随着不可再生资源的消耗和利用传统能源产生严重的环境污染,人们亟需研究和开发新型能源和储能技术。锂离子电池是新一代二次电池,具有比容量高、循环性能好、自放电小、安全性能好等优点已经应用在电子、新能源汽车和航空航天等领域[3]。

相比于理论比容量基本稳定在300 mAh/g以上的锂电池负极材料,比容量低于200 mAh/g的正极材料是影响锂电池性能的重要因素之一。传统的正极材料有：以LiCoO2为代表的层状正极材料、以LiMn2O4为代表的尖晶石型正极材料和以LiFePO4为代表的橄榄石型正极材料[4]。但是,LiCoO2正极材料的比容量低(160 mAh/g左右)、循环性能差、环境污染较为严重；LiMn2O4正极材料的比容量低(150 mAh/g左右)且在充放电过程中锰离子在电解液中发生歧化反应和溶解[5]；LiFePO4正极材料的比容量低(170 mAh/g左右)、Li+传导率差。因此,亟需开发比容量高、综合电化学性能优良的新型正极材料。

富锂正极材料可表示为xLi2MnO3·(1-x)LiMO2(0<x<1,M为Ni、Co、Mn或其组合),其中Li1.2Mn0.54-Ni0.13Co0.13O2的比容量较高(200 mAh/g以上),且可通过体相参杂、表面包覆等改性手段进一步提高。目前,对富锂正极材料进行预循环处理后其可逆容量在50个循环后由200 mAh/g提高到250 mAh/g[6]；对其进行40%Na2S2O8混合并在300℃退火热处理后,在0.1C倍率下首次放电比容量可达285 mAh/g[7]；随着V2O5包覆量的提高,其首次库伦效率明显提高甚至超过100%[8]。同时,富锂正极材料还具有良好的循环性能和较高的充电电压,是传统正极材料的最佳替代品,也是目前正极材料的主要研究方向之一[9]。

制备富锂正极材料常用的方法有：溶胶-凝胶法、喷雾干燥法、共沉淀法、固相法、水热法等。共沉淀法是当前实验室制备富锂正极材料的首选方法,制备出的颗粒分布均匀、可实现原子级别的均匀混合,但是工艺过程复杂繁琐、粒径受调浆过程精度的影响较大。而喷雾干燥法工艺流程简单、得到粒径较小的颗粒。鉴于此,本文用喷雾干燥法制备富锂正极材料Li1.2Mn0.54Ni0.13Co0.13O2,研究烧结温度对其电化学性能的影响。