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)

低热固相反应法在多元金属复合氧化物合成中的应用—锂离子电池正极材料LiCo_(0.8)Ni_(0.2)O_2的合成、结构和电化学性能的研究

以氢氧化锂、醋酸钴、醋酸镍和草酸为原料,采用低热固相反应法制备了锂离子电池正极材料LiCo0.8Ni0.2O2的前驱体。该前驱体在不同温度下焙烧制得LiCo0.8Ni0.2O2粉体样品。通过XRD和SEM技术对样品的结构和颗粒形貌进行了分析;采用BET法、激光散射技术和恒电流间歇滴定法(GITT)分别对比表面积、粒度分布和扩散系数等理化参数进行了测试。结果表明,样品颗粒是由许多小的球形晶粒团聚而成,并呈不规则疏松多孔状,这有利于电解液的渗入和锂离子的扩散。充放电性能的测试表明,700～800℃下得到样品具有优良的电化学性能,初始电容量达145mAh·g-1,循环50次后容量衰减在11%左右。

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。

添加磷、硼、硅和铝的锂离子电池材料LiNiO_2研究

研究了添加元素磷、硼、硅和铝对锂离子蓄电池材料LiNiO2 的影响 .添加磷、硼、硅和铝的目的是提高LiNiO2 的放电平台和充放电稳定性 ,增加循环寿命并且提高充放电能量 .在n(LiOH)∶n(Ni(OH) 2 )为 1 1∶1 0的材料中分别加入P2 O5;H3 BO3 ,SiO2 ,Al2 O3 ,保持 4种元素与锂的摩尔比值分别为 0 0 1,0 0 2 ,0 0 3,0 0 4和 0 0 5 .分析测定了样品的充放电曲线和循环伏安曲线 ,并采用XRD对样品的放电过程和合成产品进行了结构分析 .结果证明 ,当n(P) /n(Ni) =0 0 2 ,n(B) /n(Ni) =0 0 3,n(Si) /n(Ni) =0 0 2 ,n(Al) /n(Ni) =0 0 2时 ,LiNiO2 的放电电压提高 .添加元素使LiNiO2 在充放电过程中的晶型转变过程发生改变 ,使六方晶系向单斜晶系转变的趋势变小 ,这将改善LiNiO2 的循环性能 ,但没有影响锂离子的嵌入和脱嵌机理 .XRD分析表明 ,添加磷和铝使LiNiO2 的层状结构更完善 ,同时增加了活性 .但添加硼和硅以后 ,LiNiO2 的XRD图上的衍射峰 (0 0 3)强度度减弱 ,衍射峰 (0 18)和 (0 19)峰也有改变 ,这证明B和Si影响了LiNiO2 性能 .

层状锂离子电池正极材料LiNi_(0.8)Co_(0.1)Mn_(0.1)O_2的制备及性能

采用共沉淀法得到前驱体Ni0.8Co0.1Mn0.1(OH)2,利用前驱体与LiOH·H2O的高温固相反应得到高振实密度的锂离子电池层状正极材料LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2(2.3～2.5g/cm3).初步探讨了合成条件对材料电化学性能的影响.通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、热重-差热分析(TG/DTG)以及恒电流充放电测试对合成的样品进行了测试和表征.结果表明,在750℃、氧气气氛下合成的材料具有较好的电化学性能.通过XRD分析可知该材料为典型的六方晶系α-NaFeO2结构;SEM测试发现产物粒子是由500～800nm的一次小晶粒堆积形成的二次类球形粒子.电化学测试表明,其首次放电容量和库仑效率分别为168.6mA·h/g和90.5%,20次循环后容量为161.7mA·h/g,保持率达到95.9%,是一种具有应用前景的新型锂离子电池正极材料.

锂离子电池正极材料LiNi1／3 Co1／3 Nn1／3O2的合成及电化学性能的研究

以LiOH·H2O与硫酸混合盐（Mn：Ni：Co=1：1：1）为原料，用液相共沉淀法合成前驱体钴镍锰复合氢氧化物，然后与Li2CO3混合，在不同的焙烧条件下合成LiNi1／3Co1/3Mn1／3O2。通过X射线衍射、DSC-TGA、SEM、充放电测试等手段对材料的物理性能、反应机理及电化学性能进行了研究。结果表明，用此方法合成的LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2具有单一的层状岩盐结构。采用500℃预焙烧，再经800℃焙烧的工艺条件所得产品的X衍射峰尖锐，结构规整。表面微粒较大；充放电测试表明，在4.6～2．5V的初始放电容量达到167．9mAh／g。

锂离子电池正极材料LiNi_(1-y)Co_yO_2的研制

在高温增加氧气压力的条件下,通过固态反应合成了锂离子电池正极材料LiNi(?)Co_vO_2。讨论了合成条件对产物的电化学性能的影响,得到最佳的反应条件为:反应时间(8h;10h);氧气压力0.20MPa;反应温度800℃;反应物的摩尔比Li:Ni:Co为1.2:0.9:0.1。合成出具有晶型完整、电化学性能优良的LiNi_(0.9)Co_(0.1)O_2产品,其放电容量达189.4mAh/g。实验结果表明,增加反应过程中氧气压力,对产物的结构及电化学性能有较大的影响。

锂离子电池正极材料LiNi_(0.8)Co_(0.1)Mn_(0.1)O_2的产业化工艺研究

通过共沉淀法在体积为200 L的密闭反应釜内采用连续工艺合成具有类球形形貌的层状前驱体Ni0.8Co0.1Mn0.1(OH)2,解决了间歇式生产工艺存在的效率低、批次稳定性差等问题。研究了合成过程中搅拌方式、反应温度、pH和络合剂用量对前驱体振实密度的影响,确定了最佳工艺条件。利用前驱体与Li OH·H2O通过高温固相反应合成LiNi_(0.8)Co_(0.1)Mn_(0.1)O_2材料。用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对材料的晶体结构和形貌进行表征,通过充放电测试研究材料的电化学性能。通过XRD分析可知该材料为典型的六方晶系a-Na FeO_2结构;SEM测试发现产物粒子是由300~800 nm的一次小晶粒堆积形成的二次类球形粒子。电化学测试表明,在2.5~4.3 V电压范围内,在0.2 C倍率下首次放电容量和库仑效率分别为184.1 m Ah/g和85.9%,20次循环后容量为166.3 m Ah/g,保持率达到90.3%。

层状LiNi_(0.5)Mn_(0.5)O_2正极材料的合成与电性能研究

用共沉淀法于 85 0℃在空气中煅烧 2 4h合成出层状LiNi0 .5Mn0 .5O2 正极材料 ,并用XRD ,SEM ,粒度分析和电性能测试考察了所得材料组成、结构、形貌及电化学性能 .本层状LiNi0 .5Mn0 .5O2 正极材料具有α NaFeO2 结构 ,六方晶系 ,R3m空间群 ,其晶胞参数为a =0 2 897nm ,c =1 43 1nm .当材料分别在在 2 8～ 4 2 ,2 8～ 4 4,2 8～ 4 7V间进行充放电时 ,其首次放电容量分别为 14 5 ,15 3 ,195mAh·g-1,且随着充放电电压升高 ,材料的首次放电不可逆容量增大 ,循环稳定性减弱 .该材料显示出层状LiNiO2 正极材料的充放电特性 ,在 2 0次充放电循环后 。

层状Li_(0.78)Ni_(0.3)Mn_(0.7)O_2正极材料的合成与性质研究

以层状Na0 .78Ni0 .3 Mn0 .7O2 为前驱体 ,通过离子交换 ,合成出具有O2型结构特征的掺镍层状Li0 .78Ni0 .3 Mn0 .7O2 锂离子电池正极材料 ,并进行了XRD ,SEM和电性能研究 .电性能测试分析表明该材料在 2 .0～ 4.2V区仅存在一个充放电平台 ,可逆比容量达 180mAh·g-1,经 2 0次充放电循环后 ,仍能保持 88%的容量 。

草酸盐法合成Li_aNi_(0.7)Co_(0.3)O_2及电化学性能研究

采用草酸盐沉淀及高温固相反应相结合的方法合成了锂离子电池的活性正极材料Li_aNi_(0.7)Co_(0.3)O_2.XRD、SEM及电化学测试数据表明:该材料结晶及层状结构良好,首次充放电比容量为175.4mAh/g和142.9mAh/g,循环30次后放电比容量仍为136.0mAh/g,比容量损失只有4.8%.