高容量无钴富锂锰Li_(1.2)Mn_(0.6)Ni_(0.2)O_(2)正极材料的制备

低钴、无钴化正极材料具有低成本、改善电池性能、缓解钴资源紧张的优势,可适应未来高性能低成本锂离子电池发展需求。本文研究如何制备高容量无钴富锂锰Li_(1.2)Mn_(0.6)Ni_(0.2)O_(2)正极材料,探究反应pH值、络合剂、加料方式、陈化时间对前驱体制备的影响,以及合成阶段温度对Li_(1.2)Mn_(0.6)Ni_(0.2)O_(2)正极材料的影响。实验结果表明,前驱体制备的优化条件为:pH为11、络合剂氨水浓度为0.5mol/L、加料方式为“部分氨水调底液pH为11,部分氨水调金属盐溶液pH为7,剩余氨水与金属盐溶液、沉淀剂并流加入”的加料方式、陈化时间为8h。合成Li_(1.2)Mn_(0.6)Ni_(0.2)O_(2)正极材料最佳温度为950℃。优化条件制备的Li_(1.2)Mn_(0.6)Ni_(0.2)O_(2)正极材料在0.2C,2.0~4.8V条件下获得了347.2mA·h/g的高容量,放电效率78.6%,10次循环容量保持率98.3%,显示了较好的电性能。

Fe/Ni比对Li_(1.2)Fe_(0.2-x)Ni_(0.1+x)Mn_(0.5)O_(2)纳米颗粒电化学性能的影响

通过调整化学组成x(x为0、0.05、0.1),采用自蔓延燃烧合成了不同Fe/Ni比的前驱体,经700℃高温煅烧合成出纳米Li_(1.2)Fe_(0.2-x)Ni_(0.1+x)Mn_(0.5)O_(2)材料。XRD分析表明随着Fe/Ni比增大,材料的晶体结构由α-NaFeO_(2)层状结构向单斜C2/m结构过渡,晶系对称性降低。x=0.05时(Fe/Ni比为1:1),Li_(1.2)Fe_(0.2-x)Ni_(0.1+x)Mn_(0.5)O_(2)纳米材料(LFNMO-1F1N)具有良好的α-NaFeO2层状结构和更完整的层状程度,晶粒尺寸为10.96nm。SEM分析表明LFNMO-1F1N为分布均匀的纳米颗粒,粒径范围38~62 nm。恒电流测试结果表明,在0.1C倍率下,LFNMO-1F1N的首次可逆容量高达258.9 mAh·g^(-1),远高于LFNMO-2F1N(191.6 mAh·g^(-1))和LFNMO-1F2N的可逆容量(155 mAh·g^(-1)),在2C倍率下的可逆容量仍有138.4 mAh·g^(-1)。在1C倍率下充放电循环100次后,可逆容量仍有122.6mAh·g^(-1),保持率为78.6%。研究结果表明,当Fe/Ni比为1:1时,Li_(1.2)Fe_(0.15)Ni_(0.15)Mn_(0.5)O_(2)纳米颗粒具有最大的可逆比容量、最佳倍率与循环性能。

通过络合法实现锰基前驱体的可控制备

文章主要就氨比对富锂正极材料Li_(1.2)Mn_(0.6)Ni_(0.2)O_(2)的前驱体制备及其成品性能的影响进行了研究,指出氨水作为络合剂,有利于锰基前驱体形成规则形貌,从而使成品性能更优。