Co掺杂富镍正极材料LiNi_(0.9)Mn_(0.1)O_(2)的制备及其性能

采用共沉淀法、结合两段式煅烧工艺制备富镍正极材料LiNi_(0.9)Mn_(0.1)O_(2),并探究最佳终烧温度以及最优Co掺杂量。结果表明:最佳终烧温度为740℃,最优Co掺杂量为10%(摩尔分数);此时制备的正极材料LiNi_(0.8)Co_(0.1)Mn_(0.1)O_(2)不仅保持了原有层状结构,而且层状结构更加有序、Li^(+)/Ni^(2+)混排程度最低;采用该正极材料装配的电池电化学性能最优异,在0.1C电流密度下,首次放电比容量为250.92 mA·h/g,100次循环后容量保持率为91.82%;在5C大倍率电流密度下,放电比容量可达200.55 mA·h/g。Co掺杂可稳定富镍正极材料的层状结构,抑制Li^(+)/Ni^(2+)混排,提高富镍正极材料的综合电化学性能。

无钴富镍正极材料的火焰辅助喷雾热解合成与性能研究

锂离子电池富镍三元正极材料因其成本低、容量高的优势受到广泛关注,受限于钴的高毒性、低储量,富镍正极材料无钴化成为锂离子电池未来的发展趋势。传统液相法制备无钴富镍材料存在步骤繁琐、耗时长、副产物多等问题。火焰辅助喷雾热解(FASP)方法可一步合成正极材料,具有设备简单、耗时短、环境友好等优点。采用FASP方法制备LiNi_(0.8)Mn_(0.2)O_(2)(NM82)无钴富镍正极材料,探究合成条件对NM82结构、形貌和电化学性能的影响。结果表明,FASP可一步合成NM82正极材料,且其在载气流速1.5L/min、锂过量10%、退火温度800℃条件下的锂镍混排水平最低,放电比容量最高,在0.1C倍率下达到180.2mA∙h/g。

抑制富镍正极材料微裂纹产生的研究进展

富镍正极材料因具有能量密度高、成本低等优点而备受关注。但其较差的结构稳定性导致循环性能不理想,极大地限制了该类材料在锂离子电池中的广泛应用。讨论了微裂纹的产生原因及微裂纹对富镍正极材料电化学性能的影响,综述了抑制微裂纹产生的改进措施,并对富镍正极材料的进一步改性作了展望。

钇离子掺杂对锂离子电池富镍正极材料的电化学影响

本文讨论Y^(3+)掺杂对锂离子电池正极材料LiNi_(0.85)Co_(0.075)Mn_(0.075)O_(2)的影响.首先采用共沉淀法合成LiNi_(0.85)Co_(0.075)Mn_(0.075)(OH)_(2)前驱体,然后在一定的氧气气氛下,采用固态氧化法制备目标产物LiNi_(0.85)Co_(0.075)Mn_(0.075)O_(2)、Li(Ni_(0.85)Co_(0.075)Mn_(0.075))_(0.98)Y_(0.02)O_(2)正极材料.采用X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)、扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)、恒流充放电、循环伏安法对材料的微观结构、颗粒形貌和电化学性能进行分析.结果表明,Y^(3+)的掺杂扩大了锂离子的扩散通道,抑制了样品与电解质之间的副反应,提高了样品的循环性能.在0.2C时,经过100次循环,掺杂样品的放电比容量为173 mAh·g^(-1),容量保持率为96.64%,电化学性能良好.

锂离子电池富镍正极材料表面化学及改性研究

锂离子电池富镍系正极材料LiNi_(1-x)M_xO_2(1-x>0.6;M=Co、Mn、Al等)具有高容量、低成本而被认为是最有希望的候选者。尽管如此,富镍系正极材料容易吸收空气中的CO_2和H_2O发生副反应生成Li_2CO_3和LiOH杂质,生成的杂质和电解液发生反应在材料表面形成绝缘层;同时Ni^(2+)容易从过渡金属层迁移到锂层,造成离子混排;高活性Ni^(4+)也会加速电解液分解,导致电解液耗尽。本文首先介绍了富镍系正极材料的表面化学,然后总结了目前的改性方法,以改善其电化学性能和减少过渡金属溶解。

钇离子掺杂对锂离子电池富镍正极材料的电化学影响

本文介绍了Y3+掺杂对LiNi0.85Co0.075Mn0.075O2作为锂离子电池正极材料的影响。首先,通过共沉淀法合成前驱物,然后在目标材料阴极材料的作用下特定的氧气气氛X射线衍射XRD,扫描电子显微镜SEM,恒流充电和放电以及循环伏安法CV用于分析材料的微观结构,颗粒形态和电化学性能。结果表明,Y3+的掺杂促进了锂离子的扩散通道,抑制了样品与电解质之间的副反应,并改善了样品的循环性能。

富镍LiNi_(0.8)Co_(0.1)Mn_(0.1)O_(2)正极材料改性研究进展

锂离子电池用富镍正极材料LiNi_(0.8)Co_(0.1)Mn_(0.1)O_(2)具有高能量密度、高安全性等优点。受容量衰减、循环寿命和热稳定性等方面的限制,该材料进一步的改性成为当前研究的热点。针对LiNi_(0.8)Co_(0.1)Mn_(0.1)O_(2)材料的改性研究主要集中在离子掺杂、表面包覆和结构设计等方面。离子掺杂能改善结构稳定性和电化学性能,特别是过渡金属离子的掺杂有助于延长循环寿命和提高结构稳定性;表面包覆改性可增强电化学稳定性和抗氧化性能,延长循环寿命和提高抗极化能力;结构设计可优化晶体结构、提高传导性能和缓解应力,提高循环稳定性、容量保持率和功率密度。

富镍三元正极材料的改性研究进展

富镍三元正极材料具有高能量密度和低成本等优点,是一种有前途的正极材料。然而,富镍三元正极材料存在容量衰减和热稳定性差等问题。综述了富镍三元正极材料的晶体结构特性,对三元正极材料存在的问题进行概述;总结了形貌调控、结构设计、离子掺杂和表面包覆等提升正极材料电化学性能的改性方法,重点总结了氟离子掺杂和稀土元素掺杂以及不同合成方法包覆SiO_(2)对电化学性能的影响;对未来的发展进行了总结和展望。

富镍系LiNiO_2基正极材料储存性能研究进展

锂离子电池富镍系LiNiO_2基正极材料因高容量、低成本而倍受关注,但其极差的储存性能尚未引起足够的重视。综述了富镍系LiNiO_2基正极材料储存性能的研究进展;概述了以提高富镍系LiNiO_2基正极材料储存性能所进行的各种改性研究情况;指出了制备富镍系LiNiO_2基正极材料为体相、电化学活性物质为表相的包覆型或梯度型材料是提高其储存性能的最佳途径。

浓度梯度型锂离子电池富镍氧化物正极材料

富镍氧化物正极材料因其具有高比容量、低成本、环保和无需高电压电解质的优点而备受关注。虽然Ni含量的增加有助于提高放电比容量,但也产生了阳离子混排、表界面反应和导致结构不稳定的裂纹扩展等缺点,导致富镍正极材料的循环寿命较差、热稳定性有待提升和储存性能较差,妨碍了其商业化应用。为尽可能地发挥富镍锂离子电池高容量的优势,研究人员对材料进行了多种改性,历经了离子掺杂、表面包覆、单晶材料、核壳结构、浓度梯度结构等发展阶段。本文首先对掺杂、包覆、单晶、核壳结构等几种改性手段进行了简要概述,分析了这几种方法的优势及本身固有的缺点。然后重点对浓度梯度材料进行了分析,根据其发展阶段分为富镍核加浓度梯度壳、线性浓度梯度材料、渐进式浓度梯度材料三个部分,从合成方法、改性机理及电化学性能等方面做了详细介绍。综合来看,浓度梯度材料可以从根本上解决富镍正极材料的固有缺点,相信这一技术会在富镍正极材料的实用化进程中发挥重要作用。

富镍NCM811正极材料的制备及电化学性能研究

采用高温固相反应法制备LiNi_(0.8)Co_(0.1)Mn_(0.1)O_(2)(NCM811)正极材料。利用TG-DSC、XRD、SEM-EDS、HRTEM对样品进行热分析、物相结构、微观形貌及元素组成分析,对由NCM811正极材料组装的半扣式电池进行倍率性能及长循环性能测试。结果表明,当Ni_(0.8)Co_(0.1)Mn_(0.1)(OH)_(2)前驱粉体与LiOH·H_(2)O混合物的预热温度为480℃、混锂配比为1.05∶1、煅烧温度为800℃、煅烧气氛为氧气时,半扣式电池表现出优异的倍率性能和循环性能。

锂离子电池富镍三元正极材料研究进展

作为锂离子电池正极材料,富镍三元材料Li(Ni,Co,Mn)O2(NCM)具有较高的可逆容量、结构稳定性、热稳定性,成为电动汽车领域最具前景的锂离子电池正极材料之一。本文在综述三元正极材料结构基础上,总结Ni-Co-Mn比例对正极材料放电比容量、热稳定性和容量保持率的影响,指出当前富镍三元正极材料是三元正极的重要发展方向,并综述目前富镍三元正极材料存在的主要问题,及其合成方法、掺杂改性与表面改性的研究进展,最后对富镍三元正极材料的发展前景进行了评价和展望。

锂离子电池富镍三元正极材料NCM的研究进展

正极材料作为锂离子电池的四大核心材料之一,是锂离子电池电化学性能的决定性因素。其中,富镍三元正极材料LiNi_(x)Co_(y)Mn_(1−x−y)O_(2)(NCM,x≥0.6)因其较高的比容量和卓越的倍率性能等优点被广泛关注,被认为是下一代锂离子电池中最具有发展潜力的正极材料之一。然而,富镍三元正极材料存在的循环稳定性差、热稳定性差以及安全性能低等缺点,限制了其在电动汽车和混合动力汽车等方面的大规模应用。因此,富镍三元正极材料NCM的研究对于完善当前锂离子电池体系有着重要的意义。随着材料制备方法的不断改进,富镍三元正极材料的电化学性能得到了显著的提高。本文综述了近年来富镍三元正极材料的研究进展,依据富镍三元正极材料NCM的晶体结构以及阳离子混排、循环稳定性差、材料表面残碱和表面副反应等失效机理方面展开,重点阐述了通过元素掺杂、表面包覆、掺杂包覆一体化、单晶化、构建核壳结构和浓度梯度的方法对其电化学性能的改善,并对富镍三元正极材料在锂离子电池的应用和未来的研究方向做出展望。

富镍三元层状正极材料表面残碱去除工艺:研究进展、挑战及展望

富镍LiNi_(1-x-y)Co_(x)Mn_(y)O_(2)(NCM)/LiNi_(1-x-y)Co_(x)Al_(y)O_(2)(NCA)三元层状正极材料因其比容量高、成本低等优势,被认为是最具前景的锂电池正极材料之一。但由于其对空气中H_(2)O和CO_(2)的敏感效应,表面易生成残碱化合物LiOH/Li_(2)CO_(3)(RLCs),而RLCs的存在会急剧恶化富镍三元材料热稳定性能和电化学性能,致使其大规模商业化应用面临严峻挑战。本文首先综述了RLCs的组成和形成机理,并系统概括RLCs引起的微裂纹扩展、Li^(+)/Ni^(2+)混排、界面副反应和晶格相变等材料失效机制以及常用RLCs去除策略;重点阐述去离子水洗涤、无水乙醇洗涤、溶液洗涤及后续一体化处理等三种RLCs去除工艺的研究进展及对材料结构、形貌及电化学性能的影响机理。最后,归纳总结上述溶液洗涤去除RLCs策略的特点,并对富镍NCM/NCA三元层状正极材料表面残碱去除工艺的未来研究方向进行展望。

高比能量富镍三元正极材料的研究进展

便携式电子设备在人类社会中发挥着越来越重要的作用,对高能量密度的电池的研发和性能研究更加迫切。层状富镍三元材料作为具有较高应用前景的高能量密度锂离子电池正极材料受到诸多关注。本文从富镍三元正极材料的结构和协同机理两方面介绍了电极材料的性质,从其失效机理着手介绍了其存在的相关问题,从材料的改性和结构调控等方面介绍富镍三元正极材料的研究进展。最后在此基础上对未来富镍三元正极材料的研究及其应用发展做出展望。

高镍正极材料LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_(2)的研究进展

高镍正极材料LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_(2)(NCM622)由于比容量高、价格低等优点,被认为是最有前景的正极材料之一。在介绍NCM622存在的问题的基础上,分别从合成方法、改进措施等方面进行总结,并对NCM622的未来发展进行展望。

富镍三元正极材料的改性研究进展

富镍三元正极材料随镍含量的增高伴随着循环性能差、热稳定性差、安全性能低等问题,使它的商业应用受到了一定限制。对富镍三元锂电正极材料存在的问题进行了简单的概述,重点总结和分析了对其进行改性方面的最新研究进展,并对其未来的发展方向进行了展望。

锂离子电池正极材料Li_(1.12)Ni_(0.8)Mn_(0.1)Co_(0.1)O_2的制备及电化学性能研究

采用高温固相法制备样品Lic12Ni0.8Mn0.1Co0.1O2,采用XRD （X-ray diffraction）、SEM（Scanning electron microscope）、CV （Cycle voltammograms）和充放电循环等测试分析了材料的物理化学性质及电化学性能.RD分析表明在合成温度为800℃时,所合成的产物为α-NaFeO2型的层状结构;SEM分析表明在合成温度为800℃时,产物为微小晶粒团聚成的球形颗粒.在40 mA/g和2.5～4.3V的电压范围内,其首次放电比容量为184.1 mAh/g,首次放电效率为85.9％.随着充放电次数的增多,材料的不可逆放电容量逐步减小,循环稳定性增强.循环20周后放电比容量仍能达到171.7 mAh/g,容量保持率为93.260％.测试结果表明,800℃合成的正极材料Li1.12Ni0.8Mn0.1Co0.1O2具有较高的放电比容量和优异的电化学稳定性.

磷酸锌改性提高正极材料LiNi_(0.8)Co_(0.1)Mn_(0.1)O_(2)的电化学性能

富镍正极材料LiNi_(0.8)Co_(0.1)Mn_(0.1)O_(2)(NCM811)具有低成本、可逆容量大等优势,是一种受到广泛研究的、极具商业化应用潜力的正极材料。然而高的镍含量会使电极表面结构不稳定性加剧,晶面间距降低,从而导致较差的循环性能与倍率性能。在采用共沉淀法制备纯样NCM811正极材料基础上,采用聚乙烯吡咯烷酮(PVP)辅助磷酸锌(Zn_(3)(PO_(4))_(2))包覆NCM811正极材料,XRD图谱表明,ZnO添加量(质量分数)3%时的改性样品(NCM2)的I_((003))/I_((104))值最大,c/a值较纯样的大,具有较低的Li^(+)/Ni^(2^(+))混排程度。同时,Zn^(2^(+))进入电极材料表面晶格,使晶面间距扩大,(003)平面内原子散射能力提升。X射线光电子能谱(XPS)、扫描电镜(SEM)及能谱(EDS)等表征结果表明,Zn_(3)(PO_(4))_(2)均匀包覆在正极材料颗粒表面。NCM2在0.1C电流密度下进行100次循环后的容量为191 mAh·g^(-1),容量保持率为92%,而未改性样品的容量保持率为87%。在5C电流密度下NCM2放电比容量比纯样高43%。循环伏安曲线和电化学阻抗谱结果表明,改性后正极材料电化学极化降低且Li^(+)扩散速率提高,提升了正极材料的循环性能和倍率性能。

锂离子电池富镍正极基础科学问题:前驱体高温锂化过程结构演变及调控

为合成高性能富镍正极,需采用较优的煅烧温度、煅烧时间、降温程序等锂化特定形态的氢氧化物前驱体,以可控形成具有较优晶体结构及晶粒形态的正极材料。然而,由于煅烧过程涉及参数多且变化范围大,合理设计制备具有理想结构和形态的富镍正极所需煅烧工艺仍然具有挑战性。为此,需深入理解前驱体和锂盐高温煅烧为正极过程的物相、结构、形貌等的演变方式及形成规律,以为富镍正极煅烧工艺设计及材料定向调控提供参考。本文首先介绍了前驱体高温锂化过程物相、结构演变及反应机制,包括从热力学相平衡角度简要分析的相组成变化、基于原位测试及理论计算分析的前驱体锂化过程反应机制及物相演变以及降温过程发生的显著影响富镍正极材料性能的表面重构现象。其次,介绍了前驱体锂化过程的形貌影响因素及演变方式。最后,对富镍正极煅烧过程面临的问题进行了探讨。本文系统总结了前驱体煅烧过程结构演变及调控规律,以期为相关专业人员开发富镍正极提供参考。