近年来,由于电子产品、电动汽车和移动设备等的迅速发展,人们对储能设备提出了更高的要求,锂离子电池正极材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2（LNCM）,由于其具有低成本、高比容量和高放电平台等优点,引起了人们的广泛关注。但是,三元正极材料由于成分组成复杂,在制备过程中容易发生元素组分不均匀,以及高温煅烧过程中容易发生阳离子(Li+与Ni2+)混排,并且存在电子导电率低,以及在充放电过程中容易发生金属离子的溶解等缺点,导致该材料循环性能以及倍率性能较差。本文采取不同合成方法:共沉淀和模板法得到组成成分均一、阳离子混排较低,电化学性能优良的LNCM正极材料。此外,为了进一步提升其电化学性能,采用Pr6O11包覆改性LNCM,得到放电容量高、倍率性能较好的复合材料。主要研究内容如下:（1）通过共沉淀法制备前驱体,进一步煅烧得到LNCM微球,发现在850°C下煅烧得到的微球呈现较均匀的离子分布以及较低的阳离子混排。电化学测试结果表明:850°C煅烧得到的LNCM具有较好的循环性能以及较高的放电容量。样品在1 C电流密度下首次放电容量为174.9 mAh g-1,在大电流密度10 C时首次放电容量为136.6 mAh g-1,放电容量均高于文献报道值。（2）采用简单的自模板-固相法合成了电化学性能较好的空心哑铃形的LNCM正极材料,并探究了煅烧时间对电化学性能的影响,结果表明:高温煅烧10 h得到电化学良好的空心哑铃形LNCM（L-2）,该样品直径约为1.5-2μm,是由100-200 nm的颗粒组成。该材料在1 C电流密度下首次放电容量为155.1mAh g-1,循环500圈后放电容量仍保持在107.8 mAh g-1,在10 C电流密度下首次放电容量为144.7 mAh g-1,循环300圈后放电容量仍保持在97 mAh g-1。空心哑铃形的三元正极材料不仅能够保证材料的均匀性,而且在一定程度上能够缓冲体积膨胀,从而提高倍率性能与长循环性能。此外,样品循环寿命大于文献报道的LNCM正极材料的循环寿命。（3）将空心哑铃形的L-2正极材料和Pr（NO3）3·6H2O通过低成本的湿化学法混合后煅烧,制备均匀Pr6O11导电层包覆的LNCM。结果表明少量Pr6O11包覆层并没有改变三元材料的晶体结构。电化学测试结果表明:包覆量为1 wt%的样品(M-1)表现出最好的电化学性能,其首次放电容量为152.3 mAh g-1（截止电压为4.6 V和电流密度10 C时）,明显高于未包覆的正极材料(135.2 mAh g-1)。Pr6O11层既可以加快Li+在电极材料中的传输,又能够缓解正极材料在充放电过程中的体积膨胀,提高正极材料在高电压和高电流密度下的放电容量及循环性能。
