高镍层状LiNixCoyMn1-x-yO2(x≥0.6)三元材料具有较高的能量密度,但因锂镍混排、结构稳定性不佳等问题限制了其在锂离子电池中的应用.因此,采用Nb2O5包覆对三元材料LiNi0.6Co0.1Mn0.3O2(NCM613)进行改性,并考察了不同包覆量对NCM613的形貌结构和电化学性能的影响,得出了最佳工艺条件的包覆量为0.75％.首先,采用共沉淀法制备了前驱体Ni0.6Co0.1Mn0.3(OH)2;然后利用高温固相法制备了裸样LiNi0.6Co0.1Mn0.3O2(NCM613);最后加入不同物质的量的Nb2O5粉末,通过球磨后高温烧结回火法制备了不同比例包覆量的Nb2O5@NCM613样品.XRD分析结果表明,各包覆样品与裸样NCM613的晶体结构相似,都具有完整的α-NaFeO2层状结构,阳离子混排程度较低;SEM分析结果表明,包覆样品和裸样NCM613均为1.0～1.5μm的类球状粒子,且Ni、Co、Mn和Nb元素均匀分布在类球状材料表面;TEM分析结果表明,0.75Nb2O5@NCM613样品的Nb2O5包覆层厚度约为10～20 nm;材料电化学性能研究结果表明,在2.7～4.3 V、0.2C的电流密度条件下NCM613和0.75Nb2O5@NCM613的首圈放电比容量分别为208.11,237.39 mA·h/g,1.0C循环100圈后,0.75Nb2O5@NCM613的放电比容量为176.43 mA·h/g,容量保持率高达86％.与裸样相比,在100圈循环后0.75Nb2O5@NCM613的阻抗明显降低,电化学极化降低,可逆性增强,这是因为Nb2O5包覆能提高材料的结构稳定性和电化学性能.可见,Nb2O5包覆高镍三元材料有利于推动高镍层状正极材料的工业化生产.

高镍三元材料;LiNi0.6Co0.1Mn0.3O2;Nb2O5;包覆改性

席帅;唐娴敏;旷焕;陈昱珏;肖利

湖南工业大学 材料与先进制造学院,湖南 株洲 412007

湖南工业大学学报

[1]席帅;唐娴敏;旷焕;陈昱珏;肖利-.LiNi0.6Co0.1Mn0.3O2材料的制备及其Nb2O5包覆改性)[J].湖南工业大学学报,2022(04):31-38

NCM613,75Nb2O5

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