Cu摻雜對(duì)鋰離子電池正極材料Li[NiCoMn]1/3O2的影響

王東 吳照金

摘 要：采用共沉淀法合成鋰離子電池正極材料Li[（NiCoMn）1-xCux]1/3O2（x=0、0.01和0.02），通過(guò)X射線(xiàn)衍射、恒流充放電和循環(huán)伏安測(cè)試手段，考察了不同摻Cu量對(duì)所合成材料的結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能的影響。結(jié)果表明，Li[（NiCoMn）0.99Cu0.01]1/3O2與未摻雜的XRD圖譜相似，過(guò)多摻雜導(dǎo)致雜質(zhì)相CoCu2O3生成；所有樣品中，Li[（NiCoMn）0.99Cu0.01]1/3O2具有最優(yōu)的容量保持率和可逆性。

關(guān) 鍵 詞：鋰離子電池；正極材料；Li[NiCoMn]1/3O2；Cu摻雜

中圖分類(lèi)號(hào)：TM 311 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1671-0460（2015）10-2335-03

Effect of Cu Dopig on Li[NiCoMn]1/3O2 as Cathode

Material for Lithium Ion Batteries

WANG Dong， WU Zhao-jin

（Anhui Provincial Key Laboratory of Metallurgy Engineering & Resoruces Recycling， Anhui University of Technology，

Anhui Maanshan 243000， China）

Abstract： Li[（NiCoMn）1-xCux]1/3O2 （x=0， 0.01 and 0.02） were synthesized by co-precipitation method. The structure and electrochemical properties of samples were investigated through XRD， galvanostatic charge/discharge and cyclic voltammetry. The results show that Li[（NiCoMn）0.99Cu0.01]1/3O2 has similar XRD patterns with Li[NiCoMn]1/3O2. The excess Cu doping can leads to generation of CoCu2O3. Li[（NiCoMn）0.99Cu0.01]1/3O2 possesses the best capacity retention and reversibility among all the samples.

Key words： Lithium ion batteries； Cathode material； Li[NiCoMn]1/3O2； Cu doping

三元正極材料Li[NiCoMn]1/3O2在便攜式電子設(shè)備的鋰電池中已廣泛使用，隨著其大規(guī)模用于電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力電源，廢舊鋰電池活性材料的回用問(wèn)題亟待研究。研究表明，濕法回收廢舊鋰電池及三元材料再生極具前景[1]。由于鋰離子電池多以銅箔為負(fù)極集流體，采用濕法回收鋰離子電池正極材料中的有價(jià)元素Ni、Co、Mn時(shí)，溶液中同時(shí)存在Cu2+，目前普遍采用的方法是先將Cu2+分離去除，再行回收Ni、Co、Mn[2]。

以廢舊鋰離子電池為原料，再生Li[NiCoMn]1/3O2正極材料時(shí)，能否利用Cu作為有利的摻雜元素，而不是刻意的除去它？為了回答這個(gè)問(wèn)題，我們必須搞清楚Cu是否能摻入Li[NiCoMn]1/3O2的層狀結(jié)構(gòu)中，以及對(duì)其電化學(xué)性能的影響。

本文采用試劑為原料，以Cu同時(shí)取代Ni、Co、Mn進(jìn)行配料，研究Cu摻雜對(duì)Li[NiCoMn]1/3O2的結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能的影響。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 材料的合成

配制1 mol/L的硫酸鹽溶液（鎳、鈷、錳的濃度比為1∶1∶1）、1 mol/L的碳酸鈉、0.5 mol/L的氨水，在空氣氣氛中，將上述三種溶液同時(shí)滴加到有底液的反應(yīng)容器中。嚴(yán)格控制攪拌速率（1 000 r/min）和溫度（55 ℃），調(diào)節(jié)氨水的滴加速率維持體系的pH在8附近，反應(yīng)結(jié)束后進(jìn)行抽濾、洗滌、真空干燥，得到前驅(qū)體[NiCoMn]1/3CO3。……