以球形α-Ni_(0.8)Co_(0.2)(OH)_2制备锂离子电池正极材料LiNi_(0.8)Co_(0.2)O_2

ＬｉＮｉ０．８Ｃｏ０．２Ｏ２是很有希望取代ＬｉＣｏＯ２的新一代锤离子电池正极材料．采用控制结晶法合成球形 α－Ｎｉ０．８Ｃｏ０．２（ＯＨ）２为前驱体，与 ＬｉＯＨ·Ｈ２Ｏ混合，在７００℃通Ｏ２热处理４ｈ合成锂离子电池正极材料ＬｉＮｉ０．８Ｃｏ０２Ｏ２粉末．Ｘ光衍射分析表明合成的ＬｉＮｉ０．８Ｃｏ０．２Ｏ２粉末结晶良好，具有规整的α－ＮａＦｅＯ２层状结构．扫描电镜分析表明粉末颗粒呈球形，粒径约８μｍ．粉末的流动性好，堆积密度高．充放电测试表明，合成的 ＬｉＮｉ０．８Ｃｏ０．２Ｏ２正极材料具有优良的电化学性能：首次充电比容量为１９７ｍＡｈ·ｇ－１，放电比容量为１７４ｍＡｈ·ｇ－１，１０次充放电循环后保持初始放电比容量的９６．６％．

高密度锂离子正极材料前驱体Ni_(0.8)Co_(0.2)(OH)_2的制备

采用二次干燥的化学共沉淀法制备出了高密度锂离子正极材料前驱体Ni0.8Co0.2(OH)2,研究了反应物浓度、反应温度、滤饼含水量、以及烘干方式等因素对振实密度的影响。实验结果表明:反应温度保持50℃,NiSO4浓度为1.66mol/L,并且控制一定的滤饼含水量,可得到振实密度为2.23g/cm3的非球形Ni0.8Co0.2(OH)2粉末。XRD分析表明,采用该法所制备的一系列Ni0.8Co0.2(OH)2均为六方层状的β型结构,并且晶体结构规整。充放电测试表明以此高密度前驱体Ni0.8Co0.2(OH)2与LiNO3反应制得的LiNi0.8Co0.2O2材料具有良好的电化学性能。

高密度锂离子正极材料前驱体Ni0．8Co0．2-xAlx(OH)2的制备

采用二次干燥的化学共沉淀法制备出了Co-Al共掺杂的高密度锂离子电池正极材料前驱体Ni0.8Co0.2-xAlx(OH)2(X=0,0.05,0.1,0.15,0.2).研究了不同Co-Al的掺杂比例,NaOH溶液的浓度、滴定速率、烘干方式等因素对前驱体振实密度的影响.XRD分析表明,不同掺杂比例的Ni0.8Co0.2-xAlx(OH)2均为六方层状的β型结构,晶型结构规整.充放电测试表明以此前驱体与LiNO3反应制得的LiNi0.8Co0.15Al0.05O2材料具有良好的电化学性能.

三元正极材料前驱体Ni_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)(OH)_2洗涤工艺的试验研究

研究了以共沉淀法制备三元正极材料前驱体Ni_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)(OH)_2洗涤工艺对前驱体含硫量和含钠量的影响,提出了制备低钠硫三元正极材料前驱体的优化工艺条件。即采用一段洗碱加一段洗水的工艺处理:洗碱温度为70℃,洗碱中氢氧化钠的浓度为0.4 mol/L,洗碱量为三元前驱体质量的3倍;洗水温度为85℃,洗水量为三元前驱体质量的15倍。结果表明此工艺所得三元前驱体中硫酸根含量为1803 ppm、钠含量为46 ppm。

干燥方式对Ni_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)(OH)_2三元正极材料前驱体的影响

为研究干燥方式对Ni_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)(OH)_2三元前驱体物理性能的影响,采用了热风循环烘箱、盘式连续干燥器和回转窑干燥器三种不同的干燥方式,探讨了不同干燥方式下三元前驱体的形貌、振实密度、比表面积和粒径分布等的变化。结果表明热风循环烘箱烘干所得三元前驱体性能优于其余两种。

Ni0.6Co0.2Mn0.2(OH)2合成条件对物化性能的影响研究

利用硫酸镍、硫酸钴、硫酸锰、氨碱、氨水为原料,采用共沉淀法制备镍钴锰三元锂电池前驱体。分析了合成过程中氨水浓度、pH、温度、陈化时长、陈化后洗水量等因素对Ni0.6Co0.2Mn0.2(OH)2粒径、形貌等指标的影响,最终选出较优的工艺条件。

Al包覆三元前驱体Ni_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)(OH)_2的性能

根据非均匀成核理论,以Al_2(SO_4)_3为铝源、氨水为沉淀剂、草酸铵为络合剂,用湿法沉淀法在Ni_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)(OH)_2颗粒表面形成一层包覆膜。草酸铵的加入,能改善Al(OH)_3易团聚、包覆颗粒之间易粘连的缺点,降低包覆对材料振实密度和粒度的影响。当草酸铵与硫酸铝物质的量比为3∶1时,可形成均匀致密的包覆层。当Al含量为1%时,形成壳状包覆结构;Al含量为0.5%和0.3%时,分别形成网状和点状包覆结构。

Ni0.5Co0.2Mn0.3(OH)2启釜工艺研究

为获得质量合格的Ni0.5Co0.2Mn0.3(OH)2产品,以络合共沉淀方法制备了Ni0.5Co0.2Mn0.3(OH)2,考察了加碱量、加氨量、加水量对前期启釜,以及后续络合共沉淀稳定性的影响。结果表明,过高或者过低的加碱量、加氨量和加水量都不利于启釜以及络合共沉淀稳定性过程控制;加碱量控制在使启釜底液pH值为11~12,加氨量控制在使启釜底液中氨质量浓度为1500~2000μg/mL,加水量与反应釜体积比值为0.4~0.5,在该条件下可以合成反应周期适中、性能较高的Ni0.5Co0.2Mn0.3(OH)2产品。

锂离子电池用正极材料Li_xCo_(0.8)Ni_(0.2)O_2

在控制结晶工艺合成Co0 .8Ni0 .2 (OH) 2 的基础上制备了锂离子电池正极材料LixCo0 .8Ni0 .2 O2 。能量散射谱分析结果表明活性材料中Co、Ni元素分布均匀。由于在控制结晶合成的前驱体Co0 .8Ni0 .2 (OH) 2 中 ,Co、Ni均匀分布在M (OH) 2 中的M层 ,因此可以避免形成一般固溶体发生扩散性重组所需长时间的煅烧过程。扫描电子显微镜分析了表微观形貌的变化。X光衍射分析表明LixCo0 .8Ni0 .2 O2 为单一相的α -NaFeO2 层状结构 ,不存在其它杂相 ;晶胞参数a和c随x变化经历了由小到大再变小的过程 ;c/a则经历了一个由大到小再变大的过程。

锂离子二次电池正极材料LiAl_yCo_(0.2)Ni_(0.8-y)O_2的合成及其电化学性能研究

用固相反应法合成了锂离子二次电池正极材料LiAlyCo0.2Ni0.8-yO2(y=0,0.001,0.005,0.01,0.03),采用XRD、SEM、ICP-AES、差分计时电位法和充放电循环等对合成的材料的物理化学性质以及电化学性能进行了测试分析。结果表明所合成的产物均为α-NaFeO2型的层状结构,产物无杂质相,产物的表面形貌规则,颗粒大小均匀。实验结果证明经过Al掺杂后的材料的放电电压平台有所提高,容量也有所上升。并且随着Al含量的增加,材料在电化学充放电过程的结构稳定性在上升,因此电化学稳定性得到了提高。实验结果还表明低含量Al元素的掺杂既提高了LiNi0.8Co0.2O2的放电容量,又提高了其循环可逆性,使材料的容量保持率显著提高。

无钴镍基正极材料LiNi_(0.8)Mn_(0.2)O_2的制备及电化学性能研究

采用共沉淀法合成球形前驱体Ni（0.8）Mn（0.2）（OH）2,混合LiOH·H2O通过高温烧结制备出锂离子电池镍基正极材料LiNi（0.8）Mn（0.2）O2。通过X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、热重-差热分析（TG-DTA）以及恒电流充放电测试对材料进行表征,研究了烧结温度和烧结气氛对材料结构、形貌和电化学性能的影响。结果表明：800℃纯氧气氛（0.6L/min）下煅烧12h合成的材料晶型完整,是典型的六方晶系α-NaFeO2型结构;SEM测试显示材料平均粒径在10μm左右;电化学性能测试显示材料在25℃、2.75-4.20V、0.2C充放电条件下,首次放电比容量达173.6mAh/g,循环95次后,容量保持率达90.73%。

电解Co_(0.2)Ni_(0.8)合金制备LiCo_(0.2)Ni_(0.8)O_2的研究

利用电解钴镍合金制得Co0.2Ni0.8（OH）2中间产物,然后根据钴镍含量与LiOH·H2O固相反应制得了LiCo0.2Ni0.8O2。通过X光衍射和扫描电镜测试表明,所得的锂离子正极材料LiCo0.2Ni0.8O2结构纯正,粒度分布集中;对其进行充放电实验表明,放电容量比较高,首次放电容量达到156mAh/g,循环20次后容量仍保持在146mAh/g。该法可大大降低制备锂离子正极材料的生产成本,具有十分广阔的应用前景。

合成条件对LiCo_(0.2)Ni_(0.8)O_2正极材料结构与性能的影响

对LiCo0.2Ni0.8O2正极材料的合成条件进行了研究.实验表明,该材料在空气气氛中合适的合成温度为700℃,反应时间为12 h,在该反应条件下正极材料晶体结构有序化程度及晶体结构完善性均比较理想,其电化学性能较好.在通氧条件下制备得到的正极材料LiCo0.2Ni0.8O2具有良好的电化学性能,其初始放电容量175mAh／g,经过50次充放电循环后放电容量为153 mAh／g,而且正极材料中锂离子的扩散系数有了较大的增加,这有利于正极材料中锂离子的迁入和脱嵌,因此LiCo0.2Ni0.8O2正极材料具有良好的充放电循环性能.

LiNi_(0.8)Co_(0.2)O_2的合成和电化学性能研究

在氧气气氛下,以乙酸盐为原料,以柠檬酸为螯合剂,用溶胶凝胶法制备出了锂离子电池正极材料LiNi0.8Co0.2O2。研究了不同合成温度和Li/(Ni+Co)配比对材料的结构和电化学性能的影响。XRD检测结果表明:合成温度为750℃、合成时间为18h、Li/(Ni+Co)=1.10的正极材料LiNi0.8Co0.2O2具有完整的晶型结构;充放电性能测试结果表明,该材料在0.5C下,首次充放电容量分别为230.0m Ah/g和192.6m Ah/g,首次充放电效率为83.73%,经过50次循环仍有170.5m Ah g/,容量保持率为90.87%。

(1-x)(Ni_(0.4)Zn_(0.6))Fe_2O_4+x(Ni_(0.8)Zn_(0.2))O铁氧体的微观结构与电磁特性

对 ( 1 - x) ( Ni0 .4 Zn0 .6) Fe2 O4 + x( Ni0 .8Zn0 .2 ) O铁氧体的 X射线衍射、体积密度、直流体电阻率、磁导率温度谱和频率谱等测试数据进行比较分析发现 :当 x≤ 0 .0 5时 ,铁氧体为单纯的尖晶石相 ,尖晶石晶格中少量氧缺位存在有利于促进晶粒的生长 ,提高铁氧体初始磁导率和致密度 ;当 x>0 .0 5时 ,铁氧体为尖晶石和石盐石两相复合体 ,非磁性石盐石相 ( Niy Zn1- y)O( y<0 .8)在晶界处的存在极大地减缓了晶粒的生长速度 ,促进了晶粒细化 。

Li[Li_(0.2)Ni_(0.2)Mn_(0.6)]O_2富锂正极材料的制备及性能研究

通过液相法制得了球形Ni(OH)2,再与Mn(NO3)2、CH3COOLi通过固相法制备了富锂正极材料Li[Li0.2Ni0.2Mn0.6]O2。通过X射线衍射光谱法(XRD)、扫描电子显微镜法(SEM)、粒度分析仪、循环伏安、交流阻抗以及充放电测试对样品的结构、形貌和电化学性能进行了表征。结果表明,合成温度为900℃时,材料结晶度高,阳离子混排程度低,颗粒表面光滑均一;在20 m A/g时,首次放电比容量为174.02 m Ah/g,在60 m A/g的高倍率放电条件下比容量仍可达到80.56m Ah/g。

LiMn_xCo_(0.2)Ni_(0.8-x)O_2的物理性质与电化学性能相关性研究

通过氢氧化物共沉淀制备前驱体的方法合成了一系列具有层状结构的锂离子电池正极材料LiMnxCo0.2Ni0.8-xO2。采用XRD、XPS和恒流充放电等测试手段研究了Mn含量变化对正极材料LiMnxCo0.2Ni0.8-xO2的物理性质与电化学性能的影响。研究结果表明,Mn含量的增加会引起元素O和Ni的氧化态降低,使得Ni由+3逐渐转变为+2,而Mn的氧化态却始终保持+4不变。尽管Mn含量的增加会使材料的充放电比容量有所降低,但是材料的结构稳定性和热稳定性会得到改善。XRD测试结果表明样品LiMnxCo0.2Ni0.8-xO2(0≤x≤0.5)都具有标准的a-NaFeO2层状结构(空间群:R3m,166)。此外,从Mn含量的变化引起的样品晶胞参数的变化表明,当0≤x≤0.25时LiMnxCo0.2Ni0.8-xO2可能形成的是假固溶体,当Mn含量由0.3增加到0.5时形成的是真固溶体。

球形Li[Ni_(0.8)Co_(0.1)Mn_(0.1)]O_2的合成及性能研究

采用氨配合氢氧化物共沉淀法合成了前驱体[Ni0.8Co0.1Mn0.1](OH)2,并对其合成工艺进行了研究。经过高温焙烧制备了锂离子电池正极材料Li[Ni0.8Co0.1Mn0.1]O2,研究了焙烧温度对其形貌及性能的影响。实验表明,水浴恒温50℃同时氮气保护下,控制溶液pH=11.0,氨水与金属盐浓度比为0.5:1,搅拌速度为800r/min时,能够合成出粒径均一、高振实密度的球形前驱体;在氧气气氛下,焙烧温度为800℃时,制备出球形形貌、粒径约为12μm的正极材料。其模拟电池在18mA/g的电流密度下首次放电比容量达到187.9mAh/g,循环20次容量保持率为90.0%。

容量型锂离子电池正极材料LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2的合成

采用共沉淀法合成Ni_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)(OH)_2前驱体,将前驱体和LiOH混合均匀后经高温煅烧合成了锂离子电池正极材料LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2,并对其进行电化学性能检测。试验表明,制备的电池在电压2.8～4.3V(vs.Li/Li+)区间内,0.1C倍率下的首次库伦效率为88.4%;在1C倍率下循环100次后,放电比容量为157.7mAh/g,容量保持率为96.6%。

Mn含量对正极材料LiMn_xCo_(0.2)Ni_(0.8-x)O_2的结构与电化学性能的影响

通过共沉淀法合成了具有层状结构的锂离子电池正极材料LiMnxCo0.2-Ni0.8-xO2。采用XRD、XPS和恒流充放电等测试手段研究了Mn含量变化对正极材料LiMnxCo0.2Ni0.8-xO2的物理性质与电化学性能的影响。结果表明:Mn含量的增加会引起元素O和Ni的氧化态降低,使得Ni由+3价逐渐转变为+2价,而Mn的氧化态却始终保持+4价不变;尽管Mn含量的增加会使材料的充放电比容量有所降低,但是材料的结构稳定性和热稳定性会得到改善。XRD测试结果表明样品LiMnxCo0.2Ni0.8-xO2(0≤x≤0.5)都具有标准的-αNaFeO2层状结构。此外,从Mn含量的变化引起的样品晶胞参数的变化表明,当0≤x≤0.25时LiMnxCo0.2Ni0.8-xO2可能形成的是假固溶体,当Mn含量由0.3增加到0.5时形成的是真固溶体。