梯度包覆镍酸锂材料Li[Ni_(0.92)Co_(0.04)Mn_(0.04)]O_2的合成与研究

采用浓度梯度加料的方式，首先沉淀制备了核为Ni（OH）2、壳为镍钴锰氢氧化物浓度梯度包覆的复合前驱体，然后配锂高温焙烧，合成了梯度包覆的镍酸锂复合正极材料Li[Ni0.92Co0.04Mn0.04]O2采用X射线衍射（XRO）、扫描电镜（SEM）、恒电流充放电测试等方法对材料的结构、表观形貌及电化学性能进行了表征。结果表明，该材料具有良好的六方单相层状a-NaFeO2结构．呈类球型状。切面元素线扫描显示该材料的包覆壳层中主要金属元素呈梯度变化。同时该新型梯度包覆的镍酸锂复合正极材料表现出了优越的电化学性能：在25℃下，2．8～4．3V充放电范围，0．1C首次放电比容量可达198．3mAh．g-1，循环40次容量保持96．8％；1C和2C倍率下放电比容量可达175mAh·g-1和165．1mAh·g-1。55℃下，该材料首次放电比容量可达236．1mAh．g-1，循环40次容量仍能保持77．5％．

锂离子电池正极材料镍酸锂的合成

研究了锂离子正极材料镍酸锂 (LiNiO2 )的合成条件 .主要考查了原料Li/Ni摩尔比、反应气氛、预处理工艺和热处理方式对产物的影响 .得到了LiNiO2 的最佳合成条件 :原料为LiOH·H2 O和 β -Ni(OH) 2 ,Li/Ni摩尔比为 1.0 5∶1,反应气氛为氧气 ,预处理方式为混合球磨后压块成型 ,热处理方式为两次热处理 .经X射线衍射分析 ,合成的镍酸锂为层状结构 .经电化学测试 ,其具有优良的电化学性能 .

包埋镍酸锂的热稳定性和耐过充性

锂离子电池在受热、过充条件下容易引起安全性问题,使其应用于电动汽车、混合动力汽车的动力电源受到限制。用锂钴氧包埋镍酸锂作为正极材料,组装AA型锂离子电池,对其热稳定性、过充性和钴酸锂AA电池进行了对比研究。实验结果表明:包埋镍酸锂作为锂离子电池正极材料,其热稳定性能和钴酸锂基本相当,过充性能远远优于钴酸锂。包埋镍酸锂正极材料提高了锂离子电池的安全性。

超细镍酸锂晶体对搪瓷密着强度影响的研究

将超细镍酸锂晶体磨加在搪瓷釉中,测试搪瓷的密着强度,通过电子显微镜观察搪瓷界面的显微形貌。实验结果表明,在搪瓷釉中磨加超细镍酸锂晶体能有效地提高搪瓷的密着强度。

包埋镍酸锂为正极的AA电池性能研究

包埋镍酸锂是镍酸锂表面改性后的一种新型锂离子蓄电池正极材料。用包埋镍酸锂作为正极材料,组装了AA型锂离子蓄电池,对其循环性能、高温安全性、耐过充性和钴酸锂AA电池进行了对比研究。结果表明,和钴酸锂电池相比,包埋镍酸锂电池不仅具有良好的循环性能和基本相当的高温安全性,而且表现出高得多的放电比容量和优异的耐过充性。用包埋镍酸锂作为正极材料很大程度上改善了锂离子蓄电池的性能,降低了成本,一定程度上促进了锂离子动力电池的开发。

低温离子交换法合成镍酸锂及其电化学性能

采用低温离子交换反应法在空气气氛下合成了锂离子电池正极材料———镍酸锂。系统研究了低温离子交换法制备镍酸锂的工艺条件,如合成温度、反应时间、原料摩尔比和不同原料等对合成镍酸锂晶体的影响。用XRD和SEM等测试手段,对镍酸锂样品进行了结构表征。通过充放电测试,研究了镍酸锂电极的电化学性能,结果表明,镍酸锂具有高达142 mAh/g的首次放电容量和良好的循环寿命。

包埋镍酸锂高温循环性能研究

用LiCoO2 包埋镍酸锂作为锂离子电池正极材料 ,组装成AA型电池 ,在 4 2 0～ 2 75V和充放电电流为 1C的条件下 ,对其 5 5℃、 2 5℃循环性能与钴酸锂AA型电池 5 5℃循环性能进行了对比研究。在 5 5℃下循环 5 0次后 ,包埋镍酸锂的放电比容量仍在 161mAh/g左右 ,容量保持率高达 91%以上 ,XRD测试表明

镍酸锂派生物LiNi_(1-y)RE_yO_2的制备和性能

首次报道了稀土金属(RE)氧化物添加到锂离子蓄电池正极材料LiNiO2中合成派生物的新方法,为LiNiO2的性能改善开辟了新的领域。采用增加系统氧气压力的方法,研究了派生物合成的工艺条件。对合成的材料进行了X射线衍射和扫描电镜分析,结果表明,铈部分取代镍很好地改善了活性正极材料的层状结构,使晶型结构更加完整有序。派生物LiNi1-xREyO2的放电比容量高达170mAh/g以上,可用于锂离子蓄电池作正极材料。

锂离子二次电池正极材料镍酸锂的量子化学研究

利用周期性体系的Hartree-Fock方法计算了以LiC6/LiNiO2锂离子二次电池的平均电压,结果与实验值相差+15%。计算表明,NiO2中嵌入一个Li原子变成LiNiO2后,负电荷主要从Li转移到O上,转移到Ni上的负电荷仅约20%,讨论了其对Jahn-Tell效应的影响。以Li0.5NiO2作为嵌锂中间物的代表,研究了锂离子的可能迁移路径。通过对NiO2和LiNiO2的电子态密度的计算,研究了NiO2在嵌锂过程中的能带变化及其对电极的电化学性质的影响。

锂离子电池正极材料镍酸锂研究进展

镍酸锂具有比容量高、污染小、价格适中、与电解液匹配好等优点,被认为是一种较有发展前景的锂离子电池正极材料。但它合成困难,循环稳定性差。近几年来一些研究人员从合成方法、掺杂改性等方面对镍酸锂做了大量的研究工作。介绍了作为锂离子电池正极材料的镍酸锂的结构特征、电化学性能及现阶段存在的问题;综述了近几年来国内外的电化学研究者对锂离子电池正极材料镍酸锂的合成及稀土掺杂方面的研究进展和稀土掺杂对镍酸锂的结构和电化学性能的影响;并对镍酸锂未来的发展方向做了展望。

掺钴镍酸锂正极材料的研究进展

锂离子电池正极材料钴酸锂的价格昂贵,原料有限,污染性大,有毒性,以及其过充不安全性决定了它不可能在大容量和大功率电池中得到应用。掺钴镍酸锂材料具有较高的比容量,较低的成本,以及对环境无污染等优点成为替代锂离子电池正极材料钴酸锂的理想材料。综述了掺钴镍酸锂材料作为锂离子电池正极材料的制备方法、存在的问题以及解决的思路。同时对该正极材料的未来发展趋势做出了简要的预测。

低温固相法制备球形掺La镍酸锂正极材料及其电化学性能

以硝酸镍为原料通过化学氧化法先制备出NiOOH,然后与LiOH.H2O、La2O3按一定比例混合均匀,并在空气气氛中低温焙烧制备球形La掺杂LiNiO2正极材料。用TG-DTA、XRD、SEM等手段对材料结构及形貌进行了表征,结果表明600℃焙烧的材料具有更加完整的层状结构,材料由边界长350nm的不规则颗粒组成,且团聚成直径5μm的球形颗粒。电化学性能测试表明相比纯LiNiO2,LiNi1-xLaxO2具有更高的放电比容量和容量保持率、较好的倍率性能和较小的交流阻抗,说明微量La掺杂增强了LiNiO2的电化学性能。

超细镍酸锂晶体对搪瓷鳞爆的影响研究

将超细镍酸锂晶体磨加在搪瓷釉中,通过金相显微镜和电子显微镜观察搪瓷界面及横截面的显微形貌。实验结果表明,在搪瓷釉中磨加超细镍酸锂晶体有效地抑制了搪瓷材料鱼鳞爆缺陷的产生。

钴包埋镍酸锂的Mg掺杂改性研究

采用化学共沉淀法,得到不同比例的Mg和Ni均匀分布的氢氧化物沉淀,再以此为核,用Co(OH)2进行包覆,得到前驱体,和LiOH.H2O混合均匀后,经过高温煅烧得到不同镁含量的LiNi0.92-xMgxCo0.08O2正极材料,研究了不同比例Mg2+掺杂对钴包埋镍酸锂材料电性能的影响,结果表明,掺杂量x为0.005时,其1C放电比容量高达183.7mAh/g,循环100次的容量保持率为97.60%,循环性能较佳。

火焰发射光谱法测定钴酸锂及镍酸锂中锂

采用火焰发射光度法测定电池用系列锂盐中的锂元素,优化了仪器测定条件,试验了介质对测定的影响及样品中共存元素对测定的影响。试验发现:主体元素与少量共存元素不干扰锂的测定,1%～5%的盐酸及硝酸对2mg/100mL锂的测定没有影响。本法测定回收率在99.80%～100.9%之间,标准偏差不大于0.14%,相对标准偏差不大于2.11%。满足钴酸锂及镍酸锂中锂的测定要求。

含部分晶须的镍酸锂研制

以碳酸锂、氢氧化镍和硝酸为原料,采用半固相法合成了镍酸锂,并研究了合成条件和合成工艺对产物性能的影响.用DSC-TG对试样的热行为进行分析,并分别用SEM和XRD对材料的微观结构和物相组成进行表征.结果表明:烘干温度控制在250℃;以5℃/min从25℃升温至620℃;并且在620℃下煅烧9 h,此时获得的样品中有约60%的晶须存在,晶须的直径小于0.3μm,晶须的长度约为4～6μm.

硼掺杂镍酸锂的改性研究

采用共沉淀法制备了Ni(OH)_(2)前驱体材料,通过高温固相法制备了LiNiO_(2)和B掺杂LiNiO_(2)(B的摩尔分数为1%),利用X射线衍射(XRD)、里特维尔德(Rietveld)精修、扫描电子显微镜(SEM)、恒流充放电测试、循环伏安(CV)和电化学阻抗谱(EIS)对材料的晶体结构、表面形貌和电化学性能进行了系统性表征.XRD和Rietveld精修结果表明,LiNiO_(2)和B掺杂LiNiO_(2)均具有良好的层状结构,B因为占据在过渡金属层和锂层的四面体间隙位而导致掺杂后略微增大材料的晶格参数和晶胞体积,同时增大了LiO_(6)八面体的间距,进而促进锂离子运输.由于掺杂的B的摩尔分数仅为1%,LiNiO_(2)和B掺杂LiNiO_(2)均表现为直径10μm左右的多晶二次颗粒,且一次颗粒晶粒尺寸没有明显区别.长循环数据表明B掺杂可以有效提高材料的循环容量保持率,经100次循环后,B掺杂样品在40 mA·g^(−1)电流下的容量保持率为77.5%,优于未掺杂样品(相同条件下容量保持率为66.6%).微分容量曲线和EIS分析表明B掺杂可以有效抑制循环过程中的阻抗增长.

新一代锂电池材料镍酸锂的合成获突破

镍酸锂的合成与生产是国际上公认的难题。中信国安盟固利新材科技术研究院和北京大学新能源材料与技术实验室通过3年的攻关，研制了适合于镍酸理生产的关键设备，实现了镍酸锂的规模化工业生产，新一代锂离子二次电池正板材料镍酸锂开始正式投入生产。首条镍酸锂生产线的生产能力为500t／a。

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。

高电压正极材料镍锰酸锂的改性研究进展

尖晶石型镍锰酸锂具有高工作电压、高安全性以及低成本等优点成为近年来锂离子电池正极材料研究的热点之一,但其自身存在Mn溶解导致结构破坏和循环性能衰减较快的缺点。重点阐述了通过晶型结构控制、离子掺杂和表面包覆等改性方法提高镍锰酸锂材料结构稳定性和循环性能的研究进展。最后,展望了镍锰酸锂材料未来研究的重点和发展趋势。