随着科技的发展,人们对高品质生活的需求与日益短缺的能源之间出现了矛盾。为了实现人与自然的和谐共处,研究者们逐渐将目光投放到绿色、环保、可持续的清洁能源上。其中,锂离子电池因其污染小、能量密度高、循环寿命长、无记忆性、工作电压高等优点成为了研究热点。目前,商业化的高能锂离子电池以钴酸锂或含钴三元作为正极材料,而钴元素资源稀缺、富有毒性,不适合进一步工业化,因此需要发展更高能量、更环保的正极材料。其中,镍酸锂与钴酸锂具有相同的层状结构,且理论放电比容量较高成为替代钴酸锂的优势材料,但该材料在循环过程中存在容量快速衰减问题,严重阻碍了其实际应用。基于以上问题,本文采用溶胶-凝胶法合成了无钴镍酸锂正极材料,并探究Na、Mo两种离子掺杂对其晶体结构和电化学性能的影响。主要研究内容如下:首先,引入Na+离子占据Li位成功合成了Li1-xNaxNi O2正极材料,通过测试材料的电化学性能发现,Na+离子的引入有效抑制了锂镍阳离子的混排,稳定了材料的层状结构,抑制了放电平台的衰减,显著提高了材料的循环性能;此外,Na+离子掺杂减小了LiNiO2材料在循环过程中的电极极化和电荷转移阻抗,促进了Li+的嵌入和脱出,使得材料的倍率性能显著提升,尤其是Li0.97Na0.03Ni O2样品表现出最佳的倍率性能,在5C的电流密度下放电比容量高达93.5 m Ah·g-1;在10C高倍率下循环5次后,返回0.1C测试发现,Li0.97Na0.03Ni O2样品的容量保持率为88.3%,结果表明该样品具有良好的可逆性。其次,通过溶胶凝胶法合成Mo掺杂的Li Ni1-xMoxO2正极材料,结构分析表明适量的Mo掺杂会抑制材料在循环过程中产生有害的结构变化,从而稳定材料的晶体结构,增强材料的循环稳定性。其中,Li Ni0.98Mo0.02O2样品在0.5C下循环100次,容量保持率高达87.1%,且在1C下循环500次,放电比容量仍有78.42 m Ah·g-1。此外,电化学阻抗测试结果表明,适量的钼掺杂还降低了电荷转移阻抗,使得材料的倍率性能显著提升,尤其是Li Ni0.98Mo0.02O2样品在10C的电流密度下循环放电比容量仍有48.1 m Ah·g-1。最后,采用溶胶凝胶法制备Na-Mo共掺杂Li1-xNaxNi1-yMoyO2材料,实现了单一元素的协同作用,进一步提高了材料的电化学性能。测试表明适量的钠和钼掺入使得Li1-xNaxNi1-yMoyO2样品的循环性能和倍率性能明显优于钠或钼单独掺杂镍酸锂材料。其中,Li0.97Na0.03Ni0.98Mo0.02O2样品在1C电流密度下循环150次,材料的容量保持率可达87.4%;在10C的电流密度下Li0.98Na0.02Ni0.98Mo0.02O2和Li0.97Na0.03Ni0.98Mo0.02O2样品展现出较高的放电比容量,分别为90.7 m Ah·g-1、90.4 m Ah·g-1,且具有明显的放电平台。结果表明Na-Mo双掺杂实现了单元素的协同作用,材料的循环性能和倍率性能得到明显改善。