第1期 高敏等：高容量正极材料Li[Lio.17Mno.58Ni0.25]O2的倍率性能 .83- 直线对应着锂离子在活性物质中的扩散过程。电荷 样品B的电荷转移阻抗为40.52，样品B的电荷转 转移电阻(Rc)是利用中频区的半圆拟合计算得来 移阻抗仅为样品A的1/5.因此，从交流阻抗测试 (等效电路图如图6(c)所示)，计算结果如表3所示. 分析结果可以证实样品B沿着六方棱柱长轴方向 从计算结果可见样品A的电荷转移阻抗为211.62， 团聚生长的多孔结构降低了材料的电荷转移阻抗， 350 150 300 (a)样品A (b)样品B 250 。实验曲线 100 CPEI CPE2 200 拟合曲线 (c) 150k 50 实验曲线 100 拟合曲线 050100150200250300350 50 100 150 ReZ/n ReZ/n 图6样品A(a)和样品Bb)的交流阻抗图及等效电路(c) Fig.6 Electrochemical impedance spectra of Samples A(a)and B(b),as well as equivalent circuit (c) 有利于提高材料的倍率性能 为198mAhg1,100次循环时放电比容量为176.3 mAhg1,容量保持率仅为89%.因此，充放电电压 表3等效电路拟合参数 范围为2.5~4.8V时，材料放电比容量高并且循环 Table 3 Values obtained for simulation in the equivalent circuit 性能好 样品 Ra/n R/2 Ret/n 从以上的研究结果可以看出，富锂Li-Ni-Mn氧 月 7.6 62.5 211.6 化物体系材料具有良好的倍率循环性能和高的能 B 6.2 57.2 40.5 量密度，可以满足插入式混合动力汽车以及纯动力 汽车的需要，但是仍然存在首次充放电效率低等问 进一步测试LiLio..1zMno.58Nio.25]O2(样品B)材 题.这些问题正在研究之中，待在以后的文章中详细 料在倍率为0.5C时不同电压范围的循环性能，结果 介绍. 如图7所示.由图可以看出：电压范围为2.54.4V 时，材料的放电比容量仅为70mAhg1左右，放 3结论 电比容量最低，充电截止电压低时Li2MmOg未激 采用碳酸盐共沉淀工艺制备的LiLio.17Mno.58- 活4：电压为2.54.6V、2.54.8V和2.04.8V Nio.25]O2材料主衍射峰均可标定为a-NaFeO2结构. 时，放电比容量迅速提高，首次充放电比容量分别 通过控制结晶合成了一次颗粒沿六方棱柱长轴方向 为196.9、205.4和213.4mAhg-1,100次循环时放 团聚的簇形颗粒，在倍率为0.5C、1.0C和3.0C时首 电比容量分别为189.1、203.5和199.1mAhg-1,容 次放电比容量达到219.4、195.5和158.5mAhg, 量保持率分别为96%、99%和93%；但是当充电截 100次循环后容量保持率为99%、96%和95%.通 止电压提高到5.0V时，材料的首次放电比容量降低 过显微形貌的优化，降低了界面电荷转移阻抗，实 250 现了高容量正极材料LifLio.17Mo.58Nio.25]O2倍率 2.54.81 200 性能的提高.其中，LiLio..17Mno.58Nio.25O2材料在 2.5入5.0V2.5-6V2.0-4.8V 2.54.8V充放电电压范围时具有较高放电容量和 150 0-2.5-4.4V 好的循环稳定性 100 2.5-4.4V o2.5-4.6V -2.54.8V 50 g-2.5-5.0V g2.04.8V 参考文献 0 20 4060 80100 循环次数 [1]Armand M,Tarascon J M.Building better batteries.Na- tue.2008.451:652 图7Li/Li[Li0.17Mn0.58Ni0.25O2半电池在不同电压范围循 环性能曲线 [2]Scrosati B.Garche J.Lithium batteries:status.prospects Fig.7 Cycle performance curves of Li/LifLio.17Mno.58- and future.J Power Sources,2010,195(9):2419 Nio.251O2 half cells in different voltage ranges [3]Goodenough J B,Kim Y.Challenges for rechargeable Li第 期 高 敏等 高容量正极材料 。 」 的倍率性能 直线对应着铿离子在活性物质 中的扩散过程 电荷 转移 电阻 是利用 中频区的半圆拟合计算得来 等效 电路 图如图 所示 ‚计算结果如表 所示 从计算结果可见样 品 的电荷转移阻抗为 几 样 品 的电荷转移阻抗为 几‚样品 的电荷转 移阻抗仅为样品 的 因此‚从交流阻抗测试 分析结果可 以证 实样品 沿着六方棱柱长轴方 向 团聚生长的多孔结构降低 了材料的电荷转移阻抗‚ 样品 。实验曲线 拟合曲线 一尸夕丫“‘““们””’“翩“ 。样品 一尸户华不事嚣碍实不验子曲尸线 一了 。一叭谋燮夕‚ ﹄山白‚工‚为曰︺杭﹄︸ 已 之 二 图 样品 和样品 的交流阻抗图及等效 电路 印 ‚ 〔 有利于提高材料 的倍率性能 表 等效 电路拟合参数 ‚ 样品 、几 几 凡 几 进一步测试 。石 」 样品 材 料在倍率为 时不 同电压范围的循环性能‚结果 如 图 所示 由图可 以看 出 电压范 围为 、 时‚材料 的放 电比容量仅为 一‘左右‚放 电比容量最低‚充 电截止 电压低 时 未激 活 电压 为 、 、 和 。 时‚放 电比容量迅速提 高‚首次充放 电比容量分别 为 、 和 ··一‘‚ 次循环 时放 电比容量分别为 、 和 ··一‘‚容 量保持率分别为 、 和 但是当充 电截 止电压提高到 时‚材料的首次放 电比容量降低 挚黔蒸一卜 蒸、、 一 、 一 一 一 刃 卜 一 为 ··一‘‚ 次循环 时放 电比容量为 一‘‚容量保持率仅为 因此‚充放 电电压 范 围为 、 时‚材料放 电比容量高并且循环 性 能好 从 以上 的研究结果可 以看出‚富铿 一 一 氧 化物 体系材料具有 良好 的倍率循环性 能和 高 的能 量密度‚可 以满足插入式混合动力汽车 以及纯动力 汽车的需要‚但是仍然存在首次充放 电效率低等 问 题 这些 问题正在研究之中‚待在以后的文章 中详细 介绍 结论 采用碳酸盐共沉淀工艺制备的 。 材料主衍射峰均可标定为 。一 结构 通过控制结晶合成 了一次颗粒沿六方棱柱长轴方 向 团聚 的簇形颗粒‚在倍率 为 、 和 时首 次放 电比容量达到 、 和 ··一‘‚ 次循环后容量保持率为 、 和 通 过显微形貌 的优化‚降低 了界面 电荷转移阻抗‚实 现了高容量正极材料 ‘ 。 倍率 性能的提高 其中‚ 。。 」 材料在 充放 电电压范 围时具有较高放 电容量和 好 的循环稳定性 参 考 文 献 循环次数 翩叹气呵竹撤晰滩对从。 仲碉五且︵‘代钟 图 ‚ 』 半电池在不同电压范围循 环性能 曲线 工 ‚ ‚ 一 牡祀 ‚ ‚ ‚ ‚‚ 二 · ‚二 ‚ ‚ ‚