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。

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_(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 。