锂离子电池正极材料锂镍氧化物研究新进展

锂镍氧化物是目前高容量大功率锂离子电池正极材料的主要候选材料之一 .本文详细介绍了锂镍氧化物作为锂离子电池正极材料的实用化困难与其结构的内在联系 ,以及解决这些困难所进行的合成方法和掺杂改性研究的概况 .

Rietveld方法在锂镍氧化物电极材料研究中的应用

简要介绍了粉末衍射Rietveld结构精修方法的基本原理,实验数据的收集和应用软件的情况,并将其应用于锂离子蓄电池正极材料锂镍氧化物的研究中。通过理论模拟采用不同原子分数坐标的两种LiNiO2模型的XRD谱图,证明Li-3 a,Ni-3 b模型是正确的;通过结构精修分析不同合成条件下LiNi0.8Co0.2O2电极材料的微结构信息,优化了该材料的合成条件;通过结构精修分析不同掺杂离子含量的LiNi0.8-yTiyCo0.2O2电极材料的微结构信息,揭示了钛离子的掺杂作用机理;通过Rietveld方法多物相定量分析在空气中贮存一年后的LiNiO2电极材料,发现贮存过程中生成了Li2CO3以及Ni2+含量增大,促进了对LiNiO2电极材料贮存后性能下降现象的理解。实验结果表明,Rietveld方法是获取固体电极材料微结构信息的一种强有力工具。

锂镍氧化物的合成和电化学行为研究

通过不同原材料、温度、时间、气氛、流量等的控制来合成ＬｉＮｉＯ２和ＬｉＮｉ１－ｘＭｘＯ２，通过氧化还原滴定、Ｘ射线衍射等方法分析确定了各种合成物的结构和其中镍元素的价态；并通过充放电特性曲线和循环伏安等方法研究了合成物质的电化学行为。在空气中只能得到Ｌｉ２Ｎｉ８Ｏ１０相，只有在Ｏ２气氛下才能得到ＬｉＮｉＯ２相，虽然并非所有的ＬｉＮｉＯ２相都具有电化学活性。本文合成的ＬｉＮｉＯ２放电容量可达１３０ｍＡｈ／ｇ。文中还研究了镍锰及镍钴混合价控制电极，指出其具有良好的可逆性或较高的放电电位段。研究了ＬｉＮｉＯ２－ＧＩＣｓ电极，它具有极好的可逆性、平稳的放电电压和较大的扩散系数。最后，本文对镍的氢氧化物和锂氧化物的结构和电化学特性作了对比研究，以期对镍氧化物电极有较深刻的认识。

分散剂对锂镍钴锰氧化物前驱物浆料分散性能的影响

为改进传统固相法制备锂离子电池正极材料原料混合均匀性较低的缺点,将原料粉体磨细成粒度<1μm的超细粉体,以提高原料混合的均匀度,再进行焙烧合成,是一种新的制备方法。但超细粉体由于比表面积大,在制备、后处理和应用过程中极易发生团聚长大,影响后续制备过程和产品性能。添加适当的分散剂可以改善超细粉体分散稳定性能,防止团聚,同时有利于浆料磨制过程的进行。研究了柠檬酸铵、四甲基氢氧化铵、聚乙烯吡咯烷酮、一缩二乙二醇、三乙醇胺、马来酸-丙烯酸共聚物等6种不同分散剂对制备锂镍钴锰氧化物的原料在水中分散特性的影响。采用分散相的沉降实验、浆料流变行为和分散后颗粒的粒度分布实验等方法评价了分散效果。结果表明,在所研究的几种分散剂中,锂镍钴锰氧化物前驱物在水介质中最有效的分散剂是马来酸-丙烯酸共聚物。

正极材料锂镍钴复合氧化物的研究进展

介绍了合成锂镍钴复合氧化物的研究进展和一些对锂镍钴氧化物的掺杂改性方法。主要叙述了其合成方法及其相关的电化学性能研究。高温固相合成的工业化方法仍然是一可积极探索的研究内容。

锂镍钴氧化物正极材料的研究进展

综述了锂镍钴氧化物的合成及改性方法。在优化合成条件的基础上,进行掺杂改性和表面修饰(包覆)是提高其性能的有效途径。

稀土掺杂锂离子电池正极材料锂镍钴氧的研究

采用机械合金(MechanicalAlloying-MA)技术,固相掺杂稀土元素镧,在氧气气氛中高温焙烧合成锂离子电池正极材料锂镍钴氧化物,对所得化合物进行了稀土掺杂量及电化学性能的研究;同时也进行了相关的XRD、SEM、CV表征。得到性能比较优良的LiNi0.80Co0.2-xLaxO2(x=0.03)化合物。其首次充电比容量达168mA·h/g,放电比容量达152mA·h/g,进行10次循环以后,放电比容量仍然有143mA·h/g。

锂镍钴复合氧化物锂离子电池正极材料的研究

本文报道了以碱式碳酸镍、碱式碳酸钴和碳酸锂为原料 ,柠檬酸为络合剂的新溶胶凝胶法制备复合锂镍钴氧化物锂离子电池正极材料 .氧气流中制备的LiNi0 .8Co0 .2 O2 具有高的循环容量 (～ 190mAhg 1)

锂镍钒氧纳米材料的制备及其电化学性能研究

以国产V2O5粉末、H2O2、无水LiAc和Ni(Ac)2·4H2O为原料,采用溶胶-凝胶法和水热法制备了锂镍钒氧纳米材料。通过扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、傅里叶红外光谱(FT-IR)和电化学测试方法对材料进行了研究。结果表明:该方法所制备的锂镍钒氧纳米材料呈现均一的纳米颗粒形状,并且具有良好的电化学性能。

锂离子电池正极材料锂镍钴氧化物的研究

采用共沉淀法合成了镍钴氧化物前驱体,再与LiOH·H2O固相混合,在氧气氛下高温焙烧合成锂离子电池正极材料锂镍钴氧化物LiNi0.5Co0.5O2,对所得化合物进行了合成条件及电化学性能的研究;同时也进行了相关的XRD、SEM、CV表征研究。得到的LiNi0.5Co0.5O2化合物性能比较优良,其首次充电比容量可达157.6mA·h/g,放电比容量达142.8mA·h/g。

锂镍钴锰氧正极材料的热聚合法制备及性能表征研究

经过几十年的发展,锂离子电池由于其在能量密度、循环寿命等方面的优势,在小心电子产品上获得了广泛的应用。在目前的商业化锂离子电池产业中,应用最广泛的正极材料是由Good enough等开发的LiCoO2材料,但是其有毒、热稳定性差等特点,导致其难以得到进一步的应用。因此,通过开发他们的复合材料成为了锂离子电池正极材料开发的主要研究方向之一。论文主要对LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2材料的热聚合法制备及性能表征进行了一定的研究。

锂离子电池正极材料锂镍氧的研究进展

详细综述了锂离子电池正极材料锂镍氧的制备方法,并从LiNiO2的结构和性质出发探讨了不同离子对LiNiO2的掺杂改性作用。认为严格控制合成条件,可以合成近乎化学计量的LiNiO2。通过混合掺杂改性,可以得到容量大、循环性能好、热稳定性高的掺杂锂镍氧正极材料。

XRD衍射分析评估锂镍镁氧化合物的合成

锂离子电池,又被称作"摇椅电池",具有体积小、质轻的特点;理论容量高达274mAh/g的正极材料LiNiO2极受研究关注,以镁掺杂锂镍氧化物,能有效提高充放电循环稳定性,并于Li+脱嵌时提供支柱作用(pillaring effect),因之少量掺镁可有效改进LiNiO2之电化学性能.本实验以XRD依据I(003)/I(104)峰比值、R-factor(I(006)+I(102))/I(101)峰比值、I(108)与I(110)的峰分裂,探讨在不同煅烧温度、煅烧时间、升温速率、试样压片的压强大小、气氛等变数条件所合成之锂镍镁氧化物LiNi0.95Mg0.05O2.发现以210～280 MPa对试样压片,在氧气气氛下经2℃/min升温速率升温至600℃,预烧9～15h后,再粉碎、压片以5℃/min升温至600℃之后以1℃/min升温至750℃恒温15～20h,可得I(003)/I(104)峰比值1～1.1,R-factor(I(006)+I(102))/(101)峰比值0.67～0.94,并且有(108)与(110)的分裂峰,同时c/a比值4.914～4.925,属于R3m空间群的锂镍镁氧化合物.

锂离子电池正极材料锂镍钴氧化物的制备

以Ni0 .8Co0 .2 (OH) 2 和LiOH·H2 O为原料 ,采用固相烧结法合成了锂离子电池正极材料LiNi0 .8Co0 .2 O2 ,并用正交试验法对反应温度和反应时间等因素进行了优化 .结果表明 ,通过严格控制各影响因素可以制得结构和性能优良的锂镍钴氧化物正极材料 ,其首次放电比容量大于 1 6 0mA·h/ g ,松装密度大于 2 .0 g/cm3.

锂离子电池工序中锂镍钴锰的结构变化

用XRD微观分析锂电池的镍钴锰作用,比较来料、冷压、充放电循环工序的材料变化,分析择优取向和层间距。发现随工序的推进,材料的层状结构越来越明显,而阳离子的有序度降低,微晶尺寸减少,会消耗更多的电解液和生成SEI膜,导致阻抗增加。

石墨烯改性富锂镍钴锰酸锂正极材料的制备及表征

作为一种新型层状材料,富锂镍钴锰酸锂具有良好的应用前景,然而其存在一定的结构缺陷和性能差异。尝试使用石墨烯对富锂镍钴锰酸锂材料进行改性,得到性能优良的锂离子电池正极材料,并采用X射线衍射、拉曼光谱、扫描电镜等谱学技术以及恒电流充放电技术对改性后的材料进行了表征与测试。结果显示,该材料粒径较小且分布均匀,具有良好的充放电比容量(分别为251.7mAh/g和164.5mAh/g),和优良的循环稳定性。

锂镍钴锰氧正极材料的热聚合法制备及性能表征

锂电池发展受锂离子电池正极材料制约,这是因为正极材料与负极材料相比,其功率密度及能量密度均低于负极材料,进而引发锂电池安全隐患。目前在商业锂离子电池中,LiCoO2正极材料应用最为广泛,具有循环性能好的优点,但由于热稳定性差,且聚毒性特征,难以得到进一步应用。该文拟采用热聚合法合成锂镍钴锰氧材料(LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2),对其制备及表征性能进行研究,以求寻得高能量、高密度、低污染的电极材料。

关于锂镍钴电池材料的改进和性能研究进展

本文在总结了大量文献的基础上,从方法、掺杂、和微型化三个方面,阐述了锂钴镍电池材料的改进和性能研究。并展望了其发展前景。

高电压镍锰酸锂正极材料的合成与电化学机理

尖晶石型镍锰酸锂(Li Ni_(0.5)Mn_(1.5)O_(4))正极材料的工作电压平台为4.7V (vs.Li/Li^(+)),是目前输出电压最高、成本较低且环保的锂离子电池正极材料。本文采用水热法制备了铝掺杂的镍锰酸锂(Li Ni_(0.45)Al_(0.05)Mn_(1.5)O_(4),简称Al@LNMO)样品,并通过密度泛函理论计算研究了掺铝对镍锰酸锂电化学特性的影响。DFT计算结果表明,铝掺杂可以降低镍锰酸锂的带隙,提高其电导率。XRD和FTIR表征证明,合成的Al@LNMO的晶体结构为F3dm。此外,电化学循环测试表明,Al@LNMO在25℃和50℃温度下、1C倍率下的初始比放电容量分别为137.1m Ah/g、138.0m Ah/g;经过100次循环后,其容量保持率分别为82.9%和79.1%;并且,Al@LNMO在50℃下的容量保持率与在25℃下的容量保持率相近。这表明Al@LNMO具有良好的高温稳定性。

废旧镍钴锰酸锂正极材料的固相直接修复再生技术

近年来,随着新能源汽车领域的快速发展,锂离子动力电池的出货量不断增加,三元锂离子电池因其优异的高能量密度性能已被广泛应用于便携式电子设备和新能源汽车等领域。随着锂离子电池即将迎来“退役”高峰,镍钴锰酸锂正极材料作为锂离子电池中最为关键的电极材料之一,其高效绿色循环利用具有重要的资源、环境、经济及战略意义。目前传统的镍钴锰酸锂正极材料回收技术以火法冶金和湿法冶金为主,这些方法可以从废弃的正极材料中提取高附加值金属,但普遍存在污染大、能耗高、循环周期长等问题。固相直接修复再生技术能够直接对废旧正极材料进行修复,实现正极材料的结构、组分及电化学性能的有效恢复,因其具有工艺简单、绿色高效等优势而受到广泛的关注。围绕固相直接修复再生技术,系统阐述镍钴锰酸锂正极材料的失效机制和修复机理,详细分析焙烧温度、焙烧气氛以及补锂工艺对固相修复再生镍钴锰酸锂正极材料结构和性能的影响及其作用机理,并指出了目前固相直接修复再生技术存在的问题,展望了该技术的未来前景。