LiOH—LiNO3低共熔混合锂盐体系合成LiNi0.33Co0.33Mn0.33O2
工业制备镍钴锰酸锂方程式
工业制备镍钴锰酸锂方程式
工业制备镍钴锰酸锂主要是为了用作锂离子电池的正极材料。
这种材料具有高能量密度、长循环寿命和良好的安全性能，因此在
电动汽车、便携式电子设备和储能系统中得到广泛应用。
镍钴锰酸锂的制备过程涉及到多个步骤，其中包括镍、钴和锰
的化合物的制备以及它们与锂的反应。
以下是一个简化的制备过程：
1. 首先，需要准备镍、钴和锰的化合物。
例如，可以使用硫酸镍、硫酸钴和硫酸锰等化合物作为原料。
2. 将镍、钴和锰的化合物与适量的碳酸锂混合，并在高温下进
行固相反应。
反应过程中会生成镍钴锰酸锂。
反应方程式如下所示：
xNiSO4 + yCoSO4 + zMnSO4 + 2Li2CO3 →
Li2(Ni1/3Co1/3Mn1/3)O2 + 2Li2SO4 + 2CO2。
在这个反应方程式中，x、y和z分别代表镍、钴和锰的摩尔比，
Li2(Ni1/3Co1/3Mn1/3)O2代表镍钴锰酸锂，Li2SO4代表硫酸锂。
3. 最后，通过热处理和其它工艺，可以得到纯净的镍钴锰酸锂作为正极材料使用。
通过这个制备过程，工业上可以大规模生产镍钴锰酸锂，以满足电池市场的需求。
随着电动汽车和可再生能源的兴起，镍钴锰酸锂的需求量也在不断增加，因此其工业制备技术也在不断改进和完善。
溶胶凝胶法制备尖晶石锰酸锂的步骤
溶胶凝胶法制备尖晶石锰酸锂的步骤及性能检测一、尖晶石镍锰酸锂范未峰等：5 V 正极材料镍锰酸锂的自蔓延燃烧合成及性能1.1 样品的合成采用硝酸锂、硝酸镍、乙酸锰为原料，以乙醇为溶剂，按硝酸锂∶硝酸镍∶乙酸锰=1∶0.5∶1.5 的计量比称取各原料，加乙醇搅拌并使温度保持在70 ℃蒸发至透明胶状，而后将胶体转移至蒸发皿中继续在500 W 功率的电炉上加热至300 ℃以上，待胶体被引燃后切断电源使其自行完成自蔓延燃烧过程，得到蓬松状的灰烬(ASH 样品)，该灰烬经800 ℃热处理6 h后继续在600 ℃退火6 h 得到FWF300 样品。
1.2 样品的电化学性能测试以制备的样品为活性物质，将活性物质、CNTs 复合导电剂(中科时代纳米生产)以及LA132 粘结剂(成都茵地乐公司生产)按90∶5∶5 质量比混合均匀涂在铝箔上作为正极基片，以金属锂片为负极(对电极)，在充满氩气的不锈钢干燥手套箱中完成CR2032 型纽扣电池组装。
美国Cellgard2400 的聚丙烯微孔膜为电池隔膜，电解液为深圳宙邦公司所生产的LBC-326 型号1.0 mol·L-1 的LiPF6产品。
电化学测试使用DC-5 全自动恒流充放电测试仪，分别以不同倍率进行充放电测试，充放电电压范围是3.5~5.2 V。
参考文献：[1] WU Yu-Ping(吴宇平), DAI Xiao-Bing(戴晓兵), MA Jun-Qi (马军旗), (锂离子电池应用和实践). Beijing: Chemical Industry Press,2004:206~209[2] LeeYS, SunYK, Ota S, et al. Electrochemistry Communications,2002,4:989~994[3] Yi T F, Hu X G. Journal of Power Sources, 2007,167:185~191[4] Liu G Q, Wang Y J, Qi L, et al. Electrochimica Acta, 2005,50:1965~1968[5] Fang H S, Li L P, Li G S. Journal of Power Sources, 2007,167:223~227[6] Kim J H, Myung S T, Sun Y K. Electrochimica Acta, 2004,49:219~227[7] Wen L, Qi L, Xu G X, et al. Electrochimica Acta, 2006,51:4388~4392[8] Park S H, Sun Y K. Electrochimica Acta, 2004,50:431 ~[9] Fang H S, Wang Z X, Li X H, et al. Materials Letters, 2006,60:1273~1275[10]Yoon Y K, Parka C W, Ahn H Y, et al. Journal of Physics andChemistry of Solids, 2007,68:780~784[11]Oh S H, Jeon S H, Cho W I, et al. Journal of Alloys andCompounds, 2008,452:389~396[12]Amarilla J M, Rojas R M, Pico F, et al. Journal of Power Sources, 2007,174:1212~1217[13]Myung S T, Komaba S, Kumagai N, et al. Electrochimica Acta, 2002,47:2543~2549[14]Arrebola J C, Caballero A, Hernan L, et al. Journal of PowerSources, 2006,162:606~613[15]Locati C, Lafont U, Simonin L, et al. Journal of Power Sources,2007,174:847~851[16]Caballero A, Cruz M, Hernan L, et al. Journal of Power Sources, 2005,150:192~201[17]LIU Yuan -Yuan ( 刘媛媛), DING Bin ( 丁斌), HUANG Yong-Quan ( 黄泳权), et al. Chinese J. Inorg. Chem. (Wuji Huaxue Xuebao), 2006,22(8):1495~1498[18]XING Yong-Heng( 邢永恒), ZHANG Bao-Li( 张宝丽), BAIFeng-Ying ( 白凤英), et al. J. Jilin Ins. Chem. Tech.(JilinHuagong Xueyuan Xuebao), 2006,23(4):1~5[19]WEI Wen-Ying(魏文英), FANG Jian(方键), KONG Hai- Ning ( 孔海宁), et al. Progress in Chem. (Huaxue Jinzhan), 2005,17(6):1110~1115[20]LIU Xi(刘玺), GUO Jun-Huai(郭俊怀), ZHENG Wen-Jun ( 郑文君), et al. Chinese J. Struct. Chem. (Jiegou Huaxue),2002,21(4):347~351[21]WANG Xue-Bei(王雪蓓), WANG Ji-Ye(王继业), SONG Hui- Hua(宋会花). Chemistry(Huaxue Tongbao), 2005,68(W041): 1~7[22]ZHANG Bi-Song(张必松), YING Tao-Kai(应桃开). Chinese J. Inorg. Chem.(Wuji Huaxue Xuebao), 2005,21(4):515~518[23]TIAN Li(田俐), CHEN Lin(陈琳), YI Lan-Hua(易兰花),et al. Chem. Research(Huaxue Yanjiu), 2005,16(1):9~11 [24]FANG Hai-Hong(方海红), HU Bing-Yuan(胡炳元), WANG Lin-Sheng( 王麟生), et al. J. East China Normal University (Natural Science) (Huadong Shifan Daxue Xuebao), 2007,2:52~57[25]CHAI Yu-Jun( 柴玉俊), SONG Xiu-Qin( 宋秀芹), JIA Mi- Ying ( 贾密英), et al. Journal of Hebei Normal University (NaturalScienceEdition)(HeibeiShifanDaxueXuebao(Natura lScience Edition)), 2002,26(3):272~274二、掺钴锰酸锂的合成陈联梅，夏楠，康泰然，文丰玉1． 1 样品的制备采用尿素辅助溶胶凝胶法制备尖晶石型LiMn2 － xCoxO4( 0≤x≤0． 3) 粉末［13］．将分析纯的硝酸锂、硝酸锰和硝酸钴按LiMn2 －xCoxO4( 0≤x≤0． 3) 化学计量比称取后溶于含乙醇的水溶液中，并加入适量尿素( 尿素与金属离子总量的摩尔比为2∶ 1)于上述混合溶液中，在75℃的水浴中加热搅拌，直至形成凝胶．将所得凝胶于真空干燥箱中除去水分，然后放入马弗炉中缓慢升温到230 ℃，燃烧后得到黑色粉末状物质．将其研磨后于800 ℃烧结10 h，得到最终产物。
新型锂离子电池正极材料α-lifeo2和β-life5o8的水热反萃合成研究
摘要锂离子电池具有诸多优点，适应当前社会发展的需要，而正极材料对锂离子电池性能的提高和成本的降低起到关键作用。
商业化的锂离子电池正极材料LiCoO2以及其他钴化合物，因钴元素有毒、昂贵而发展受限。
相比之下，LiFeO2和LiFe5O8以Fe作为主要元素，原料来源广、成本低、环境友好，是有潜力的正极材料。
LiFeO2还具有282mA h g-1的高理论比容量，已成为研究热点。
本研究根据过程耦合原理，探索了一种温和、可控、绿色、经济的两相反应——水热反萃法，成功合成了α-LiFeO2和β-LiFe5O8。
以廉价的青海盐湖卤水为原料，制备同时负载Fe3+和Li+的磷酸三丁酯有机相，以含LiOH的水相在水热条件下反萃取有机相合成了α-LiFeO2，通过调整洗涤方式，除去了产品中由盐湖卤水引入的杂质。
XRD分析表明，当水相中添加纯LiOH时，Li/Fe摩尔比≥30，温度200~210℃，3h内可获得纯净α-LiFeO2。
用KOH部分代替LiOH，可将Li/Fe摩尔比降至20。
SEM、TEM分析表明产品为类方块形颗粒，反应时间1~3h时颗粒小且均一，直径300nm左右。
摩尔比、温度、原料配比的改变，对粒子尺寸调控明显。
700℃煅烧后，结晶度最好，颗粒近于球形，大小更均一。
FTIR分析表明有机相在实验条件下稳定，无分解。
该方法所用水相和有机相均可循环使用，实现了低成本和绿色环保的理念。
同时，大大缩短了锂源盐湖卤水到产品α-LiFeO2间的工艺流程，为盐湖卤水应用领域的拓展提供了新思路，符合创新驱动发展战略要求。
此外，通过对Fe(NO3)3溶液进行萃取，制备单一负载Fe3+的环烷酸有机相，用LiOH溶液水热反萃，合成β-LiFe5O8。
XRD分析表明，固定Li/Fe摩尔比为15，分别于150、180、200℃下反应4h，均得到β-LiFe5O8。
SEM、TEM、HR-TEM 分析表明产品为类球形纳米粒，150、180、200℃下所得粒子的直径分别为5nm、15nm和20nm。
三元电池正极材料
三元电池正极材料三元电池正极材料是指三元锂离子电池（Li-ion Battery）中的正极活性材料，它是构成电池的重要组成部分之一。
三元电池正极材料的性能直接影响着电池的容量、循环寿命和安全性能。
三元电池正极材料通常采用锂镍锰钴氧化物（LiNiCoMnO2）作为主要活性物质，其化学式为Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)O2。
锂镍锰钴氧化物具有较高的比容量、较高的工作电压和较好的循环寿命，因此被广泛应用于电动汽车、便携式电子设备等领域。
三元电池正极材料的制备工艺通常包括材料的合成、材料的改性和材料的电极制备。
材料的合成是指通过化学方法将金属镍、钴、锰与锂源反应，得到锂镍锰钴氧化物。
在合成过程中，需要精确控制金属离子的配比、反应温度和反应时间，以保证合成出的锂镍锰钴氧化物具有良好的结晶性和均匀的颗粒分布。
材料的改性是指通过掺杂或包覆等方法对锂镍锰钴氧化物进行改良，以提高其电化学性能。
常见的改性方法包括金属离子掺杂、表面涂层和结构调控等。
金属离子掺杂可以调节材料的晶格结构和离子扩散性能，提高电极材料的循环稳定性和倍率性能。
表面涂层可以抑制材料与电解液的副反应，减少电池容量的衰减。
结构调控可以调整材料的晶格结构和离子扩散通道，提高电池的能量密度和循环寿命。
材料的电极制备是指将锂镍锰钴氧化物与导电剂和粘结剂混合，并涂覆在导电金属箔上，形成电极片。
电极片经过压实、切割和滚压等工艺步骤，最终形成正极材料。
在电极制备过程中，需要控制电极的厚度、孔隙度和粘结强度，以提高电极的电导率和容量利用率。
三元电池正极材料的性能对电池的整体性能有着重要影响。
首先，材料的比容量决定了电池的能量密度，即单位质量或单位体积的电池可以储存的电荷量。
锂镍锰钴氧化物的比容量约为150-200mAh/g，远高于传统的钴酸锂材料，因此三元电池具有较高的能量密度。
其次，材料的循环寿命决定了电池的使用寿命，即电池可以经历的充放电循环次数。
锂镍锰钴氧化物具有较好的循环稳定性，可以实现数千次的循环寿命。
锂离子电池高镍三元正极材料LiNi0.88Co0.06Mn0.06O2的改性研究
锂离子电池高镍三元正极材料LiNi0.88Co0.06Mn0.06O2的改性研究发布时间：2021-12-31T02:34:00.459Z 来源：《中国科技人才》2021年第25期作者：邓晓燕[导读] 21世纪伊始，在全球煤炭资源日渐短缺的大背景下，全球能源学工作者都在寻找一种可替代煤炭且能够安全运用的清洁能源。
英德市科恒新能源科技有限公司 529000摘要：本文主要就LiNi0.88Co0.06Mn0.06O2作为研究对象，通过预处理方法分两步合成锂离子正极材料，使用经过580℃预烧3H的前驱体，混合氢氧化锂后高温段800℃保温12H合成的正极材料在0.1C首次放电比容量为214.06mAhg-1，首次充放电效率为89.2%，1C放电比容量为197.16mAhg-1，1C50次循环后还有177.58Ahg-1，容量保持率为90.07%。
通过系统的对比研究发现，经过预处理的锂离子正极材料能够更容易形成结晶度良好的层状结构材料，以及更优异的的电化学性能.关键词：锂离子电池，三元材料，单晶，镍钴锰酸锂、储存性能绪论21世纪伊始，在全球煤炭资源日渐短缺的大背景下，全球能源学工作者都在寻找一种可替代煤炭且能够安全运用的清洁能源。
[1]2019年诺贝尔化学奖联合授予美国科学家Goodenough以及日本科学家吉野彰，以表彰他们在锂离子电池领域的研发工作。
锂离子电池的应用也渗透到动力、3c、小家电等领域。
随着应用领域越来越广泛，人们对锂离子电池性能的要求也不断提高，逐渐向高安全高容量方向提升。
LiNi0.88Co0.06Mn0.06O2作为mcn材料中镍含量更高、钴含量减少的新型材料。
具有比常规ncm更低成本和更高容量等特点。
[2]正文：一、实验药品：本论文实验所用试剂药品：镍钴锰氧化物、氢氧化锂、二氧化锆、PVDF，NMP，乙炔黑、电解液等。
二、高镍三元正极材料的合成与对比研究：2.1实验部分材料制备：将880903前驱体粉末放在氧气气氛马弗炉中480℃热处理3H，得到预处理前驱体粉末。
草酸盐共沉淀法合成 LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2 及电化学性能
（Ⅱ）在碱性环境下遇 到 空 气 容 易 被 氧 化 为 锰 （Ⅳ ），合 成 过 程 中常常需要使用氩气保护。
关 键 词 锂 离 子 电 池 ，正 极 材 料 ，ＬｉＮｉ０．８Ｃｏ０．１Ｍｎ０．１Ｏ２，草 酸 盐 共 沉 淀 法
Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ＬｉＮｉ０．８Ｃｏ０．１Ｍｎ０．１Ｏ２ ｐｒｅｐａｒｅｄ ｂｙ ｏｘａｌａｔｅ ｃｏ－ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ
由 不 同 ｐＨ 下 所 得 ＬｉＮｉ０．８Ｃｏ０．１ Ｍｎ０．１Ｏ２ 的 微 观 形 貌 （图 略）可知，其中 ｐＨ＝５．５时材料的形貌较规整、颗粒分布均匀， 而 ｐＨ＝７．０和８．５时，都有不同程度的团聚现象。
图２是不同 ｐＨ 值下所 得 材 料 的 首 次 充 放 电 曲 线 和 循 环 性能曲线。ｐＨ＝５．５ 和 ７．０ 合 成 材 料 首 次 放 电 容 量 相 差 不 大，分别 为 １７５．４、１７３．１ｍＡｈ·ｇ－１；而 ｐＨ＝８．５ 合 成 材 料 的 首 次 放 电 容 量 仅 为 １４９．２ｍＡｈ·ｇ－１，首 次 放 电 效 率 仅 为 ７４．５％。通过材料的循环稳定性，我 们 可 以 推 断 出，偏 酸 性 的 材料的性能较好，随着 ｐＨ 值 从 中 性 到 碱 性，材 料 的 性 能 明 显 变差，不可逆容量损失增大，这可 能 是 锰 离 子 在 偏 碱 性 时 容 易 被氧化而导致前躯体中出现杂 相，使 得 三 元 分 布 不 均 匀，最 终 使得合成的材料中 Ｌｉ＋ 和 Ｎｉ ２＋ 混排严重。
三元正极材料合成
三元正极材料合成三元正极材料是一种用于锂离子电池的正极材料，由镍、锰和钴的化合物组成。
一种常用的三元正极材料是锂镍锰钴氧化物（LiNixMnyCozO2），其中x、y和z分别表示镍、锰和钴的摩尔比例。
合成三元正极材料的方法包括以下步骤：1. 准备原料：将适量的镍、锰和钴盐溶解在适量的溶剂中，形成金属离子溶液。
2. 调整摩尔比例：根据所需的材料摩尔比例，调整镍、锰和钴盐的摩尔比例，以获得所需的化学组成。
3. 混合和溶剂剔除：将调整后的金属离子溶液与适量的有机溶剂混合，并通过高温处理去除溶剂，以形成金属离子团簇。
4. 固相反应：将金属离子团簇与适量的氧化剂混合，并通过高温处理进行固相反应，形成三元正极材料。
5. 粉碎和烧结：将固相反应后的材料进行粉碎，并通过高温烧结处理，使材料结晶并具有良好的电化学性能。
通过以上步骤，可以合成出具有良好电化学性能的三元正极材料，用于制造高性能的锂离子电池。
三元正极材料在锂离子电池中扮演着至关重要的角色。
它不仅决定了电池的容量和循环寿命，还直接影响了电池的性能和稳定性。
合成三元正极材料的关键是控制金属离子的摩尔比例。
镍增加了电池的容量，锰提高了循环稳定性，而钴提高了电池的能量密度。
通过精确调整这些元素的比例，可以实现优异的电池性能。
在合成过程中，溶剂的选择也非常重要。
常用的溶剂包括乙二醇、水和有机溶剂等。
不同的溶剂对反应的速率和产物的纯度有着直接的影响。
高温固相反应是最常用的合成方法之一，它可以引发金属离子团簇的氧化反应，并形成三元正极材料结晶体。
合成后的材料需要经过粉碎和烧结处理，以获得均匀的颗粒大小和良好的电化学性能。
粉碎可以增加材料的表面积，从而提高电池的充放电效率。
烧结过程则可以提高材料的结晶度，增强其机械稳定性和电池的循环寿命。
新的合成方法和工艺也在不断研究和开发中。
例如，通过固态反应或溶胶-凝胶法合成的三元正极材料，具有更高的比表面积和更好的电化学性能。
此外，采用逆硫化法合成的三元正极材料，能够提高电池的能量密度和循环寿命。
低温共熔盐法制备LiNi0.8Co0.2O2的结构与电化学性能
作 电压 ４ ｋ 工 作 电 流 ４ ｍＡ， 描 速 率 为 ０ ０ 。ｓ ０ Ｖ， ０ 扫 ． ２／ ， 步进 时 间为 ０ ４ ， 描 范 围 为 １ ～ ７ ￣ ． ｓ扫 ５ ０ 。材 料 表 面 形 貌和 颗粒 大小 采用 日立 Ｅ Ｅ ＸＬ ０型 电子 扫 描显 微 Ｓ Ｍ— ３ 镜 （ Ｅ 进 行观 察 。 Ｓ Ｍ） 把所 得材 料 与乙炔 黑和 Ｐ Ｆ以质 量 比 ８： １ ＶＤ １：
Ｈ２ ０ ３ Ｈ３ ０ＯＬ ・ Ｈ２ 在 ８ ～ ９ ℃ 范 围 实 现 很 Ｏ一． Ｃ Ｃ ｉ ２ Ｏ ０ ０
好 的 熔 融 态 。采 用 这 种 低 温 共 熔 盐 制 备 出 了锂 离 子 电
池 正极 材料 Ｌ Ｎｉ Ｃ ０ 。 Ｘ Ｄ 检 测 显 示 材 料 结 晶 ｉ ｏ＿Ｏ ， Ｒ ２
汤 宏 伟 等 ： 温 共熔 盐 法 制 备 ＬＮｉｓ ｏ ０ 低 ｉ 。 Ｃ ｚ的结 构 与 电化 学性 能
低 温 共熔 盐 法 制 备 Ｌ Ｎｉ Ｃ ０ 的 结构 与 电化 学性 能 ｉ ｏ．Ｏ２ ２
汤 宏 伟 ， 文 强 ， 照 荣 ， 全 坤 ， 冬梅 魏 常 王 代
（ 河南 师范 大学 化 学 与环境 科学 学 院 ， 南 新 乡 ４ ３ ０ ） 河 ５ ０ ７
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
Ｌｉ １ １ ｎ１ ｓ Ｃａ ｈ ｄｅ Ｍ ａ ｅ ｉｌ ｆＬｉｈ ｕｍ －ｏ ｔｅ ｙ Ｃｏ ， ，Ｍ ３ Ｎｉ ３ ， ３ Ｏ２ａ ｔ ｏ ｔ ｒａ ｓ ｏ ｔ ｉ Ｉ ｎ Ｂａ ｔ ｒ
Ｗ ｎ ｉ ｉ Ｗ ｎ ｉ ｙｕ ａｇＸｍｎ ａ ｇＸａ ｏ ＬｏＸｆ ｎ Ｌ ｏＬ ｎ ｕ ｕ ｇ ｉ ｉ ａ ａ （ ｅａ ｍ ｎ ｆ ｈ ｍｓｙ Ｘａｇ ｎＵ ｉ ｒ ｔ，Ｘａｇ ｎ４ ０ ， ｈｎ ） Ｄ ｐｒ ｅｔ ｅ ｉｒ ， ｉ ｔ ｎｖ ｓｙ ｉ ｔ １１５ Ｃ ｉａ ｔ ｏＣ ｔ ｎａ ｅｉ ｎａ １
ｓｔｍ ａｅ Ｃ０ ，Ｎｉ０， ａ ｄ Ｍｎ ０２ｓａ ｓ ｌ ｅ ｔ ． ｎ － ｌｂ
电荷平 衡 。研 究 还发 现 ， ｏ ＬＮ。 ｎ ０ ｃ 在 ｉ ｉ ｏ ：中 的加 Ｍ
入 ， 效地抑 制 了 Ｎ 与 Ｌ 的位 错 。Ｓ ｎ等 利 用 原 有 ｉ ｉ ｕ
Ｏ ｚｋ 等 合成 了 ＬＮ。Ｃ ＩＭ 。Ｏ ｈｕ ｕ ｉｉ ｏ］ ｎ３ ２材 料 ， ， ／ ， ３ 通过 Ｈ Ｔ Ｍ可 知该 材 料 含 有 立方 密 堆 积 的 氧 原 子 层状 ＲＥ
第 三种模 型 是 Ｎ 、 ｏ Ｍ 种 原子 在 ３ ｉＣ 、 ｎ３ ｂ位 的分 布 是 随机 的 ， 晶体 内部局 部分 布无一 定规 则 。 在
论在新 型 锂 离 子 电池 材 料 设 计 和制 备 中的 指 导 作 用 。因此 ， 材料 结构 方 面 的计 算 和 实 验 研究 还 有 在
目前 ， 于 ３ 过 渡 金 属 的排 列 有 ３种 假 设 模 型 ： 关 ｂ位
第一 种模 型是 由 Ｏ ｚｋ ｈｕｕ等 ’ 通过 第一 原理计 算得
报道的［ × ＿ Ｒ０ √ Ｊ ３。 超晶格 ， Ｎ、０Ｍ 种元 而且 ｉ 、 ｎ３ ｃ
素在 冗３ ｍ点 阵 中 ３ ａ位 置 的分 布 并 不 是 随 机 的。
位 Ｘ Ｓ研究 ＬＮ ＩＣ ｍＭ Ｉ０ Ａ ｉｉ３ ｏ ｎ／ ：颗粒 中 Ｌ ／ ｜ ｉ 的嵌 入 与
待进一 步 深入 ， 这也 将是研 究者 共 同探 索 的方 向 。
２ 机 理研 究
Ｋ ｂｙｓｉ ｏａａｈ 等 通过 Ｘ Ｓ对 ＬＮｌＣ ｌＭ Ｉ０ 材 Ａ ｉｉ ｏ３ ｎ／ ２ ， ， ３ ３
料 脱锂 机制进 行 了研究 。 当 Ｌ ． ｉ ｎ ｏ ： Ｙ ｉ ＮⅢＭ Ｃ ０ （
Ｒｅｖｌ ｉ ｅ ｔ ｄ结构 精修 分析 结果发 现 ２ ％的 Ｎ 从 ３ 位 迁 ｊ ａ
到的［ × 引 Ｒ０超晶格如图 １ａ，ｉｃ、 ｎ３ √ √ ３。 （）Ｎ、０Ｍ 种
原子均 匀 有规 则地 排 列在 ３ ｂ层 ； 二 种 模 型是 ｃ ． 第 ｏ ０ 、 ｉ Ｍ ． 交替 排列 组成 的晶 格 如 图 １ ｂ ； Ｎ． 、 ｎ０ 层 ０ （ ）
王希敏 王 先友 罗旭芳 廖 力
（ 湘潭大 学化 学学 院 湘潭 ４ １０ ） １１５ 摘 要 镍 钴锰 三元材 料作 为锂 二次 电池 正极 材料是 目前 国 内外研 究热点 。综述 了三元材料 近几 年 国
内外 的研 究状 况 ， 点介 绍 了 ＬＣ Ｎ Ｍ ０ 材 料 的结构 与电化 学性 能 的 内在联 系 ， 讨 了不 同制备 方 法 重 ｉｏ ｉ ｎ 探
中应 用 以来 ， 内部 结 构 以 及 三种 过 渡金 属 的作用 其
属复合 氧 化 物 。 该 材料 综 合 了 ＬＣＯ ｉｏ ，良好 的循 环
性能 、ｉｉ：的 高 比容 量 和 ＬＭ ห้องสมุดไป่ตู้的高 安 全性 及 Ｌ Ｏ Ｎ ｉ ｎＯ 低 成本 等 特点 ， 认 为是 最有 前 途 的可 替 代 ＬＣ Ｏ 被 ｉｏ
收稿 ： ０６年 ２月 ，收修改稿 ： ０６年 ３月 ２０ ２０
＊ 讯联系人 通 ｅｍ ｌ ｗ ｉ ｙｕ ａｏ ．ｏ — ａ ： ｘ ｎ ｏ ＠ｙｈ ｏ ｔ ｍ ｌ ａ
由 ６个 氧原子 包 围形 成 Ｍ 八 面体 结构 ， Ｏ 而锂 离子
维普资讯
＝
Ｏ Ｏ７ 中 Ｙ＞０ ５时 ， 的 ３ — ．） ． ｄ轨道 与 氧 的 ２ ｐ轨
道再 次 杂 化 ； 随着 Ｌ ｉ 的脱嵌 ， Ｙ＝０７时 ， ０ ０ 当 ． ｃ— 键 变短 ， Ｍ 一 ０键距未 发生变 化 ， 而 ｎ 因此 ， 类 材料 该 在脱锂 过程 中主要 通过 Ｎ 和 ｃ ｉ ｏ的价 态变 化来 达 到
的结 构 与 ＬＣＯ ｉｏ，类 似 ， ｄＮ ＦＯ 为 —ａｅ 层 状 结 构 ， 属
Ｒ ｍ 空 间 群Ｈ 。Ｌ 原 子 占据 ３ 位 置 ， 原 子 占据 ３ Ｊ ｉ ａ 氧
６ 位置 ， ｉＣ 、 ｃ Ｎ 、 ｏ Ｍｎ占据 ３ 置 ， 过渡 金属 原子 ｂ位 每个
ＬＮｍＣ ¨Ｍ ｌ ０ ｉｉ ｏ３ ｎ／ ２由 Ｏ ｚｋ ３ ｈｕ ｕ等 在 ２０ ０ １年 首 次 合
１９ ９ ９年 ｌ ｉ ｕ等 首次 报 道 了结 构 式 为 ＬＮ ． ｉｉ 一 Ｃ ０＜ ＜ ． ， ｏＭｎ （ ０ ５ ０＜Ｙ＜０５ 镍钴 锰 三 元 过 渡 金 。）
１ 材 料 结 构
自 Ｌ ｉ Ｃ ｍＭ Ｏ ｉ ｌ ｏ ｎ 首次 合 成并 在锂 离 子 电池 Ｎ／ ３
移到 ３ ｂ位取 代 Ｌ 原 子 ， Ｃ 、 ｉ 而 ｏＭｎ只 占据 晶格 中过 渡金 属 的 ３ 位 。到 目前 为 止 ，ｉｉ Ｃ ¨Ｍｎ ： ａ ＬＮ。 ｏ３ Ｏ 材 ， ，
料 内部 精 细结 构 以及 层 问过 渡金 属原 子的排 布和作
用机理 还未形 成 统 一 完 整 的理 论 ， 制 了其 结 构 理 限
及 不 同元 素的掺 杂 改性对材 料 的影 响 ， 讨论 了 ＬＣ Ｎ Ｍｎ ：正极材 料 的应用前 景 。 ｉｏ ｉ ０
关键词 锂 离子 电池 正 极材 料 ＬＣ Ｎ Ｍ ０ 电化 学性 能 ｉｏ ｉ ｎ ：
中图分 类号 ： ６ １４ ６ ６ ２ Ｔ ９ ２ 文献 标识 码 ：Ａ 文章编 号 ： ０ ５２ １ ２ｏ ）２１２ —５ ０ １ ．；０ ４ ． ； Ｍ １ １０ —８ ｘ（ｏ６ １—７００
第 １ ２期
王希敏等
锂离子电池正极材料 ＨＣ。 ｉ Ｍｎ『 ｏ 。 Ｉ Ｎ ， ｜ ，
嵌入过 渡 金 属 原 子 与 氧 形 成 的 Ｎ Ｃ Ｍｎ ｉ ｏ ｍ０层 。
之间 的距 离。 中子 衍 射 和 Ｘ Ｄ数 据 结 果 表 明， Ｒ ＬＮⅣＣ ＩＭ ０ 材 料 中并 不 存 在 Ｏ ｚｋ ｉｉ ｏ３ ｎ ： ３ ／ ｈｕｕ等 刮 所
目前 商业 化 锂 离 子 电池 主 要 采 用 ＬＣ Ｏ 作 为 ｉｏ 正极材 料 。由 于钴 资 源 匮 乏 ， 致锂 离 子 电池 成本 导
成 ， 究 发 现 该 材料 中 Ｎ 、 ｏ Ｍ 研 ｉＣ 、 ｎ能 在 过 渡金 属层
中形成二维的 ［ × ｍ Ｒ ０型超晶格结 构， √ ］ ３。 从而降
的材料 。人们 对镍 钴锰 ３ 过 渡金 属 的各 种 配 比进 种 行 了深 入 的研 究 ， 常见 的组 成 有 ＬＮ Ｃ Ｍ ｍＯ 、 ｉｉ ｏ ｎ ２ ＬＮ２Ｃ Ｍｎ５ ２和 ＬＮ Ｃ ２ Ｍ 粥 Ｏ ｉｉ ｏ ， ５ ２Ｏ ， ｉｉ ｏ８ ｎ ２等 。 其 中 ，
机理 一直 是 理 论 界 关 注 的 焦 点 。ＬＮ Ｃ Ｍｎ ｉｉ ｏ ｍ０
低材料 的整 体 晶格能 。它与 其 它组分材 料 相 比结构
更稳定 ， 因此 具有 更好 的 电化学性 能 ， 为 近年来 最 成 受关 注 的锂 离 子电池 正极材 料 。
偏高， 限制 了锂 离 子 电池 应用领 域 的拓展 ， 特别 是在
动力 电池 中 的应 用…。 因此 开 发 更廉 价 、 能 更优 性 越 的正极 材料 成 为锂离 子 电池 的研 究热 点 。
维普资讯
第 ｌ ８卷 第 ｌ ２期
２０ ０ ６年 １ ２月
化 学 进
展
Ｖ０ ． ８ Ｎｏ．２ １１ １ Ｄｅ ，２ ０ ｃ． ０ ６
Ｐ ＧＲ Ｓ Ｎ Ｃ ＭＩ Ｔ Ｙ ＲＯ Ｅ Ｓ Ｉ ＨＥ Ｓ Ｒ
锂 离子 电池正极材料 ＬＣ １Ｎ１Ｍｎ／ ２ ｉｏ３ ｉ １Ｏ ／ ， ３ ３
Ａｂｓｒ ｃ Ｌ ｙ ｒ ｄ ｍｉｅ ０ ａ ｎ ｃ ｅ／ ｎ ａ ｅ ｅ ｏ ｉｅ ｓｐ ｓｔ ｅ ｅｅ ｔｏ ｅ ｍａｅ ａ ｓｆｒ Ｌ—０ ａｔｒ ｓ ａ ｅ ｏ ｔａ ｔ ａ ｅｅ ｘ ｄ ｃ ｂ ｈ／ ｉｋ ｌｍａ ｇ ｎ ｓ ｘ ｄ ｓａ ｏ ｉ ｖ ｌｃｒｄ ｔｒ ｌ ｏ ｉｉｎ ｂ ｔ ｉ ｒ ｆ ｉ ｉ ｅｅ ｇｅ ｔｉ ｔｒｓ ｕ ｏ ｔｅｒｄ ｓｒｂ ｅ ｐ ｏ ｅｔｅ ｒａ ｎｅ ｅｔｄ ｅ ｔ ｈ ｉ ｅｉａ ｌ ｒｐ ｒｉｓ．Ｔ ｅ ｄ ｖ ｌｐ ｎ ｆｌｙ ｒｄ ｌｔｉ ｍ ｘ ｄ ｃ ｂ ｌ／ ｉｋ ｌｍａ ｇ ｎ ｓ ｘｄ ｓ ｈ ｅ ｅｏ ｍｅ ｔｏ ａ ｅ ｅ ｉ ｕ ｍｉｅ ｏ ａｔｎ ｃ ｅ／ ｎ ａ ｅ ｅｏ ｉｅ ｈ ｃ ｔ ｏ ｅ ｍａｅ ａｓ ｏ ｅ ｈ ｒｅ ｂ ｅ ｌｔｉ ｍ ａｔ ｒ ｓ ｓ ｒｖｅ ｄ． Ｔ ｅ ｉｔ ｒｒ ｌｔ ｎ ｈｐ ｂ ｔ ｅ ｈ ｔ ｃｕ ｅ ｎ ｈ ａｈ ｄ ｔｒ ｌ ｆｒ ｒｃ ａ ｇ ａ ｌ ｉ ｕ ｂ ｔ ｉ ｉ ｅ ｉｗｅ ｉ ｈ ｅｅ ｈ ｎｅ －ｅａｉ ｓ ｉ ｅｗｅ ｎ ｔ ｅ ｓｒ ｔｒ ａ ｄ ｔ ｅ ｏ ｕ ｅｅ ｔｏ ｈ ｍｉａ ｒ ｐ ｒｉｓｏ ｉ ｌ ｌ ｎ，０２ｉ ｎ ｒｄ ｃ ｄ ｉ ｅａｌ ｈ ｅ ｉｆｕ ｎ ｅ ｆｓ ｎｈ ｓｓ ｍｅｈｏ ｎ ｏ ｉｇ ｌｃｒｃ ｅ ｃ ｌｐ ｏ ｅｔ ｆｋ Ｃｏ，Ｎｉ３ １ ｓｉ ｔｏ ｕ ｅ ｎ ｄ ｔｉ．Ｔ ｎ ｅ ｃ ｓ ｏ ｙ ｔ ｅｉ ｔ ｄ ａ ｄ ｄ ｐｎ ｅ ３ ，Ｍ ３ ｌ ｅｅ ｎ ｓｏ ｈ ｅ ｆｒ ｎ ｅ ｆｔ ｅ ｌｍｅ ｔ ｎ ｔｅ ｐ ｒ ｍａ ｃ ｓ ｏ ｈ ｍａｅ ａｓ ｒ ｌｏ ｉｃ ｓｅ ｏ ｔｒｌ ａｅ ａｓ ｄｓ ｕ ｓｄ． Ｆ ｎ ｌ ｔ ｅ ｐ ｒｐ ｃｉｅ ｆｔ ｅ ｌｙ ｒｄ ｉ ｏ，Ｎｉ３ ｉ ｉ ａ ｙ， ｈ ｅ ｓ ｅ ｔｖ ｓ ｏ ｈ ａ ｅｅ Ｌ Ｃ 】 ｌ ｌ ３ ／ Ｍｎ ，Ｏ２ａｅ ａ ａｙ ｅ １ ｒ ｎ ｚ ｄ． ３ ｌ Ｋｅ ｒ ｓ ｙ ｗｏ ｄ Ｌ —ｏ ａｔｒｅ ；ｃ ｔｏ ｅ ｍａｅ ａ ； Ｌ Ｃｏ ｉｉｎ ｂ ｔ ｉ ｓ ａｈ ｄ ｔｒｌ ｅ ｉ ｉ １ Ｎｉ３ １ ； ｅｅ ｔｏ ｈ ｍｉａ ｒ ｐ ｒｉｓ １ ，０２ ｌｃｒｃ ｅ ｃ ｐ ｏ ｅ ｔ ，Ｍｎ ３ ｌ ｅ