电1000次，材料放电容量仍能保持到90.3%。甚至在1250 mA·g-1的电流密度下充放电，循环50次，放电容量仍为25 mA·g-1电流密度下的70.7%。采用 XRD、SEM、AAS、FT-IR、CV 及电池测试系统等手段，对合成的材料进行了结构表征和电化学性能测试。