热处理对Mg-3Sn-2Al-1Zn-5Li合金耐蚀性能的影响

对Mg-3Sn-2Al-1Zn-5Li合金进行了不同方式的热处理。利用电化学测试研究了不同热处理状态合金在3.5%NaCl溶液中的腐蚀电化学行为,并通过扫描电镜、能谱以及X射线衍射分析了合金腐蚀形貌及腐蚀产物的成分。结果表明:经固溶处理和时效处理后,合金的耐蚀性能有所提高,并且固溶态的Mg-3Sn-2Al-1Zn-5Li合金有着最佳的耐蚀性能;合金的腐蚀特征为丝状腐蚀,腐蚀产物主要为Mg(OH)_(2)。

固态电解质Li_(1+x)Al_(x)Ti_(2-x)(PO_(4))_(3)中Li+的迁移特性

Li_(1+x)Al_(x)Ti_(2-x)(PO_(4))_(3)(LATP)是一种颇具前景的NASICON型锂离子固态电解质.本文通过第一性原理计算研究了不同Al掺杂浓度(x=0.00,0.16,0.33,0.50)对LATP的结构特性、电学特性以及Li^(+)迁移特性的影响.结果表明,Al能够稳定掺杂进入LiTi2(PO4)3(LTP)的晶体结构当中.当Al掺杂浓度x=0.16时,Li—O键的平均键长最长,成键强度最弱,而Ti—O键强度随Al掺杂浓度变化不大.Al掺杂浓度对LATP带隙的影响不大,但Al附近的O原子聚集了更多的负电荷,形成AlO6极化中心.Li^(+)不同的迁移方式(空位迁移、间隙位迁移和协同迁移)在Al掺杂浓度不同时展现出复杂的能垒变化,Li^(+)在空位迁移中迁移势垒随Al掺杂浓度的增大而升高,而在间隙位迁移中Li^(+)的迁移势垒变化相反,由于协同迁移中涉及空位和间隙位两种位点,Li^(+)的迁移势垒表现为随Al掺杂浓度的升高先降低后升高的复杂变化.当x=0.50时,LATP具有最低的Li^(+)迁移势垒0.342 eV,这个势垒值是间隙位迁移的结果.因此,通过改变Al掺杂浓度,可改变间隙Li^(+)浓度及迁移通道结构,进而调节Li^(+)的迁移性能,提高LATP中的Li^(+)导电性能.

锂离子电池正极材料LiCo_(1/3)Ni_(1/3)Mn_(1/3)O_2

镍钴锰三元材料作为锂二次电池正极材料是目前国内外研究热点。综述了三元材料近几年国内外的研究状况,重点介绍了LiCo1/3Ni1/3Mn1/3O2材料的结构与电化学性能的内在联系,探讨了不同制备方法及不同元素的掺杂改性对材料的影响,讨论了LiCo1/3Ni1/3Mn1/3O2正极材料的应用前景。

Li(Mn_(1/3)Ni_(1/3)Co_(1/3))_(1-y)M_yO_2(M=Al,Mg,Ti)正极材料的制备及性能

采用液相共沉淀合成锰镍钴氢氧化物前驱体，在前驱体中掺入元素M（M=Al，Mg，Ti），与锂结合生成Li（Mn1／3Ni1／3Co1／3）0.98M0.02O2材料，结果表明掺杂可有效提高材料的循环性能。X射线衍射结果表明：随掺钛量增大（0≤y≤0．15），晶格畸变增大，半高宽变大，晶粒粒径增大；其中掺钛量y=0．1的材料电化学性能表现最好，以20mA／g电流充放电，在2．5～4．6V电压区首次放电容量可达215mA·h／g。

废旧锂电池中镍钴锰的回收及正极材料LiCo_(1/3)Ni_(1/3)Mn_(1/3)O_2的制备

本文以废旧锂电池为原料,经过解体分选、硫酸浸出、除杂净化等一系列工序,回收得到含镍钴锰的混合溶液,采用氢氧化物共沉淀法制备LiCo1/3Ni1/3Mn1/3O2正极材料。分别采用XRD,TG/DSC,SEM对其进行表征,并通过恒电流充放电测试和循环性能测试对材料的电化学性能进行分析。结果表明,合成得到的LiCo1/3Ni1/3Mn1/3O2正极材料具有典型的层状结构,并呈现球形或类球形的形貌。在0.1C,电压范围为2.75～4.3 V的条件下,经恒流充放电测试,它的首次放电容量为136.5 mAh.g-1,经过30个循环后,放电容量为124.9 mAh.g-1,容量保持率高达91.5%,表现出较优异的电化学性能。

高倍率性能锂离子电池Li[Ni1/3Co1/3Mn1/3]O2正极材料的制备及其电化学性能

采用改进的碳酸盐共沉淀与高温固相法相结合的方法制备出了高倍率性能的锂离子电池正极材料Li[Ni1/3Co1/3Mn1/3]O2,通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、循环伏安扫描(CV)、电化学阻抗谱(EIS)和电化学性能测试等手段对材料进行表征.结果表明,该方法制备的材料具有良好的α-Na Fe O2型层状结构(R3m(166)),一次粒径平均大小为157 nm,二次颗粒成球形.同传统碳酸盐制备得到的材料相比,该材料具备良好的倍率性能和循环性能,在2.7-4.3 V电压范围内,0.1C(1.0C=180 m A?g-1)倍率下,首次放电比容量为156.4m Ah?g-1,库仑效率为81.9%.在较高倍率下,即0.5C、5.0C和20C时,其放电比容量分别为136.9、111.3、81.3m Ah?g-1.在1C倍率下100次循环容量保持率为92.9%,高于传统共沉淀法得到的材料(87.0%).

LiOH-LiNO3低共熔混合锂盐体系合成LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2

利用低共熔组成的0.38LiOH·H2O-0.62LiNO3混合锂盐体系,与钴、镍、锰的氢氧化物在低温下自混合,无需前期研磨和后续洗涤,直接制备出锂离子正极材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2.X射线衍射分析结果表明,合成的LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2结晶度高,具有规整的层状α-NaFeO2结构,扫描电镜显示产物颗粒均匀,振实密度高达2.87g·cm-3.XPS分析结果表明,合成的样品中Ni、Co、Mn的价态分别是2+、3+、4+.充放电测试表明,材料具有良好的电化学性能,首次放电比容量为160mAh·g-1,循环50次后,材料的电化学性能没有明显的衰减.

LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2正极材料的制备与倍率性能研究

在碳酸盐共沉淀法中引入超声波技术,合成锂镍钴锰前驱体,然后通过高温煅烧制备了LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2正极材料,采用扫描电镜(SEM)、X射线能谱(EDS)、X射线衍射(XRD)、差示量热扫描(DSC)、循环伏安法(CV)及充放电测试等手段对材料进行了表征。结果表明,材料在700～1000℃下均能形成六方层状α-NaFeO2结构,其晶体有序化程度随着煅烧温度的升高而升高。SEM分析显示材料颗粒分散非常均匀,平均粒径约200nm。在2.8～4.3V,0.1C下,900℃煅烧得到的材料首次放电比容量达156.3mAh.g-1。而在1C、2C、5C,10C下,其放电比容量仍分别为137.8、129.3、114.4、95.5mAh·g-1,在前5次循环后容量基本保持不变,在1C下前40次循环的容量保持率为96%。该材料显示了良好的倍率性能。DSC结果表明,在同样充电至4.2V的条件下,LixNi1/3Co1/3Mn1/3O2的热稳定性能优于LixMn2O4和LixCoO2。

高温固相法合成LiNi_(1/3)Mn_(1/3)Co_(1/3)O_2及其性能研究

采用高温固相法合成出层状锂离子电池正极材料LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2。通过XRD、ICP、SEM和电化学测试手段对产物的结构、组成、形貌及电化学性能进行了研究。XRD结果表明此方法合成的LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2具有标准的α-NaFeO2型层状结构,SEM照片显示颗粒粒径大约在500nm左右,粒径分布较窄。以20mA·g-1电流密度放电,充放电电压在2.8～4.4V之间,其首次放电比容量为170mAh·g-1,40次循环容量保持率为85.3%。进一步加入石墨导电剂后,同样条件下首次放电比容量变为179mAh·g-1,50次循环容量保持率为89.6%。容量衰减主要发生在前10次循环。XRD和SEM测试表明循环初期容量衰减的原因是由材料本体结构变化和界面反应共同作用的结果。

层状LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2正极材料合成及电化学性能

首次提出以碳酸盐为沉淀剂,采用共沉淀法制备Ni1/3Co1/3Mn1/3CO3前驱体,再和锂源混合高温固相合成了锂离子蓄电池层状LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2正极材料。采用X射线衍射(XRD)和电子扫描电镜(SEM)对Ni1/3Co1/3Mn1/3CO3前驱体和LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2正极材料的结构及形貌进行了表征,SEM测试表明LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的形貌近似为球形,且颗粒分布均匀。并对其进行了充放电性能和循环伏安研究,实验结果表明:LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2在25℃、2.5"4.6V电压范围,0.1C倍率下,首次放电比容量达182.97mAh/g。

碳包覆改性制备高倍率性能的锂离子电池正极材料LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2

采用碳酸盐共沉淀-高温固相法制备了一系列表面碳包覆改性(w=1.0%,2.0%,3.0%)的LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2正极材料,借助X射线衍射(XRD)分析、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、电化学阻抗谱(EIS)和恒电流充放电测试等表征手段对材料的晶体结构、微观形貌和电化学性能进行了较系统的研究。结果表明,碳成功地包覆在了材料颗粒的表面,碳包覆改性后的材料具有良好的α-Na Fe O2结构(空间群:R3m),且随着包碳量的增加,一次颗粒平均尺寸逐渐增大(从177 nm增至209 nm)。表面的无定形碳层可以提高材料的电子导电率,减少电极材料与电解液的副反应,故而碳包覆材料的电化学性能都有了一定程度提升。包覆碳量为2.0%的样品高倍率和长循环性能最好,在2.7~4.3 V,1C下循环100次后,容量保持率为93%;在0.1C、0.2C、0.5C、1C、3C、5C、10C和20C时的放电比容量分别为:155、148、145、138、127、116、104和96 m Ah·g-1。在超高倍率50C(9 A·g-1)时,其放电比容量还能达到62 m Ah·g-1(原始LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2材料仅为30 m Ah·g-1),倍率性能十分优异。

层状LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2正极材料的多元掺杂改性

采用共沉淀法制备锂离子电池掺杂型层状LiNi1/3Co1/3Mn1/3-xMxO2(M=Mg、Al、Cr)正极材料。采用X射线衍射、扫描电镜、充放电实验和交流阻抗实验对LiNi1/3Co1/3Mn1/3-xMxO2正极材料的结构、形貌、电化学性能以及动力学参数进行表征。结果表明:当掺杂量x=0.05时,Mg2+、Al3+掺杂的正极材料在2.8～4.3V、0.1C下的首次放电比容量分别为139.2、151.6mA·h/g,20次循环后的容量保持率分别为98.8%和96.7%;掺杂Mg2+或Al3+均能提高LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的交换电流密度和锂离子扩散系数。结合实验结果和掺杂离子的离子半径和化学稳定性,解释了掺杂离子在LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2晶格中的占位及其在充放电过程中的作用。

锂离子电池正极材料Li(Ni_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2的研究进展

综述了锂离子电池正极材料Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)O2的研究现状。对该材料结构、合成方法、电化学性能及热力学稳定性的研究进展作了较为详细的介绍,并对它的发展进行了展望。

高密度非球形和球形LiNi1／3Mn1／3Co1／3O2的合成和性能比较

利用二次干燥法和共沉淀法分别制备出了非球形的Ni1/3Co1/3Mn1/3OOH前驱体和球形Ni1/3Co1/3Mn1/3(OH)2前驱体,并分别和LiNO3混合烧结合成高密度非球形和球形的锂离子正极材料Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)O2.XPS分析表明,二次干燥法制备的非球形Ni1/3Co1/3Mn1/3OOH前驱体其过渡金属Ni,Co和Mn的价态分别是+2,+3和+4,而共沉淀法制备的球形Ni1/3Co1/3Mn1/3(OH)2前驱体其各金属价态为+2;X射线衍射分析表明,非球形的Ni1/3Co1/3Mn1/3OOH前驱体比球形的前驱体具有较高的活性,能够在低温下合成出Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)O2,而且制备的产物结晶度高,具有规整的层状α-NaFeO2结构,扫描电镜显示制备的非球形产物颗粒均匀,颗粒间隙小,振实密度高达2.95g·cm-3,远高于球形的振实密度2.35g·cm-3;充放电实验表明,由非球形前驱体制备的Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)O2其充放电性能和循环性能以及体积比容量均高于球形正极材料.

锂离子蓄电池正极材料LiCo_(1/3)Ni_(1/3)Mn_(1/3)O_2的安全性能

用LiCo1/3Ni1/3Mn1/3O2(L333)作为正极材料,MCMB(中间相炭微球)作为负极材料,制成AA型锂离子蓄电池。对电池进行了热稳定性、过充、短路、穿钉等安全性测试。实验结果表明,L333具有良好的热稳定性和优异的耐过充性,在短路和穿钉实验中也可以满足安全性的要求。L333正极材料资源丰富、价格较低、高温和安全性能优良,是锂离子动力电池有优势的正极材料。

Li(Ni_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3))_(1-2x)Mg_xAl_xO_2的合成与电化学性能

采用溶胶-凝胶法在900!于空气中煅烧合成了层状复合掺杂型正极材料Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)1-2xMgxAlxO2(x=0,0.01,0.02,0.05)。通过X-射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和电化学测试等研究了掺杂元素对Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)O2的结构和电化学性能的影响。结果表明,适量Mg、Al掺入Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)O2后降低了材料的阳离子混排程度,且晶胞参数随着掺杂量的增加而增加。合成材料颗粒分布比较均匀,平均粒径约为0.5mm。在充放电倍率为0.1C和电压范围为3.0"4.3V的条件下,与未掺杂样品相比,Mg-Al复合掺杂的样品具有更好的电化学性能和容量保持率。当x#0.02时,复合掺杂样品的首次放电容量和库仑效率分别为153mAh/g和93.0%,20个循环后容量保持率达93.4%。因此Mg-Al复合掺杂锂离子电池正极材料Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)1-2xMgxAlxO2是很有前景的。

Li(Ni_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3))O_2正极材料的电化学性能

用共沉淀法制备出(Ni1/3Co1/3Mn1/3)(OH)2,与LiOH·H2O混合后,在900℃下焙烧12 h,得到锂离子电池正极材料Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)O2.在2.70～4.35 V,电流为40 mA/g时,循环性能稳定.当截止电压升高到4.60 V时,容量可达190 mAh/g.循环伏安实验表明,材料的结构在循环过程中保持稳定.

超声喷雾热分解制备锂离子电池正极材料LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2及表征

采用超声喷雾热分解工艺合成了球形锂离子电池正极材料LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2.考察了不同前驱溶液对粉体形貌的影响,用喷雾热分解过程机理分析了形貌差异的原因,另外研究了不同的后处理烧结时间对样品电化学性能的影响.试验结果表明,采用硝酸盐溶液经喷雾热分解制备的前驱体在900℃烧结6h可以得到电化学性能优良的正极材料,在3.0～4.3V电压区间里,首次放电容量达157.7mAh/g,40次循环后容量仍保持146.6 mAh·g^(-1).

纳米MgO掺杂改善LiNi(1/3)Co(1/3)Mn(1/3)O2正极材料

将氢氧化物共沉淀法制备的(Ni_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3))(OH)_2在500℃热处理5 h得到具有尖晶石结构、纳米尺寸的氧化物M_3O_4(M=Ni_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)).将其与LiOH及不同量的纳米MgO混合均匀,并在850℃热处理24 h制备了Li(Ni_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3))_(1/x)Mg_xO_2(x=0,0.01,0.02,0.03,0.04,0.05)正极村料.随着Mg掺杂量的增大,正极材料的晶胞参数增大;少量的Mg掺杂增大了锂离子的扩散系数,而过度掺杂却使锂离子扩散系数有所降低,其中Li(Ni_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3))_(0.98)Mg_(0.02)O_2的锂离子扩散系数最大,其脱出和嵌入扩散系数分别为D_(Li-dein)=29.20×10^(-11)cm^2·S^(-1)和D_(Li-in)=4.760×10^(-11)cm^2·s^(-1);其以3C倍率充放电的平均放电比容量为139.3 mAh·g^(-1),比未掺杂的原粉约高9.5 mAh·g^(-1);另外其循环性能也得到了大幅度改善.

不同金属离子价态的前驱体制备球形LiNi1/3Mn1／3Co1／3O2的性能比较

利用共沉淀法和控制结晶氧化法在不同条件下分别制备出低价态球形Ni1/3Co1/3Mn1/3(OH)2和高价态球形Ni1/3Co1/3Mn1/3OOH前驱体,并分别和LiOH·H2O在不同温度烧结合成出球形锂离子正极材料Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)O2。XPS分析表明,制备的高价态球形Ni1/3Co1/3Mn1/3OOH前驱体其过渡金属Ni、Co和Mn的价态分别是2+,3+,4+。XRD分析表明,高价态球形Ni1/3Co1/3Mn1/3OOH前驱体比低价态球形Ni1/3Co1/3Mn1/3(OH)2前驱体具有较高的活性,能够在低温下合成出Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)O2,而且制备的产物结晶度高,阳离子混排程度小,具有规整的层状α-NaFeO2结构。充放电实验表明,由高价态球形Ni1/3Co1/3Mn1/3OOH前驱体制备的Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)O2具有优良的充放电性能和循环性能。