2.7.2 X-射线衍射（XRD） 10

2.7.3 扫描电子显微镜（SEM） 10

2.7.4 Ｘ射线能谱分析法（EDX） 10

2.7.5 激光粒度分析（PSA） 10

2.8 电化学性能表征 10

2.8.1 充放电性能测试 10

2.8.2 循环伏安测试 11

2.8.3 电化学阻抗测试 11

3 LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2的合成工艺探究 12

3.1 球磨工艺的探究 12

3.2 煅烧温度的探究 13

3.3 前驱体热分析 13

3.4 煅烧温度对材料物相的影响 14

3.5 煅烧温度对材料电化学性能的影响 14

3.6 合成工艺探索小结 16

4 RbxLi(1-x)Ni0.8Co0.1Mn0.1O2的电化学性能研究 17

4.1 前言 17

4.2 实验试剂及仪器 17

4.2.1 实验原料 17

4.2.2 实验仪器 17

4.2.3 RbxLi(1-x)Ni0.8Co0.1Mn0.1O2正极材料的制备 17

4.3 结果与讨论 17

4.3.1 Rb掺杂对材料微观结构的影响 17

4.3.2 Rb掺杂对材料微观形貌的影响 19

4.3.3 Rb掺杂对材料电化学性能的影响 20

4.4 本章小结 24

5 结论 25

致谢 26

参考文献 27

1 绪论

1.1 引言

日常生活中，各种电动产品都要以化学能源作为动力，举例子有移动通讯手机，电动汽车，磁悬浮列车等等。在各种化学能源用作电源中，锂离子电池以具备电压高、体积小、质量轻、高比能量、自放电较小、循环寿命长等突出的优势而被广泛应用到各个领域中，尤其在便携式电子产品中应用广泛，并逐渐扩大到电动工具和电动交通工具范围[1-3]。1991年索尼公司首次宣布成功研发出量产化的锂离子电池，锂离子电池技术愈发成熟和完善。锂离子电池的性能很大的一部分因素取决于其正极材料的表现。研究大批量生产化生产成本低、环境污染小、具备较高性价比的新型锂离子电池正极材料成为当下的研究热点[4-6]。

虽然LiCOO2是如今使用最为普遍的电池正极材料，但由于资源的限制，锂离子电池的成本价格居高不下，为了降低成本，使锂离子电池更加实用和普遍，减少锂电池正极材料中钴源的应用成为目前很多科研工作者研究的目标。层状三元正极材料LiNixCoyMnzO2(0<x<1,0<y<1, 0<z<1)，因综合了镍钴锰三种材料的优点，并且钴的用量大幅降低而成为当前锂电池行业的热点。

1.2 锂离子电池简介

1.2.1 锂离子电池发展状况

锂是元素周期表中第一周期元素，在金属质量的排行中是最轻的。它的标准电极电势为E0=-3.02V（Li+/Li），它的标准电极电势在同周期元素中也是最低的，它拥有相当高的电化学当量和比能量密度。这些优异的电化学性质决定了其在电池电极材料方面的广泛应用。

1912年，科学家曾经研究过锂在电极材料方面的性能表现。尽管如此，锂电池直到二十世纪七十年代才开始投入使用。正式的锂离子电池研究始于二十世纪九十年代[7]。锂离子电池的发现，引发了电池工业的。锂离子电池具备良好的安全性能、环境适应力强，使用寿命长等优势，迅速抢占了小型二次电池市场份额。

1.2.2 锂离子电池的结构和工作原理

将化学能转变为电能，同时也可以将电能转化成化学能的装置，即锂离子电池。锂离子电池主要由电极材料、电解液和隔膜组成。正负极的电极材料用作锂离子电池的储能介质，电极材料由可以逆转的可嵌入以及脱出的锂离子化合物构成。锂盐的载体是电解液，在电池的内部用作离子导电，锂离子大部分聚集在这里。正负极材料之间用隔膜隔开，隔膜能有效进行离子传输和阻止电子导电，防止正负极短路[8]。锂离子电池简易结构图如图1-1所示[9]。

图1-1 锂离子电池工作原理图

当锂离子电池处于充电状态时，锂离子会从电池的正极材料中出来进入到电解液中，通过电池中的隔膜后继续向负极移动，负极有电子，锂离子捕获一个电子之后嵌入到负极的晶格里面。此时，电池正极因脱出锂离子而处于贫锂态，负极因为嵌入锂离子而处于富锂态，要求外电路给负极供应电子补充以确保负极的电荷平衡，因此在电池内部产生了从正极流向负极的电流。当电池处于放电状态时则过程相反[10]。虽然嵌入和脱出锂离子使电池材料层间距发生一定的变化，但是基本上不会影响正、负极材料的晶体结构[11]，因此锂离子电池拥有优异的循环性能、稳定性和安全性。[12]。