固相法制备LiNi_(0.25)Co_(0.5)Mn_(0.25)O_2正极材料的研究

以LiOH.H2O和Ni,Co,Mn过渡金属或其氧化物为原料,采用固相法制备了锂离子电池正极材料LiNi0.25Co0.5Mn0.25O2。对产物进行了XRD,SEM及电化学性能等测试。结果表明:过渡金属原料对所得产物性能的影响很大,在其他原料相同的情况下,以金属Mn为原料所得产物相比以MnO2为原料所得产物具有结晶程度更加完整、颗粒尺寸更大、振实密度更高、电化学性能更好等特点;以金属Ni,Co,Mn为原料所得产物的不可逆容量较低、首次放电比容量可达171.6 mAh.g-1,振实密度高达2.87 g.cm-3。

化学杂质对尖晶石LiMn_2O_4电化学性能的影响

采用去离子水清洗以及添加不同Na2SO4杂质含量的方法研究了化学杂质对尖晶石LiMn2O4材料电化学性能的影响。电感耦合等离子体发射光谱(ICP-AES)和离子色谱测试表明,水洗后材料主要杂质元素Na,S均得到有效去除;电化学测试表明,水洗后材料放电比容量得到提高,与含Na2SO4杂质LiMn2O4材料相比,水洗后材料在2C常温循环及倍率性能上都明显优于含杂质LiMn2O4材料。通过扫描电子显微镜(SEM)及能量色散谱(EDS)研究了Na,S化学杂质在电池体系中的存在形式及对材料电化学性能的影响。结果表明,Na2SO4溶解于电解液中以及由Na离子在负极还原所引起的副反应将导致电池倍率及循环性能恶化。

尖晶石锰酸锂粒度和离子改性对其循环性能的影响

以电解二氧化锰(EMD)和碳酸锂为原料采用固相法合成了尖晶石结构锰酸锂,锰酸锂和原材料电解二氧化锰的颗粒粒度和形貌具有相似性。在试验范围内,降低锰酸锂中超细颗粒,其循环稳定性得到了明显的改善;过量的锂对锰酸锂改性,随着锂加入量的增大,50℃下改性锰酸锂材料循环稳定性呈逐渐上升趋势,同时比容量有所下降。通过粒度调整、离子改性,合成了比容量为92.2mAh.g-1的改性锰酸锂材料,50℃下循环170次容量保持88%,显示出较好的循环稳定性。

高功率锂离子蓄电池制备与性能研究

以尖晶石锰酸锂为正极材料,制备了混合动力汽车(HEV)用8Ah高功率锂离子蓄电池,电池容量、质量及荷电保持性能一致性良好。性能测试结果表明:单体电池25.0C持续放电比功率达到1517W/kg;-30℃下1.0C放电容量是25℃下的90%;室温循环700周容量保持87%;电池在针刺、挤压和短路的情况下,不爆炸,不起火,具有较好的安全性;室温下电池循环过程中充放电效率接近100%,而高温下只有97%;高温下电池的充电容量和放电容量比室温下衰减快,而在充电过程中高温充电容量的变化比室温下复杂得多。

球形四氧化三锰合成锰酸锂的性能

分别以湿法沉淀的球形四氧化三锰（Mn3O4）和商业电解二氧化锰（EMD）为锰源合成锰酸锂（Li Mn2O4）。通过杂质含量分析、XRD、SEM和充放电测试等,研究锰源对产物性能的影响。以粒度为10μm的球形Mn3O4为原料合成的Li Mn2O4保留了锰源的物化特征,以1.0 C在3.00~4.35 V充放电,首次放电比容量为117.2 m Ah/g,常温、55℃高温循环100次的容量保持率分别为94.6%和91.0%,高于以EMD为原料合成的Li Mn2O4（分别为87.9%和72.9%）。循环性能的提高,与球形Li Mn2O4的粒度分布集中、比表面积小及杂质含量低有关。

锂离子电池正极材料的晶体结构及电化学性能

正极材料是锂离子电池的重要组成部分。作为提供自由脱嵌锂离子的正极材料,其晶体结构的特点决定了锂离子脱嵌路径方式的不同,并对锂离子电池的电化学性能等产生明显影响。本文根据正极材料的晶体结构和锂离子"脱嵌/嵌入"路径方式的不同,重点讨论了一维隧道结构、二维层状结构和三维框架结构正极材料的晶体结构特点、锂离子"脱嵌/嵌入"路径和其电化学性能之间的关系,主要包括一维隧道结构正极材料LiFePO4,二维层状结构正极材料LiMO2(M=Co,Ni,Mn)、Li1+xV3O8和Li2MSiO4(M=Fe,Mn)以及三维框架结构正极材料LiMn2O4和Li3V2(PO4)3。揭示了目前锂离子电池正极材料的研究现状和存在问题,并对今后的发展方向进行了评述。