摘要
层状LiNi0·6Co0·2Mn0·2O2（NCM622）正极材料因其高比容量而备受关注，是一种极具发展前景的正极材料。但仍然存在Li+/Ni2+混排严重、与电解质间的有害副反应、循环稳定性差等问题。因此，本文采用溶胶-凝胶法制备NCM622正极材料，利用XRD、XPS、SEM、TEM等表征手段及相关电化学测试，系统研究了温度、时间、配锂量、Ce4+掺杂和Na+、Y3+共掺杂等对NCM622物相结构、微观形貌以及电化学性能的影响，讨论了相关的作用机理。 研究了煅烧温度、保温时间和锂含量等因素对NCM622材料结构和形貌的影响，并进行了电化学性能研究，优化了溶胶-凝胶法制备NCM622正极材料的工艺。结果表明，煅烧温度为850℃，保温时间为12h且配锂量为1.09时，所制备样品具有最佳的电化学性能，其首次放电比容量为188.6mAh?g-1，首次库伦效率80.4%，循环100次后容量保持率为74.9%。 选择Ce4+为掺杂离子，制备了Ce4+掺杂的NCM622正极材料。XRD、XPS、SEM和TEM结果表明，Ce4+不仅能够进入晶格内部扩大层间距，而且还在NCM622颗粒表面产生了CeO2包覆层。电化学测试发现，当Ce含量为0.5at%时，样品具有最佳的电化学性能，其在1C倍率循环100次的容量保持率比未改性样品高了11.03%。5C倍率下，其放电容量为114.92mAh·g-1，远高于未改性样品（91.92mAh·g-1）。 通过Na+掺杂改性NCM622正极材料的电化学性能。结果发现，Na+可以使NCM622材料的层间距扩大，有益于Li+的迁移。Na+掺杂量为3%时，样品表现出最佳的电化学性能，在1C倍率下的循环100次后，该样品保持率为73.0%，比未掺杂样品高了14%；5C倍率下，该样品的放电比容量为100.6mAh·g-1。 在Na+掺杂基础上，对NCM622同时掺杂0.5%的Y3+进行Na+、Y3+共掺杂。研究发现，Na+、Y3+共掺杂的NCM622正极材料在高截止电压下的电荷转移阻抗（Rct）明显降低。电化学结果表明，在2.7~4.5V范围、1C的倍率循环100次后，样品的容量保持率提高了9.9%。在5C倍率下，该样品的比容量达122.5mAh·g-1。
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