LiOH-LiNO3低共熔混合锂盐体系合成LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2

利用低共熔组成的0.38LiOH·H2O-0.62LiNO3混合锂盐体系,与钴、镍、锰的氢氧化物在低温下自混合,无需前期研磨和后续洗涤,直接制备出锂离子正极材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2.X射线衍射分析结果表明,合成的LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2结晶度高,具有规整的层状α-NaFeO2结构,扫描电镜显示产物颗粒均匀,振实密度高达2.87g·cm-3.XPS分析结果表明,合成的样品中Ni、Co、Mn的价态分别是2+、3+、4+.充放电测试表明,材料具有良好的电化学性能,首次放电比容量为160mAh·g-1,循环50次后,材料的电化学性能没有明显的衰减.

Y2O3包覆LiCo1/3Ni1/3Mn1/3O2的电化学性能

通过在硝酸钇水溶液浸渍并焙烧的简单工艺,在LiCo1/3Ni1/3Mn1/3O2材料表面包覆了一层Y2O3.采用X射线衍射(XRD),扫描电子显微镜(SEM),透射电子显微镜(TEM),循环伏安(CV)和恒流充放电对包覆和未包覆的LiCo1/3Ni1/3Mn1/3O2进行了测试分析.结果表明,Y2O3包覆并没有改变LiCo1/3Ni1/3Mn1/3O2的晶体结构,只存在于LiCo1/3Ni1/3Mn1/3O2的表面;与未包覆的材料相比,Y2O3包覆后的材料在高电位下具有更好的容量保持率和放电容量.CV测试表明,包覆层的存在有效抑制了材料层状结构的转变及电极与电解液的负反应.

锂离子蓄电池LiNi1／3Co1／3Mn1／3O2正极材料的性能表征

采用共沉淀法制备了层状Li1.05Ni1/3Co1/3Mn1/3O2正极材料。以C为负极,在1C、2.75～4.2V下的初始放电比容量达145.5mAh·g-1,循环100次后容量保持率为98.4%。并采用X光电子能谱(XPS)、循环伏安法(CV)和交流阻抗法(EIS)对层状LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2材料中的各元素氧化态分布和嵌/脱锂动力学过程进行了系统研究。XPS实验结果表明LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2中Co,Ni,Mn的主要氧化态分别为+3,+2,+4价,还有少量的Ni3+和Mn3+,并从晶体场理论解释了其氧化态分布机制。而LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的循环伏安曲线上主要存在3.95V氧化峰和3.69V还原峰,分别对应于Ni2+/Ni4+的氧化还原反应。

氨蒸发诱导法制备纳米结构LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2及其作为高功率型锂离子电池正极材料的性能

采用氨蒸发诱导法成功制备出纳米结构LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2正极材料,借助X射线衍射(XRD)分析、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、高分辨率透射电镜(HRTEM)、能量分散谱(EDS)和比表面测试等表征手段及恒电流充放电测试研究了其晶体结构、微观形貌和电化学性能.研究表明该方法制备出的材料具有良好的α-NaFeO2层状结构,阳离子混排程度低.纳米片交错堆积而成核桃仁状形貌,片与片之间形成许多纳米孔,而且纳米片的侧面属于{010}活性面,能够提供较多的锂离子的脱嵌通道.在室温下及3.0-4.6 V充放电范围内,该材料在电流密度为0.5C、1C、3C、5C和10C时放电比容量分别为172.90、153.95、147.09、142.16和131.23mAh?g-1.说明其具有优异的电化学性能,非常有潜力用于动力汽车等高功率密度锂离子电池中.

低温熔盐法合成球形LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2研究

采用低温熔盐法合成了锂离子电池正极材料Li Ni1/3Co1/3Mn1/3O2,并就低温熔盐0.62xLi NO3-0.38xLi OH-（1-x）CH3COOLi.2 H2O的具体比例、焙烧温度和焙烧时间对材料的影响进行了对比研究.XRD结果表明以x=0.6的低温共熔盐,经3阶段温度烧结（200℃,3 h;600℃,制备的样品的α-NaFeO2层状结构发育的较为完备.SEM扫描显示材料是由许多片状晶体构成的球形颗粒.材料在2.8～4.3 V范围内充放电,倍率为0.2 C时,首次放电比容量为173.6 mA.h.g^-1,循环20次后容量保留97.4%;倍率为1 C时,首放126.0 mA.h.g^-1,循环20次后容量保留94.1%.

不同金属离子价态的前驱体制备球形LiNi1/3Mn1／3Co1／3O2的性能比较

利用共沉淀法和控制结晶氧化法在不同条件下分别制备出低价态球形Ni1/3Co1/3Mn1/3(OH)2和高价态球形Ni1/3Co1/3Mn1/3OOH前驱体,并分别和LiOH·H2O在不同温度烧结合成出球形锂离子正极材料Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)O2。XPS分析表明,制备的高价态球形Ni1/3Co1/3Mn1/3OOH前驱体其过渡金属Ni、Co和Mn的价态分别是2+,3+,4+。XRD分析表明,高价态球形Ni1/3Co1/3Mn1/3OOH前驱体比低价态球形Ni1/3Co1/3Mn1/3(OH)2前驱体具有较高的活性,能够在低温下合成出Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)O2,而且制备的产物结晶度高,阳离子混排程度小,具有规整的层状α-NaFeO2结构。充放电实验表明,由高价态球形Ni1/3Co1/3Mn1/3OOH前驱体制备的Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)O2具有优良的充放电性能和循环性能。

TiO2包覆对LiCo1/3Ni1/3Mn1/3O2材料的表面改性(英文)

为了提高材料LiCo1/3Ni1/3Mn1/3O2的循环性能,采用浸渍-水解法对其进行TiO2包覆.用X射线衍射(XRD)、电化学交流阻抗谱(EIS)、电感耦合等离子体发射光谱(ICP-OES)和恒流充放电测试研究包覆材料的结构和电化学性能.TiO2仅在材料表面形成包覆层,并未改变材料的结构.TiO2包覆能提高材料LiCo1/3Ni1/3Mn1/3O2的倍率性能和循环性能,TiO2包覆后的材料在5.0C(1.0C=160mA·g-1)下的放电容量达到0.2C下的66.0%,而包覆前的材料在5.0C下的放电容量仅为其0.2C下的31.5%.包覆后的材料在2.0C下循环12周后的容量没有衰减,而未包覆的材料容量保持率仅为94.4%.EIS测试表明包覆材料性能的提高是由于循环过程中材料的界面稳定性得到了提高.循环后材料的XRD和ICP-OES测试表明,包覆层能提高材料LiCo1/3Ni1/3Mn1/3O2的结构稳定性.

xLi2MnO3·(1-x)LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2(x=0.1、0.2、0.3和0.4)固溶体材料性能研究

通过LiNO3与Mn（NO3）2的混合溶液与LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2粉体共混干燥后在900 ℃热处理12 h制备了xLi2MnO3·（1-x）LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2（x=0.1、0.2、0.3和0.4）固溶体。随着x的增加，固溶体的XRD峰强度减弱，峰形变宽，而在20°-30°间的结构特征峰（LiMn6）更加明显；尽管固溶体的外观形貌为团聚状，但组成其的单颗粒平均粒径随着x增大，由x=0.1时的250 nm增大到x=0.4时的350 nm。随着充放电截止电压的升高，固溶体的放电比容量增大；在2.5-4.6 V间充放电，当x=0.2时，充放电的极化最小，放电平台最高；不同倍率充放电循环21周后发现随着x的增大，容量保持率从91.2%增加大105.6%。研究结果表明，Li2MnO3可以改善LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2材料的电化学性能。

高密度非球形和球形LiNi1／3Mn1／3Co1／3O2的合成和性能比较

利用二次干燥法和共沉淀法分别制备出了非球形的Ni1/3Co1/3Mn1/3OOH前驱体和球形Ni1/3Co1/3Mn1/3(OH)2前驱体,并分别和LiNO3混合烧结合成高密度非球形和球形的锂离子正极材料Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)O2.XPS分析表明,二次干燥法制备的非球形Ni1/3Co1/3Mn1/3OOH前驱体其过渡金属Ni,Co和Mn的价态分别是+2,+3和+4,而共沉淀法制备的球形Ni1/3Co1/3Mn1/3(OH)2前驱体其各金属价态为+2;X射线衍射分析表明,非球形的Ni1/3Co1/3Mn1/3OOH前驱体比球形的前驱体具有较高的活性,能够在低温下合成出Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)O2,而且制备的产物结晶度高,具有规整的层状α-NaFeO2结构,扫描电镜显示制备的非球形产物颗粒均匀,颗粒间隙小,振实密度高达2.95g·cm-3,远高于球形的振实密度2.35g·cm-3;充放电实验表明,由非球形前驱体制备的Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)O2其充放电性能和循环性能以及体积比容量均高于球形正极材料.

合成方法对LiNi1／3Co1／3Mn1／3O2性能的影响

采用高温固相法、溶胶．凝胶法和碳酸盐共沉淀法分别制备了锂离子电池层状正极材料LiNi1／3Co1／3Mn1／3O2。采用XRD、SEM、粒径分布和充放电实验，对产物的结构和性能进行了分析。结果表明，合成方法和工艺条件的不同导致了样品晶相结构、表观形貌、粒径分布及电化学性能上的差异。碳酸盐共沉淀法制备的LiNi1／3Co1／3Mn1／3O2样品的电化学性能较好，在2．5—4．6V、0．1G倍率下，首次放电比容量为190．29mAh／g，显示了较好的循环稳定性。

层状LiNi1/3Co1／3Mn1/3O2正极材料脱嵌锂的动力学研究

采用交流阻抗法对层状LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2材料嵌/脱锂反应的动力学过程进行了研究,结果发现,该材料的交换电流密度和锂离子扩散系数均与嵌锂电位有关,交换电流密度在电位平台附近(3.9V)出现了最大值(1.03mA/cm2),而锂离子扩散系数却出现了最小值(1.23×10-12cm2/s)。

Li与Ni＋Co＋Mn摩尔比对LixNi1／3Co1／3Mn1／3O2结构和性能的影响

采用氢氧化物共沉淀前驱体高温固相反应制备了层状LixNi1/3Co1/3Mn1/3O2(0.95≤x≤1.14)正极材料,应用ICP-OES、AAS对材料进行了成分分析,并采用X射线衍射光谱法(XRD)、晶格精修、扫描电子显微镜法(SEM)、差示扫描量热法(DSC)以及充放电测试表征了n(Li)∶n(Ni+Co+Mn)对材料结构和性能的影响。结果表明:x≥1.00时,随x值的增大,峰I003/I004的比值R、首次放电比容量及DSC峰值温度均呈现先增后减的趋势,并在x=1.05附近具有极大值;晶格精修表明阳离子混排率呈现先减后增的趋势,在x=1.08附近具有最小混排率。

Mn(C2Cl3O2)Cl(C(12)H8N2)2的合成、表征及其纳米晶体参数计算

以Cl3CCOOH、1,10-菲罗啉为配体,以MnCl2·4H2O为金属离子盐,通过溶液蒸发法合成了具有纳米级金属骨架的三元配合物Mn(C2Cl3O2)Cl(C12H8N2)2。通过元素分析、红外光谱、X单晶衍射测得配合物属于单斜晶系,其空间群为P21/c,a=1.8155nm,b=1.0638nm,c=1.4685nm,β=112.9°,z=4,V=2.6110nm3。通过纳米化计算的方法,计算出总晶胞数、总原子数、及表面参数随粒径变化的关系,得出Mn(C2Cl3O2)Cl(C12H8N2)2最佳纳米化尺度为115nm。

前驱体热处理温度对LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2材料的影响

以NaCO3为沉淀剂,NH3·H2O为缓冲溶液,将NiSO4、CoSO4和MnSO4混合溶液共沉淀制备（Ni1/3Co1/3Mn1/3）CO3前驱体,将其在400-900℃热处理5h制备得（Ni1/3Co1/3Mn1/3）Ox氧化物。EDTA络合滴定、BET、XRD及SEM研究表明,随着热处理温度的升高,（Ni1/3Co1/3Mn1/3）Ox中过渡金属含量及结晶度随着增加,而比表面积却减小。（Ni1/3Co1/3Mn1/3）Ox与LiOH混合后在850℃热处理24h制备出LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2材料,其结构、形貌及电性能的测试结果表明,前驱体在600℃条件下热处理制备的正极材料电化学性能最佳,其首次放电比容量为189.7mAh·g^-1,不同倍率循环60周后,循环保持率为92.4%。

溶剂-凝胶法合成锂离子电池正极材料LiMn1/3Co1/3Ni1/3O2

使用溶剂-凝胶法合成了锂离子电池正极材料LiMn1/3Co1/3Ni1/3O2,考察了不同反应温度(850、900、950℃)对产品物性的影响。并通过扫描电镜、X-射线衍射研究材料的表观形貌和晶体结构,并进行了电化学性能测试。结果表明,合成的样品较为纯净,产品粒径小(0.5~1μm);900℃时合成的LiMn1/3Co1/3Ni1/3O2电化学性能的循环性及稳定性最好,50次循环后其放电比容量保持率为93.5%。

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)。

镍钴锰三元正极材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2最新研究进展

为解决镍钴锰三元材料存在的首次充放电效率低、大倍率性能不够理想等问题,人们对这类材料进行掺杂和表面改性方面开展了大量的研究工作。综述了近年来锂离子电池镍钴锰三元正极材料的合成方法、掺杂以及表面修饰等方面的研究进展,并简要概述了该材料的发展趋势。

LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2@C复合材料的制备及电化学性能

采用活性炭吸附含Co^(2+),Mn^(2+),Ni^(2+)和Li^+的乙酸盐混合溶液,辅以高温热处理制备了碳包覆LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O2(NCM@C).透射电子显微镜(TEM)观测结果表明,碳包覆层的厚度约为10 nm.电化学性能测试结果表明,在0.2C下首次放电比容量为181 m A·h/g,首次充放电效率为90.7%;在20C倍率下,NCM@C仍具有78 m A·h/g的放电比容量,而采用溶胶凝胶法制备的Li Ni_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O2(NCM)的比容量仅为39 m A·h/g;NCM@C还表现出良好的循环稳定性,在0.2C倍率下循环50周容量保持率为88.1%,而NCM容量保持率仅为66.4%.

原料对强化固相反应合成的LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2粉末电化学性能的影响

分别以碳酸盐和氧化物为原料,利用强化固相反应直接合成LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2超微粉末。采用X射线衍射仪和扫描电子显微镜表征了以不同原料合成的产物粉末在结构和形貌上的差异,并分别在常温(25℃)和高温(55℃)下对产物进行了电化学性能测试。结果表明:以碳酸盐为原料的产物LC-BM20相比于以氧化物为原料的产物LO-BM20具有更为完整的晶体结构和更细小的粒径分布;当温度为25℃时,LC-BM20在0.1C(1C=270mA/g)倍率下的首周库伦效率高达91.9%,在6C倍率下的放电比容量仍保持在133.0mAh/g,在1C倍率下循环100次后的容量保持率达到88.2%;当温度为55℃时,LO-BM20的性能更优异,在0.1C倍率下的首次放电比容量达到197.0mAh/g,在1C倍率下循环100次后的容量保持率达到82.9%。

煅烧温度和补锂量对LiNi1／3Co1／3Mn1／3O2的影响

用化学共沉淀法制备前驱体Ni1/3Mn1/3Co1/3(OH)2,通过高温固相法制备了正极材料Li Ni1/3Co1/3Mn1/3O2。用XRD、SEM、电化学性能测试和电化学阻抗谱分析了煅烧温度和补锂量的影响。样品具有完整的α-NaFeO2层状结构。n(Li)∶n(Ni+Co+Mn)=1.12∶1.00、在840℃下煅烧12 h所得样品,在4.30～2.75 V的0.2C首次可逆放电比容量为154.50mAh/g,第20次循环的容量保持率为92%。