煅烧温度对523型镍钴锰酸锂正极材料电化学 性能的影响
烧结温度对锰酸锂正极材料组织结构及电化学性能的影响
烧结温度对锰酸锂正极材料组织结构及电化学性能的影响摘要：立方尖晶石锰酸锂(LiMn2O4)作为最具发展潜力的锂离子电池正极材料之一，具有工作电压高、环境友好、成本低、资源丰富、安全性能好等特点。
本文以Mn3O4和LiOH为原料，采用高温固相烧结法研究了不同烧结温度对LiMn2O4正极材料组织结构及电化学性能的影响。
结果表明，当烧结温度为800℃时，样品具有良好的结晶度和截断八面体形貌，在0.2C下具有高达128.7mAh g-1的首次放电比容量和92.86%的首次库伦效率，在5C倍率下放电比容量高达110.1mAh g-1，电化学性能优于其他烧结温度下的样品。
关键词：锰酸锂、正极材料、烧结温度、锂离子电池1 引言锂离子电池具有高能量密度、高电压、自无记忆效应、长循环寿命、环境友好等优点而得到了广泛的关注和应用研究[1]。
作为一次电池的替代品，在人类社会生产生活中占据着举足轻重的地位。
不仅在便携式设备、交通工具领域有着大量应用，而且在各种大型设备领域中如航空航天、大规模储能等方面也有着广泛应用。
Johan B. Goodenough等人[2,3]首先提出了尖晶石型LiMn2O4可作为锂离子电池正极材料而被使用。
尖晶石型LiMn2O4属于立方晶系，具有Fd3m型空间群，O原子构成面心立方紧密堆积，并占据着面心立方的32e位置，Li占据四面体8a位置，Mn占据八面体16d位置，过渡金属层中的空位构成了Li+的三维扩散路径[4]。
LiMn2O4的工作电压平台在4.0V左右，理论比容量为148mAh g-1[5,6]。
目前商用LiMn2O4正极材料大多是采用固相法生产制备的。
在固相法制备LiMn2O4过程中，烧结温度对材料的结晶度、形貌、结构、粒径等有着直接的影响，从而显著影响着LiMn2O4正极材料的电化学性能。
烧结温度过低，可能会导致晶体生长因烧结过程中提供的能量不够而受阻，结晶度较低，反应不完全，存在杂质相等问题；而烧结温度过高，也可能会存在锂挥发严重、颗粒粗大等问题。
523型三元Ni-Co-Mn正极材料组分优化及电化学性能研究
523型三元Ni-Co-Mn正极材料组分优化及电化学性能研究523型三元Ni-Co-Mn正极材料组分优化及电化学性能研究摘要：锂离子电池作为一种重要的能源储存装置，其正极材料的性能直接影响到电池的性能表现。
本研究针对523型三元Ni-Co-Mn正极材料进行了组分优化，并通过电化学性能测试评估了优化后的材料在锂离子电池中的应用前景。
结果表明，组分优化能够显著提高材料的电化学性能，为锂离子电池的发展提供了重要的理论和实践基础。
一、引言随着电动汽车和可再生能源的快速发展，锂离子电池作为一种高能量密度和长循环寿命的电池系统得到了广泛应用。
锂离子电池的性能主要受到正极材料的影响，因此研究和开发高性能的正极材料是提高锂离子电池性能的重要途径。
目前，三元材料被广泛应用于锂离子电池的正极材料中。
而523型三元Ni-Co-Mn正极材料以其优异的电化学性能备受关注。
然而，由于材料内部晶格的缺陷以及存在的杂质等原因，这种材料的电化学性能仍然有待进一步提高。
二、材料与方法本研究选取了Ni、Co和Mn为主要的组分进行优化。
通过化学计量比的调整，制备了一系列不同组分比例的523型三元材料。
制备过程中使用了溶胶-凝胶法和高温固态反应的方法。
利用X射线衍射仪和扫描电子显微镜对材料的晶体结构和形貌进行了表征。
三、结果与讨论通过X射线衍射分析，研究发现优化后的523型三元材料具有较为完善的结晶性能和独特的晶体结构。
扫描电子显微镜观察到材料颗粒的形貌均匀，具有良好的分散性。
电化学测试结果显示，经过组分优化后的523型三元材料在锂离子电池中表现出优异的电化学性能，具有较高的比容量和循环寿命。
进一步分析发现，优化后的材料在充放电过程中经历了少量的容量衰减，表现出较为稳定的电化学循环性能。
此外，材料具有较宽的电位窗口和良好的倍率性能，能够满足锂离子电池在高功率应用下的需求。
四、结论本研究通过523型三元Ni-Co-Mn正极材料的组分优化，实现了材料性能的显著提升。
不同煅烧温度对尖晶石锰酸锂性能影响
不同煅烧温度对尖晶石锰酸锂性能影响熊俊俏;张国庆;熊平;张新河【摘要】利用LiCO3为锂源,MnO2为锰源,采用高温固相法在不同煅烧温度下制备尖晶石LiMn2O4材料.通过×射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)研究了不同煅烧温度的材料之间结构与形貌的区别,通过电化学性能测试研究了不同煅烧温度对锰酸锂的电化学性能影响.实验结果表明在4种不同煅烧温度下,800℃下所合成产物的电化学性能最佳.其在0.3 C、1 C、5C下的首次放电比容量分别为121.58、102.61、93.83 mAh/g;在1C下循环50次的容量保持率为92.6％,要优于其它煅烧温度下所合成的材料.【期刊名称】《电源技术》【年(卷),期】2014(038)006【总页数】3页(P1058-1059,1074)【关键词】锂离子电池;煅烧温度;锰酸锂;高温固相法;电化学性能【作者】熊俊俏;张国庆;熊平;张新河【作者单位】广东工业大学材料与能源学院,广东广州510006;广东工业大学材料与能源学院,广东广州510006;广东工业大学材料与能源学院,广东广州510006;东莞市迈科科技有限公司,广东东莞523800【正文语种】中文【中图分类】TM912为解决人们日益增长的能源需求，锂离子电池作为可循环绿色能源在此基础上不断得到发展，在最近10年也逐渐成为环保交通工具的关键资源[1]。
开发具有高电压、高容量和良好循环性能的正极嵌入材料是锂离子电池一直不断的研究热点。
尖晶石型LiMn2O4相比较其他材料具有原材料资源丰富，安全性可靠，成本低等优点，在锂离子电池正极材料研究方面具有极大的吸引力，成为具有发展潜力的正极材料之一[2-3]。
但锰酸锂材料由于结构不稳定，其容量衰减快，高温循环性能差，制约着其商业化规模发展。
因此选择合适的制备方法，并优化其工艺过程来获得性能优良的材料，探索合成条件与其性能之间的关系成为需要解决的关键问题[4-6]。
煅烧温度对锂离子电池正极材料高压LiNi0.5Mn1.5O4性能的影响
黑 龙 江 科 技 大 学 学 报
Ｖｏｌ．２８ Ｎｏ．３
２０１８年 ５月
ＪｏｕｒｎａｌｏｆＨｅｉｌｏｎｇｊｉａｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅ＆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
Ｍａｙ２０１８
煅烧温度对锂离子电池正极材料 高压 ＬｉＮｉ０．５Ｍｎ１．５Ｏ４性能的影响
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｌｉｔｈｉｕｍｉｏｎ ｂａｔｔｅｒｙ； ｃａｔｈｏｄｅ ｍａｔｅｒｉａｌｓ； ｈｉｇｈ ｖｏｌｔａｇｅ ｓｐｉｎｅｌ ＬｉＮｉ０．５Ｍｎ１．５Ｏ４； ｃａｌｃｉｎａｔｉｏｎｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ
收稿日期：２０１８－０４－１６ 基金项目：国家自然科学基金项目（２１２７３０５８；２１６７３０６４）；哈尔滨市科技成果转化项目（２０１６ＤＢ４ＡＧ０２３） 第一作者简介：薛 原（１９９０－），男，山东省泰安人，博士研究生，研究方向：锂离子电池，Ｅｍａｉｌ：ｗａｎｇｚｈｂ＠ｈｉｔ．ｅｄｕ．ｃｎ。
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｉｓｄｅｓｉｇｎｅｄｔｏｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｔｈｅｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｈｉｇｈｖｏｌｔａｇｅ ＬｉＮｉ０．５Ｍｎ１．５Ｏ４ ｃａｔｈｏｄｅｍａｔｅｒｉａｌｓｆｏｒｌｉｔｈｉｕｍ ｉｏｎｂａｔｔｅｒｉｅｓａｔｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃａｌｃｉｎａｔｉｏｎｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓ．Ｔｈｅｒｅ ｓｅａｒｃｈｉｎｖｏｌｖｅｓｐｒｅｐａｒｉｎｇＬｉＮｉ０．５Ｍｎ１．５Ｏ４ｍａｔｅｒｉａｌｓａｔ８５０℃，９００℃ ａｎｄ９５０℃；ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｉｎｇａｎｄｔｅｓ ｔｉｎｇｔｈｅｍａｔｅｒｉａｌｕｓｉｎｇＳｃａｎｎｉｎｇｅｌｅｃｔｒｏｎｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ（ＳＥＭ），Ｘｒａｙｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ（ＸＲＤ），ｃｈａｒｇｅｄｉｓ ｃｈａｒｇｅｃｙｃｌｅｔｅｓｔｓ，ａｎｄｃｙｃｌｉｃｖｏｌｔａｍｍｅｔｒｙｔｅｓｔｓ；ａｎｄｔｈｅｒｅｂｙｉｄｅｎｔｉｆｙｉｎｇｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｃａｌｃｉｎａｔｉｏｎｔｅｍｐｅｒａ ｔｕｒｅｏｎｍａｔｅｒｉａｌｓ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｅｔｈａｔａｌｏｎｇｗｉｔｈｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｏｆｃａｌｃｉｎａｔｉｏｎｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｔｈｅｒｅ ｆｏｌｌｏｗｓａｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆＬｉＮｉ０．５Ｍｎ１．５Ｏ４ｐａｒｔｉｃｌｅｓｆｒｏｍｓｐｈｅｒｉｃａｌｔｏｒｅｇｕｌａｒｐｏｌｙｈｅｄｒｏｎ；ｔｈｅＬｉＮｉ０．５Ｍｎ１．５ Ｏ４ｐｒｅｐａｒｅｄａｔａｈｉｇｈｅｒｃａｌｃｉｎｉｎｇｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｐｒｏｖｉｄｅｓａｂｅｔｔｅｒｒａｔｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ；ａｎｄｔｈｅｃａｌｃｉｎａｔｉｏｎｔｅｍ ｐｅｒａｔｕｒｅｈａｓｓｕｃｈａｓｍａｌｌｅｒｅｆｆｅｃｔｏｎｔｈｅｃｙｃｌｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆＬｉＮｉ０．５Ｍｎ１．５Ｏ４，ｔｈａｔａｌｌｅｘｈｉｂｉｔａｂｅｔｔｅｒｃｙ ｃｌｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ：ｔｈｅｃａｐａｃｉｔｙｒｅｔｅｎｔｉｏｎｒａｔｅｓｏｆ９８％，９４％，ａｎｄ９０％ ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙｆｏｌｌｏｗｉｎｇ０．２ｃｙ ｃｌｅｓｏｆ０．２Ｃ，５００ｃｙｃｌｅｓｏｆ１Ｃ，ａｎｄ１０００ｃｙｃｌｅｓｏｆ５Ｃｃｙｃｌｅｓ．Ｔｈｉｓｓｔｕｄｙｍａｙｓｅｒｖｅａｓａｒｅｆｅｒｅｎｃｅｆｏｒ ｔｈｅｓｅｌｅｃｔｉｏｎｏｆｈｉｇｈｅｎｅｒｇｙｄｅｎｓｉｔｙｍａｔｅｒｉａｌｓ．
陈化温度对lini0.5co0.2mn0.3o2型正极材料电化学性能的影响
陈化温度对LiNi 0.5Co 0.2Mn 0.3O 2型正极材料电化学性能的影响余欣瑞,高峰,吕超,生瑜,童庆松(福建师范大学化学与材料学院,福建师范大学锂电研发中心,福建福州350007)摘要:以简单的球磨-干燥-煅烧法,制备了具有稳定α-NaFeO 2型层状结构(R -3m 空间群)的LiNi 0.5Co 0.2Mn 0.3O 2型的三元正极材料。
通过X 射线衍射分析、傅里叶红外光谱、扫描电子显微镜、充放电循环、循环伏安、交流阻抗谱等手段测试了样品的理化性能。
研究表明:球磨浆料的陈化温度对样品性能有明显的影响。
在0.1C、1C、2C、3C、5C、6C、8C 和10C 倍率电流和连续充放电下,经过50℃陈化浆料制备的亚微米样品的放电容量分别为172.3、161.4、151.5、145.2、136.9、133.2、126.3、121.4mA ·h/g,表现出较好的大倍率电流放电性能。
随着循环次数的增加,该样品的锂离子扩散系数和电荷传递阻抗均发生变化。
该样品的未循环、充放电循环1次及循环40次样品的锂离子扩散速率分别为1.45×10-16、6.60×10-16、7.92×10-15cm/s。
关键词:锂离子电池;层状结构;LiNi 0.5Co 0.2Mn 0.3O 2;循环性能;陈化温度中图分类号:TQ131.11文献标识码:A文章编号:1006-4990(2019)10-0051-05Effects of aging temperature on electrochemical properties of LiNi 0.5Co 0.2Mn 0.3O 2cathode materialYu Xinrui ,Gao Feng ,LüChao ,Sheng Yu ,Tong Qingsong(College of Chemistry and Materials ,Research Center of Lithium Battery ,Fujian Nomal University ,Fuzhou 350007,China )Abstract :LiNi 0.5Co 0.2Mn 0.3O 2cathode materials with a stable layered structure (α-NaFeO 2,R -3m space group )prepared by using a simple ball milling⁃drying⁃calcination method.The physico⁃chemical performance of the as⁃prepared cathode materi⁃als was characterized by means of X-ray diffraction analysis ,Fourier transform infrared spectroscopy ,scanning electron micro⁃scopy ,charge⁃discharge cycle ,cyclic voltammetry and electrochemical spectroscopy etc..The results showed that the aging temperature of the precursor obviously affected the electrochemical performance.Under the contitions of 0.1C ,1C ,2C ,3C ,5C ,6C ,8C and 10C rate currents and continuous charge and discharge ,the sample prepared using the aging slurry at 50℃havd a discharge capacities of 172.3,161.4,151.5,145.2,136.9,133.2,126.3and 121.4mA ·h/g ,respectively ,and showeda good large⁃rate current discharge performance.As the number of cycles increases ,both the Li +diffusion coefficient and the charge transfer impedance of the sample were changed.The Li +diffusion rates of the sample which under the conditions of no cycle ,1cycle and 40cycles were 1.45×10-16,6.60×10-16and 7.92×10-15cm/s ,respectively.Key words :lithium ions batteriy ;layer structure ;LiNi 0.5Co 0.2Mn 0.3O 2;cycling performance ;aging temperature锂离子电池的三元正极材料(组成为LiNi 1-x -y Co x Mn y O 2)具有放电容量大、循环性能好等优点,成为当前国内外的研究热点[1]。
焙烧温度对锰酸锂结构及电化学性能影响研究
ｂ ｒｙｄｆ ａ ｔ ｎ Ｘ Ｄ） ｓａ ｎ ｇｅｅｔ ｎ ｃｏｃ ｐ Ｓ Ｍ） ａ ｄ ｇ ｌ ｎ ｓ ｔ ｈ ｒｅｄｓｈ ｒ ｓ． ｅｕｔ ｓ ｏ ｅ ｙＸ－ ａ ｉｒｃ ｏ （ Ｒ ， ｎ ｉ ｌｃ ｏ ｍｉ ｓｏ ｙ（ Ｅ ， ｎ ａ ａ ｏｔ ｉ ｃ ａｇ — ｉ ａｇ ｔ ｔ ｓｌ ｈ ｗ ｄ ｉ ｃ ｎ ｒ ｒ ｖ ａｅ ｃ ｅｅ Ｒ ｓ
烧 结 ． 型 破 坏 …。 图 １为 不 同 焙 烧 温 度 制 备 的 晶 ＬＭｎＯ 材 料 的 Ｘ Ｄ谱 图 。 图 １ ｉ Ｒ 从 可看 出 ， 样 品 ４组
均在 ２ 为 １ ． 、６１ 、４４ 等 位 置 出 现 较 强 衍 射 ８６ ３ ．。４ ．。 ｏ
无 机 盐 工 业
（ 中海 油 天 津 化 工 研 究设 计 院 ， 天津 ３ ０ ３ ） ０ １ １
摘 要 ： 用 高 温 固相 法 在 不 同温 度 下 合 成 了正 极 材 料 锰 酸 锂 。采 用 ｘ射 线 衍 射 （ Ｒ 、 描 电镜 （Ｅ 和 恒 采 Ｘ Ｄ）扫 Ｓ Ｍ） 流 充 放 电测试 研 究 了不 同 温 度 下合 成 的锰 酸 锂 样 品 的结 构 、 貌 及 电化 学 性 能 。 果 表 明 ： ８ ０ｏ时 合 成 的样 品具 形 结 在 ５ Ｃ 有 最 佳 的电 化 学 性 能 ， Ｏ１ （ ＝ ４ 在 ．Ｃ １ １８ Ｃ ｍＡ．，） 充 放 电 倍 率 下 ， 次 放 电 比容 量 为 １０ Ｉｇ 的 ｌ 首 ２ ．ｍＡ・儋， 过 ２ ７ ｈ 经 ０次 充 放 电循 环 后 容 量保 持 率 为 ９ ．％ ５２ 关 键 词 ：ｉ ２ 尖 晶石 ； 烧 温 度 ； ＬＭｎ０ ； 焙 高温 固相 法 ； 电化 学 性 能
中 图分 类 号 ：Ｑ１ １１ Ｔ ３ ．１ 文 献标 识码 ： Ａ 文章 编 号 ：０ ６ ４ ９ （０ ２ ０ — ０ １ ０ １０ — ９ ０ ２ １ ）７ ０ ３ － ２
锂电正极材料煅烧过程中的固态
锂电正极材料煅烧过程中的固态锂电池是一种储能设备，其正极材料的性能直接影响着电池的性能和寿命。
锂电池正极材料一般由煅烧过程制备而成，在这个过程中，固态反应是一个非常重要的环节。
煅烧是将材料在高温下进行加热处理，使其发生化学变化，形成需要的结构和性能。
锂电池正极材料煅烧过程中的固态反应是指材料在高温下，通过固相反应产生新的化合物或改变材料的晶体结构。
锂离子电池的正极材料主要有三种：钴酸锂（LiCoO2）、锰酸锂（LiMn2O4）和磷酸铁锂（LiFePO4）。
这些材料在制备过程中都需要进行煅烧处理。
首先，让我们看一下钴酸锂的煅烧过程。
钴酸锂是一种比较常用的正极材料，它的煅烧过程涉及到钴酸锂、锂氢氧化物和锂钴氧化物的反应。
在高温下，钴酸锂分解产生氧气和锂氢氧化物（LiCoO(OH)）。
然后，锂氢氧化物再与氧气反应生成锂钴氧化物（LiCoO2）。
对于锰酸锂的煅烧过程，其主要涉及到锰酸锂和锂氢氧化物的反应。
在高温下，锰酸锂分解形成锰氧化物和锂氢氧化物。
然后，锂氢氧化物再与氧气反应生成锂锰氧化物（LiMn2O4）。
最后，磷酸铁锂的煅烧过程也是通过固相反应来实现的。
磷酸铁锂在高温下分解形成亚磷酸铁锂和氧气。
然后，亚磷酸铁锂与氧气反应生成磷酸铁锂（LiFePO4）。
除了上述三种常见的锂电池正极材料，还有一些其他材料也需要进行煅烧处理。
例如，镍钴锰酸锂（LiNiCoMnO2）材料的制备需要将镍、钴、锰氢氧化物和磷酸铁锂进行混合煅烧。
在高温下，材料中的钙钛矿和尖晶石结构相通过固相反应得到改变或形成。
锂电池正极材料煅烧过程中的固态反应是一个复杂的化学过程。
通过高温下材料的分解、结构重排和新化合物的生成，材料的晶体结构得到优化，电池性能得到提升。
固态反应的条件和过程对于最终材料的性能具有重要影响。
总之，锂电池正极材料煅烧过程中的固态反应是锂电池正极材料制备的一个关键环节。
通过高温下材料的固相反应，可以改变材料的晶体结构和形成新化合物，从而提高锂电池的性能和寿命。
《钴酸镍复合电极材料的制备及电化学储能特性》范文
《钴酸镍复合电极材料的制备及电化学储能特性》篇一一、引言随着社会对清洁能源的依赖日益增强，电化学储能技术成为了研究热点。
在众多电化学储能材料中，钴酸镍复合电极材料因其高能量密度、良好的循环稳定性和较高的充放电效率，成为了研究者们关注的焦点。
本文将详细介绍钴酸镍复合电极材料的制备方法及其电化学储能特性。
二、钴酸镍复合电极材料的制备钴酸镍复合电极材料的制备主要包括材料选择、合成步骤和工艺参数等环节。
1. 材料选择钴酸镍复合电极材料的制备主要涉及到的原料有钴源、镍源以及导电剂和粘结剂等。
选择高纯度的原料是保证材料性能的关键。
2. 合成步骤（1）按照一定比例将钴源和镍源混合，加入适量的溶剂进行溶解。
（2）将溶解后的溶液进行均匀混合，形成前驱体溶液。
（3）将前驱体溶液进行热处理，使其形成钴酸镍复合物。
（4）将得到的钴酸镍复合物与导电剂和粘结剂混合，制备成电极浆料。
（5）将电极浆料涂布在集流体上，经过干燥、烧结等工艺，得到钴酸镍复合电极材料。
3. 工艺参数在制备过程中，需要控制好热处理的温度、时间以及溶液的浓度等工艺参数，以保证材料的性能。
三、电化学储能特性钴酸镍复合电极材料具有较高的能量密度、良好的循环稳定性和较高的充放电效率，使其在电化学储能领域具有广泛的应用前景。
1. 能量密度钴酸镍复合电极材料具有较高的能量密度，能够存储更多的电能。
这使得其在电动汽车、可再生能源等领域具有广泛的应用。
2. 循环稳定性钴酸镍复合电极材料具有良好的循环稳定性，经过多次充放电循环后，其性能损失较小。
这有利于提高电池的使用寿命和降低维护成本。
3. 充放电效率钴酸镍复合电极材料具有较高的充放电效率，能够在短时间内完成充放电过程，提高能源的利用效率。
四、结论本文详细介绍了钴酸镍复合电极材料的制备方法及其电化学储能特性。
通过合理的原料选择、合成步骤和工艺参数的控制，可以制备出性能优良的钴酸镍复合电极材料。
该材料具有较高的能量密度、良好的循环稳定性和较高的充放电效率，使其在电化学储能领域具有广泛的应用前景。
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Advances in Analytical Chemistry 分析化学进展, 2018, 8(4), 198-203Published Online November 2018 in Hans. /journal/aachttps:///10.12677/aac.2018.84024Effects of Calcination Temperature onElectrochemical Properties of 523-TypeLithium Nickel-Cobalt-Manganese Oxideas Positive Electrode MaterialsBeiping Wang*, Zhongli Zou, An Huang, Qing WangSchool of Materials Science and Engineering, North Minzu University, Yinchuan NingxiaReceived: Oct. 24th, 2018; accepted: Nov. 5th, 2018; published: Nov. 16th, 2018AbstractThe effect of calcination temperature on the phase and electrochemical properties of lithium nickel-cobalt-manganese oxide was studied. The target product was prepared by liquid phase co-precipitation and solid phase calcination, and the phase and electrochemical properties of thematerial were characterized by XRD, constant current charge-discharge technique and AC imped-ance technique. The results show that the product obtained by calcination at 900˚C has awell-developed layered structure, high crystallinity and low ionic mixing. The initial dischargecapacity is up to 166.3 mAh∙g−1. The charge transfer impedance of the product is small, which im-proves the diffusion rate of lithium ion and improves charge/discharge rate.KeywordsLithium Ion Battery, Transition Metal Oxides, Calcination Temperature, Electrochemical Property煅烧温度对523型镍钴锰酸锂正极材料电化学性能的影响王北平*，邹忠利，黄安，汪青北方民族大学材料科学与工程学院，宁夏银川收稿日期：2018年10月24日；录用日期：2018年11月5日；发布日期：2018年11月16日*通讯作者。
王北平等摘要研究了煅烧温度对镍钴锰酸锂的物相和电化学性能的影响。
利用液相共沉淀法+ 固相煅烧工艺制备了目标产物，并综合利用XRD、恒电流充放电技术及交流阻抗技术对材料物相和电化学性能进行了表征。
结果表明，900℃下煅烧获得的产物层状结构发育完全，结晶度高，离子混排度低，首次放电比容量达到166.3 mAh∙g−1，2C下放电比容量为73.2 mAh∙g−1。
900℃产物的电荷转移阻抗较小，提高了锂离子的扩散速度，有利于倍率充放电性能的改善。
关键词锂离子电池，过渡金属氧化物，煅烧温度，电化学性能Copyright © 2018 by authors and Hans Publishers Inc.This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY)./licenses/by/4.0/1. 引言锂离子电池具有高的工作电压和能量密度、长循环寿命等优点，广泛应用于电子产品、电动工具和电动汽车等领域，并逐渐扩展应用到电站储能领域。
其正极材料是提高电池性能的重要因素。
近年来，三元过渡金属氧化物LiNi1−x−y Co x Mn y O2 (0 < x < 1，0 < y < 1)受到了越来越多的关注和研究[1] [2] [3]。
与LiCoO2比较，三元过渡金属氧化物降低了材料成本，向商业化应用领域逐步拓展。
但该类材料的高倍率充放电性能不如LiCoO2，限制了其在某些领域的应用。
为提高此类材料的结构稳定性和电化学性能，研究人员从多方面进行了改进：1) 采用金属元素进行掺杂，如Zn、Nd和Nb等[4] [5] [6]；2) 采用包覆材料进行表面改性，如La2O3、Mn3(PO4)2和PEDOT等[7] [8] [9]；3) 构筑浓度梯度结构[10]；4) 形成固溶体[11]；5) 其他制备技术与工艺优化[12] [13]；6) 形貌控制[14] [15]。
这些努力在提高材料结构稳定性和电化学性能方面取得了一定的成功。
本论文研究了镍钴锰酸锂LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2制备过程中煅烧温度对物相和电化学性能的影响，综合利用XRD、恒电流充放电等测试技术对产物性能进行了表征。
2. 实验采用硫酸镍、硫酸钴和硫酸锰按照摩尔比为0.5:0.2:0.3的比例，将上述试剂溶解于通有氮气的100 mL 去离子水中，配置成2 mol/L的混合溶液。
在60℃水浴条件下，逐滴加入氨水控制溶液PH值为11，再逐滴加入NaOH，快速搅拌反应6 h，再陈化反应8 h，洗涤至中性。
在80℃真空烘箱中干燥10 h，得到氢氧化物前驱体。
将该前驱体与碳酸锂充分混合后在马弗炉中于800℃、900℃煅烧10 h，得到目标产物。
粉末XRD测试在X Pert-Pro仪器上进行，2θ = 10˚~80˚，步速2˚/min。
将产物、导电炭黑和聚偏氟乙烯(PVDF)按照质量比为85:10:5的比例混合均匀，加入适量的N-甲基吡咯烷酮(NMP)，充分搅拌后得到均匀浆料，将其涂敷在铝箔后于80℃在真空烘箱中烘干10 h。
之后切片，在充满氩气的手套箱中将电极片、Celgard 2400隔膜、金属锂片(对电极)组装成扣式电池，电解液为1M LiPF6的碳酸乙烯酯/碳酸二甲酯(体积比为1:1)的溶液。
恒流充放电测试电压范围为2.5~4.3 V，在武汉蓝电电池测试仪进行。
交流阻抗在电化学工作站(上海辰华CHI660E)上进行测试，其中电压扰幅5 mV，频率范围0.01~10 kHz。
王北平 等3. 结果与讨论3.1. 物相分析图1是800℃和900℃下制备所得产物XRD 谱图。
800℃产物的(006)/(102)、(110)/(108)两对特征峰中未见明显分峰，表明产物的层状结构发育尚不完全。
900℃的(006)/(102)、(110)/(108)两对特征峰分峰明显，形成了良好的层状结构。
I (003)/I (104)强度比是离子混排度的一个重要指标，值越大，离子混排程度越低。
经计算，800℃产物和900℃产物I (003)/I (104)强度比分别为0.9625和1.3112，这表明800℃产物存在较为严重的离子混排，而900℃产物的离子混排得到了有效控制。
同时，900℃产物的峰型更加尖锐，结晶度更高。
Figure 1. XRD patterns of t he products obtained at 800/900˚C图1. 800℃和900℃煅烧所得产物的XRD 谱图3.2. 电化学性能图2是800℃和900℃煅烧所得产物的首次充放电曲线。
900℃产物首次充电比容量为160.5 mAh ∙g −1，首次放电比容量为166.3 mAh ∙g −1，库伦效率为103.6%，800℃产物的首次放电比容量为121.5 mAh ∙g −1，库伦效率为97.1%。
相对于800℃，900℃产物的首次放电比容量增加了27.0%。
这主要由于900℃产物的离子混排度较低，为锂离子在晶格中占位提供了更多的活性位点。
Figure 2. The first charge/discharge curves of the productsobtained at 800/900˚C图2. 800℃和900℃煅烧所得产物的首次充放电曲线王北平 等图3是800℃和900℃煅烧所得产物的高倍率性能曲线。
900℃产物在2C 电流密度下放电比容量为73.2 mAh ∙g −1，800℃产物在2C 电流密度下放电比容量为60.2 mAh ∙g −1。
900℃下产物的高倍率充放电性能得到提高，这主要是由于900℃下产物的层状结构发育完全，结晶度高，离子混排度低，为锂离子在晶体内部的扩散提供了空间和通道，有利于高倍率充放电性能的改善。
Figure 3. High rate performance of the products obtained at 800/900˚C图3. 800℃和900℃煅烧所得产物的倍率性能图4是800℃和900℃煅烧所得产物的交流阻抗谱图。
为进一步讨论煅烧温度对产物动力学性能的影响，对800℃和900℃的产物进行了交流阻抗测试。
利用等效电路原理，模拟计算相应阻抗。
其中R s 为溶液电阻，高频区半圆代表表面膜阻抗R sf ，对应着锂离子通过阴极颗粒界面迁移阻抗；中频区半圆代表电荷转移阻抗R ct ，对应电极和电解液之间的电荷转移阻抗。
低频区直线代表Warburg 阻抗Z w ，对应着锂离子在晶体中的扩散速度。
900℃产物的R sf 和R ct 为9.2 Ω和53.5 Ω，明显小于800℃产物的R sf (58.3 Ω)、R ct (129.4 Ω)。
这表明900℃下所得产物的锂离子扩散速度更快，从而提高材料的高倍率充放电性能。
Figure 4. EIS spectra of the products obtained at 800/900˚C 图4. 800℃和900℃煅烧所得产物的交流阻抗谱图王北平等4. 结论本文采用液相共沉淀+ 固相煅烧方法制备了523型镍钴锰酸锂，考察了煅烧温度对材料物相和电化学性能的影响。