LiNi_(0.5-x)Al_(2x)Mn_(1.5-x)O_4的制备、结构及电化学特征

采用喷雾干燥法合成了LiNi0.5-xAl2xMn1.5-xO4(0≤2x≤0.15)正极材料,研究Al掺杂对LiNi0.5Mn1.5O4材料结构与电化学性能的影响.通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、电感耦合等离子体-原子发射光谱(ICP-AES)、傅里叶红外光谱(FTIR)、循环伏安(CV)和充放电测试等手段对其结构及电化学性能进行表征.结果表明,Al取代Ni和Mn使材料的晶体结构发生了转变,空间群由P4332转变为Fd3m,同时增大了锂离子的扩散速率,提高了材料的倍率性能.在室温下,LiNi0.4 5Al0.1Mn1.45O4表现了最好的倍率性能,当放电电流为0.5 C时,放电容量为126 mA.h/g,当放电电流增加到5 C时,放电容量为109 mA.h/g,保持率达到了87%.此外,Al取代Ni和Mn有效降低了材料在高温下的Mn溶解量,从而有效改善了材料在高温大倍率下的循环性能.LiNi0.45Al0.1Mn1.45O4材料在50℃,倍率为3 C时,放电容量为121.7mA.h/g,循环50次后,仍可保留初始容量的94%.

层状LiNi_(0.5-x)Co_(2x)Mn_(0.5-x)O_2正极材料的合成和电性能

采用共沉淀-喷雾造粒法制备前驱体,于700℃在空气中煅烧20h合成出层状LiNi0.5-xCo2xMn0.5-xO2正极材料,研究了不同掺钴量对材料的结构和电化学性能的影响,并用X射线衍射光谱法(XRD)、扫描电子显微镜法(SEM)及电性能测试考察了所得材料的结构、形貌与电化学性能。XRD分析表明,LiNi0.5-xCo2xMn0.5-xO2具有α-NaFeO2层状结构,Co3+的掺入可促进层状结构的生成,有效减少阳离子混排。电性能测试结果显示,LiNi0.5-xCo2xMn0.5-xO2随着掺钴量的增大,放电容量提高,循环性能变好。样品LiNi0.35Co0.3Mn0.35O2表现出最好的电化学性能,其首次放电效率充放电效率达90%,首次放电比容量为172.8mAh/g,40次循环容量无明显衰减。

球形LiNi_(0．5-x)Co_(2x)Mn_(0．5-x)O_2的合成及其电化学性能

以化学共沉淀法制备的球形Ni_(0.5-x)Co_(2c)Mn_(0.5-x)CO_3(x=0.075,0.1,1/6)为前驱体合成了球形锂离子电池正极材料LiNi_(0.5-x)Co_(2x)Mn_(0.5-x)O_2(x=0.075,0.1,1/6),研究了钴含量对LiNi_(0.5-x)Co_(2x)Mn_(0.5-x)O_2的物理性能和电化学性能的影响.SEM研究表明,球形LiNi_(0.5-x)Co_(2x)Mn_(0.5-x)O_2由许多一次颗粒构成,随着钴含量的增加,产物中一次颗粒增大.XRD分析表明,LiNi_(0.5-x)Co_(2x)Mn_(0.5-x)O_2均为具有层状结构的纯相物质.电化学性能测试结果显示,LiNi_(0.5-x)Co_(2x)Mn_(0.5-x)O_2随着钴含量的增加,材料的充放电容量提高,且循环性能变好:0.2C倍率下、2.7～4.3V的电压范围内,LiNi_(0.425)CO_(0.15)Mn_(0.425)O_2的放电比容量为145mAh·g^(-1)、LiNi_(0.4)CO_(0.2)Mn_(0.4)O_2为150mAh·g^(-1)、LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2为158mAh·g^(-1),循环50周期后LiNi_(0.425)CO_(0.15)Mn_(0.425)O_2和LiNi_(0.4)Co_(0.2)Mn_(0.4)O_2的容量衰减率在3%以内,LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2容量无衰减.交流阻抗测试结果表明,随着钴含量的增加,材料阻抗值减小.

钴含量对锂离子电池正极材料的性能影响

采用共沉淀-喷雾法合成出层状LiNi0.5-xCo2xMn0.5-xO2(x=0,0.075,0.15)正极材料,研究了不同掺钴量对材料的结构和电化学性能的影响,并用XRD、SEM及电性能测试考察了所得材料的结构、形貌与电化学性能;XRD分析表明,LiNi0.5-xCo2xMn0.5-xO2具有α-NaFeO2层状结构,Co3+的掺入可促进层状结构的生成,有效减少阳离子混排。电性能测试结果显示,LiNi0.5-xCo2xMn0.5-xO2随着掺钴量的增大,放电容量提高,循环性能变好;样品LiNi0.35Co0.3Mn0.35O2表现出最好的电化学性能,其首次放电效率充放电效率达90%,首次放电容量为172.8 mAh/g,40次循环容量无明显衰减。