二氟磷酸锂改善LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_2电池的高温性能

将二氟磷酸锂(LiPO_2F_2)作为添加剂来改善LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_2电池高温贮存性能。相对于没有添加LiPO_2F_2的电池,电解液中添加1%LiPO_2F_2的电池在高温60℃下贮存14 d,容量保持率提高6.05%,容量恢复率提高6.01%,并能抑制电池高温产气。采用电化学交流阻抗谱测试电池高温贮存前后的阻抗行为,用SEM、X射线光电子能谱(XPS)对电极表面进行分析,发现LiPO_2F_2能够在正极表面形成热稳定性好且可降低界面阻抗的固体电解质相界面(SEI)膜。

锂离子电池正极材料LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_2的LaF_3包覆改性研究

通过沉淀法对高镍LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_2正极材料进行了LaF_3包覆,采用了X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱仪(EDS)、恒流充放电测试和电化学交流阻抗(EIS)对材料的结构、形貌、成分和电化学性能进行了表征,系统的研究了LaF_3包覆对材料的性能影响。结果表明,LaF_3在Li Ni0.6Co0.2Mn0.2O2材料表明形成了均匀的包覆层,LaF_3包覆后未影响主体材料的晶体结构。LaF_3包覆后的材料倍率性能和循环性能均优于未包覆的原材料。在3.0~4.6 V电压范围和170 m A·g-1的电流密度下循环100周后,包覆量为1.0 wt%的材料容量保持率为84.6%,而未包覆的材料容量保持率仅为66.7%。包覆层的存在避免了电解液和主体材料的直接接触,减少了电解液的氧化和HF的腐蚀,稳定了材料的结构,极大的减小了电极极化程度,从而提高了材料的电化学性能。

锂离子电池正极材料LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_2的研究进展

高镍三元正极材料LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_2因具有高能量密度和相对较低成本等优点,有望被广泛应用于汽车动力电池,受到科研工作者的广泛关注。现阶段的研究主要集中在解决该材料的循环稳定性、倍率性能以及高温性能。通过文献调研,从合成方法、离子掺杂和表面包覆3个方面较全面的分析和总结了近期对LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2材料的主要研究成果,重点讨论了不同合成条件和处理方式对该材料循环稳定性、倍率性能以及高温性能的作用和影响。

锂离子电池正极材料LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2的合成及其高温容量衰减研究

采用共沉淀-高温固相烧结法合成了富镍型三元复合正极材料LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2.恒流充放电测试表明,材料在3.0～4.4 V下0.2C放电容量达到179.2 mAh.g-1,但在55℃下经历100次充放电循环后发生急剧的容量衰减.电化学交流阻抗谱、X射线光电子能谱和原子发射光谱等实验表明,在高温高电压下,电解液与LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2电极材料之间的副反应加剧,导致过渡金属原子溶出,该材料局域结构被破坏.同时,电极材料表面还沉积了高阻抗的LiF/MFx层,使得在电极的充放电过程中电荷转移阻抗和Li+扩散阻抗不断增加,以致电池容量急剧衰减.

采用硫酸-还原剂浸出工艺从废旧锂离子电池中回收LiNi_(0.6)Mn_(0.2)Co_(0.2)O_2

采用H_2SO_4-还原剂浸出工艺处理废旧锂离子电池正极材料(LiNi_(0.6)Mn_(0.2)Co_(0.2)O_2),研究了H_2SO_4浓度以及浸出温度对有价金属元素浸出的影响,确定了浸出过程中适宜的H_2SO_4浓度为2 mol/L,浸出温度为40℃。在H_2SO_4浓度为2mol/L、原料与浸出剂比例为100g/L、浸出时间为2h、浸出温度为40℃、搅拌速度为500r/min的优化条件下,通过单因素实验考察了还原剂H_2O_2、C_6H_(12)O_6、Na_2SO_3对有价金属浸出的影响。结果显示,还原剂H_2O_2、C_6H_(12)O_6、Na_2SO_3的最佳添加量分别为4.5%、80g/L、60g/L。通过正交实验考察了混合还原剂的影响,结果表明当还原剂组成为120g/L C_6H_(12)O_6和100g/L Na_2SO_3时,Co、Li、Mn、Ni浸出率分别为93.51%、92.68%、95.61%、92.93%,Al浸出率仅达到18.57%。与单个还原剂相比,通过改变混合还原剂的组成,可在不明显降低有价金属(Li、Ni、Mn、Co)浸出率的情况下,控制杂质金属Al的浸出。另外,对于Al、Li的浸出,影响因素的主次关系分别为:Na_2SO_3>C_6H_(12)O_6>H_2O_2、H_2O_2>Na_2SO_3>C_6H_(12)O_6;对于Co、Mn、Ni的浸出,影响因素的主次关系为C_6H_(12)O_6>H_2O_2>Na_2SO_3。

锂离子蓄电池LiNi_(0.4)Co_(0.2)Mn_(0.4)O_2正极材料的合成及性能

采用共沉淀前驱体法合成锂离子蓄电池正极材料LiNi0.4Co0.2Mn0.4O2,针对材料的制备条件、形貌、密度、晶体结构以及电化学活性方面进行了较系统的研究。对材料进行扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射光谱(XRD)分析以及电性能测试,结果表明样品颗粒均匀,为类球形,振实密度为1.8g/cm3;衍射峰与标准的a-NaFeO2层状结构完全对应,为层状嵌锂复合氧化物;LiNi0.4Co0.2Mn0.4O2在电压2.5～4.3V范围内表现出较好的电化学性能,循环17次后仍保持大约150mAh/g,具有很好的发展前景。

锂离子电池正极材料LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2的热电化学

采用电化学-量热法研究以LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2为正极材料的锂离子电池在不同环境温度和充放电倍率下的热电化学性能。结果表明:环境温度和充放电倍率是影响电池比容量的重要因素,随着充放电倍率和环境温度的增加,电池比容量逐渐减小。在低倍率(0.2C)下,电池充放电初始阶段的热流缓慢增大,且出现多个放热峰;而在较高倍率(0.5、1.0、2.0C)下,电池充放电初始阶段的热流快速增长,且充电和放电过程分别仅出现一个明显的放热峰。通过热电化学研究,可获得电池充放电过程的产热量、化学反应焓变(ΔrH_m)以及化学反应熵变(ΔrS_m)等热力学参数。

铝集流体对锂离子电池正极材料LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2性能的影响

用化学蚀刻法制备了微孔铝集流体,通过扫描电镜(SEM)、剥离强度测试、充放电测试和电化学阻抗谱(EIS)测试等方法研究了铝箔表面形貌及其作为正极集流体对锂离子电池正极材料LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2电化学性能的影响。结果表明:蚀刻后铝集流体表面为蜂窝状结构,孔径在5~20 mm,其作为正极集流体制备的样品剥离强度显著提高,0.2 C首次充放电比容量分别为198.70和176.80 mAh/g,首次充放电效率为88.98%。8.0 C循环5次后的放电比容量为134.04m Ah/g,容量保持率仍有75.81%,1.0 C循环50次后放电比容量为161.15 mAh/g,容量保持率为95.62%,倍率和循环性能优良。

锂离子电池混合正极材料LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2/LiFePO_4电化学性能研究

采用湿法球磨制备了锂离子电池用混合正极材料LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2/LiFePO_4。通过X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)表征了材料的结构和形貌,采用恒流充放电测试、循环伏安测试(CV)和电化学阻抗谱测试(EIS)方法研究了混合正极材料LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2/LiFePO_4的电化学性能。结果表明:混合正极材料LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2/LiFePO_4的晶体结构完好,碳包覆的纳米LiFePO_4颗粒较好地包覆在LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2表面。含质量分数15%LiFePO_4的混合正极材料LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2/LiFePO_4电化学性能优良,0.2C首次充放电比容量为181.40mAh·g^(–1),首次充放电效率为90.79%;1.0C循环50次后放电比容量为169.89mAh·g^(–1),容量保持率为97.80%;3.0C循环5次后的放电比容量为162.22mAh·g^(–1),容量保持率仍有89.43%;60℃高温存储7d后,容量保持率和容量恢复率分别为86.48%和97.32%。

锂离子电池正极材料LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2的制备与性能研究

采用柠檬酸为络合剂,新型无氨共沉淀法合成了LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2材料,通过XRD、CV和电化学性能测试与溶胶-凝胶法和流变相法得到的材料进行对比分析。结果表明,新型无氨共沉淀法得到的材料具有更完美的层状结构,最小的阳离子混排度。电化学测试说明不论是常温还是高温,共沉淀法得到的材料具有最优异的电化学性能;该材料在2.5~4.6V范围内,0.2C时的首次放电比容量为192.0mAh/g(25℃)、217.7mAh/g(55℃),对应的50次循环后的容量保持率分别为94%、86.7%,该材料具有良好的循环稳定性和大倍率放电性能;CV结果显示共沉淀法得到的材料在多次充放电循环后的极化最小。

锂离子电池正极材料LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2和LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2/LiFePO_4容量衰减原因分析

采用湿法球磨法制备了锂离子电池混合正极材料LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2/LiFePO_4(NMC532/LFP).通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、充放电测试和电化学阻抗谱测试(EIS)等方法研究对比了LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2(NMC532)和LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2/LiFePO_4(NMC532/LFP)的容量衰减机理.结果表明,循环50次和60 o C高温存储后,NMC532/LFP的容量保持率分别为97.80%、86.48%,其循环和高温存储性能较好.循环和高温存储后NMC532和NMC532/LFP的电荷传递阻抗Rct明显增大,但NMC532/LFP的Rct较小.NMC532和NMC532/LFP的I(003)/I(104)值都有所减小,但NMC532/LFP的I(003)/I(104)值比NMC532的大,即NMC532/LFP材料的阳离子混排现象有所改善.循环后NMC532、NMC532/LFP颗粒没有出现明显的表面开裂和链接断裂现象,但NMC532颗粒有部分发生粉化.高温储存后NMC532颗粒表面出现裂纹,且颗粒之间的链接断裂,NMC532/LFP颗粒表面出现轻微粉化.材料结构规整度下降,阳离子混排程度加剧,电荷传递阻抗增大是NMC532和NMC532/LFP容量衰减的主要原因.

锂离子电池正极材料LiNi_(0.4)Co_(0.2)Mn_(0.4)O_2的合成及电化学性能

采用碳酸盐共沉淀法合成了Ni0.4Co0.2Mn0.4CO3前驱体,然后以Ni0.4Co0.2Mn0.4CO3和Li OH为原料,合成出了层状锂离子电池正极材料Li Ni0.4Co0.2Mn0.4O2。通过XRD,SEM和电化学测试对Li Ni0.4Co0.2Mn0.4O2材料的结构、形貌及电化学性能进行了测试和表征。结果表明,800℃下烧结12 h所得到的样品,以0.2 C放电,其首次放电容量151 mAh.g-1,循环30次后容量为138 mAh.g-1,电化学性能好。

锂离子电池材料LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_2的制备与性能研究

以Ni_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)(OH)_2与碳酸锂为原料,采用高温固相法制备得锂离子电池正极材料LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_2。用X射线衍射、扫描电镜以及充放电测试对样品进行表征,研究了烧结温度对材料电化学性能的影响。结果表明,当烧结温度为880℃时,合成的LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_2材料物相单一无杂项,具有标准的的ɑ-Na FeO_2晶型。SEM测试表明,产物为球形且球形度较好,颗粒粒度均一,平均粒度均在10μm。880℃烧结的材料在3.0~4.3 V、0.1 C的倍率下放电比容量可达188 m A·h/g,在1.0 C的倍率下循环10次后电池容量保持率为95.46%,表现出较好的电化学性能。

锂离子电池单晶型LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2正极材料的合成与研究

本文采用液相共沉淀法合成形貌单一,颗粒尺寸分布均匀的Ni0.6Co0.2Mn0.2(OH)2前驱体;然后将前驱体与氢氧化锂水合物均匀混合后,经过两段高温烧结得到锂离子电池单晶LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2正极材料。并分别表征了其在2.7-4.3V以及2.7-4.5V电压区间的电化学性能。结果表明:单晶LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2正极材料在0.2C的电流密度下,2.7-4.3V以及2.7-4.5V的电压区间内,其首次放电容量为172.9和197.4mAh/g,其首次效率分别高达90.90%和86.58%.在1C电流密度下,单晶LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2正极材料在4.3V和4.5V截止电压的首次充放电容量为165.4和188.4mAh/g,循环100圈之后其容量分别衰减到154.8和170.0mAh/g,容量保持率分别高达93.59和90.23%。

高镍三元正极材料LiNi(0.6)Co(0.2)Mn(0.2)O2的合成及改进研究进展

高镍三元正极材料LiNi(0.6)Co(0.2)Mn(0.2)O2(NCM622)具有比容量高、成本低等优点,被认为是最有前景的正极材料之一.但是NCM622的热稳定性差、倍率性能低等缺点限制其广泛应用.从合成和改进(包括反应条件、掺杂和包覆)等方面对正极材料NCM622的最新研究进行综述,并对未来的研究和应用进行展望.

PVDF-HFP基凝胶电解质用于LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2三元正极锂离子电池

以聚偏氟乙烯-六氟丙烯(Poly(vinylidene fluoride-hexafluoropropylene),PVDF-HFP)为聚合物基体,新戊二醇二丙烯酸酯(Neopentyl glycol diacrylate,NPGDA)为交联剂,在引发剂偶氮二异丁腈(2,2′-Azobis(2-methylpropionitrile),AIBN)的作用下通过室温现场聚合法制备凝胶电解质用于锂离子电池。探索不同质量比PVDF-HFP/NPGDA对凝胶电解质性能和LiNi_(0.5)-Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2三元正极锂离子电池性能的影响。结果表明,当质量比为1∶1时,凝胶电解质具有较高的离子电导率,为8.45mS·cm^(-1),锂离子迁移数为0.78,电化学窗口为4.5V。在电流密度30mA·g^(-1)恒流充放电,首次放电比容量为143mAh·g^(-1),循环50次后仍高达135.3mAh·g^(-1)。电流密度为300mA·g^(-1)时,放电比容量为100.2mAh·g^(-1)。

高首效富镍正极材料LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2的合成及电化学性能研究

采用共沉淀—高温固相烧结的方法合成了富镍正极材料LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_2(简称NCM622),通过X射线粉末衍射(XRD)/Rietveld精修法、扫描电子显微镜(SEM)及电化学测试,对不同温度下合成材料的结构、形貌、电化学性能进行表征.结果表明,800℃下NCM622阳离子混排程度最低(~1.97%),首周库仑效率高达92.2%,100周容量保持率为81.4%.

石墨烯包覆LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_2正极材料的性能

以共沉淀法制备LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_2为基体,通过机械球磨制备石墨烯包覆的LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_2正极材料。用SEM、XRD和电化学性能测试研究材料的形貌、晶体结构和电化学性能。制备的石墨烯包覆LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_2正极材料具有较好的倍率特性和循环性能:200℃热处理的1.0%石墨烯包覆样品,在3.0~4.3 V充放电,4.0 C放电比容量达到144.3 mAh/g,比基体材料提高16.1%;以1.0 C循环100次的放电比容量达到151.2 mAh/g,循环性能良好。

三元LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2铝壳锂离子动力电池的性能研究

选用三元材料LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2为正极材料,中间相炭微球为负极材料,制备了额定容量为10 Ah的铝壳锂离子动力电池,并对电池的电性能和安全性能进行了相关测试。电性能包括充放电性能、倍率性能、循环性能和自放电,实验结果表明,电池表现出了良好的倍率性能,1 C、2 C的放电容量分别为0.5 C放电容量的97.49%、93.70%;在2.7~4.2V电压范围内,电池1 C循环400次后容量保持率为101.77%;电池满电常温搁置28天后容量保持率为97.06%。针刺、短路、过充电和自有跌落测试结果表明电池具有良好的安全性能。

Cu掺杂LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_2的电化学性能

采用共沉淀法制备前驱体,高温固相合成正极材料Li(Ni_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2))_(1-x)Cu_xO_2(x=0、0.01、0.015和0.02),通过X射线衍射、SEM和电池测试系统及电化学工作站测试,对其结构、形貌和电化学性能进行表征.结果表明,掺杂少量的Cu,样品均具有α-NaFeO2型结构,没有出现杂相;样品(108)/(110)峰分裂明显,材料有着良好的层状结构;随着Cu掺杂量的增加,c和c/a增大,层间距增大,Li+脱嵌通道增大,改善导电性.Cu掺杂1%和1.5%的I(003)/I(104)比值分别为1.467、1.438,比0%的1.431值大,减小了阳离子混排.首次放电比容量依次为170.6 mAh/g、164.1 mAh/g、163.6 mAh/g和162.4 mAh/g,当x为0,1%,2%经过100次循环,保持率为87.1%、98.7%、和87.7%; x为1.5%,比容量从161.8 mAh/g增加到173.9 mAh/g,性能较优.