LiNi0.8Co0.2O2正极材料的空气气氛烧结合成与电化学性能

陈 凯，刘兴泉，马慎思，寇 丹，张 峥

（电子科技大学微电子与固体电子学院，电子薄膜与集成器件国家重点实验室，四川 成都 610054）

由于LiNiO2合成条件苛刻，结构不稳定，且热稳定性较差，充放电过程中容量容易大幅衰减，从而限制了其商品化应用[1]，而在LiNiO2中掺入少量Co 时，形成的 LiNi1–xCoxO2是 LiCoO2和 LiNiO2的固熔体，兼具两者的优点，其六方相具有很高的稳定性和良好的电化学性能，由此诞生了LiNi1–xCoxO2正极材料。在 LiNi1–xCoxO2体系中，LiNi0.8Co0.2O2具有最好的综合性能[1-2]。但是，制备锂离子电池LiNi0.8Co0.2O2正极材料通常需要在纯氧气气氛下进行烧结[3-5]。同时在制备LiNi0.8Co0.2O2正极材料时，发现该材料对烧结温度特别敏感[6]。在报道的文 献[1-2, 7-11]中，要得到规则的六边形 α-NaFeO2晶型结构[7]的 LiNi0.8Co0.2O2，采用传统的固相反应制备方法不仅烧结温度高、烧结时间长，且需要压片成型、多次球磨和反复烧结，工艺繁琐，制备成本高。更重要的是，烧结需要在纯氧气或富氧空气气氛下进行[3-6]，大大增加了设备的复杂程度和控制难度，再次提高了生产成本和难度。本文采用并流共沉淀法制备了Ni1–xCox(OH)2前驱体，在空气气氛下及较低的温度和较短的时间条件下，两段一步法烧结成功制备了具有较好电化学性能的LiNi0.8Co0.2O2正极材料，重点考察了空气气氛下烧结时间对其电化学性能的影响。该方法完全克服了传统方法必须在纯氧气或富氧空气气氛下烧结的繁琐和弊端，所制备的LiNi0.8Co0.2O2材料在较窄的电压窗口（2.7～4.3 V）下具有大于150 mA·h/g的可逆放电容量，而且循环性能和倍率性能极佳，电压窗口与实际应用的电压窗口完全一致，便于工业化参考应用。……