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.

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.

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。

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%.

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)。

锂离子电池正极材料LiNi1-xAlxO2的低温燃烧合成

以Ni（NOa）2·6H2O、Al（NO3）3·9H2O、LiNO3和CO（NH2）2为原料，通过低温燃烧法在空气中合成了锂离子电池正极材料LiNi1-xAlxO2（x=0．05～0．30），用XRD研究了合成材料的物相和结构，研究了掺铝量、合成温度、合成时间以及锂过量对合成产物结构的影响。实验结果表明，掺铝有利于形成和稳定fNaFeO2型层状有序结构，有利于降低镍酸锂的合成难度，通过掺杂改性，可以在空气中合成具有良好层状结构的镍酸锂基正极材料。采用低温燃烧法在空气中合成LiNi1-xAlxO2（x=0．05～0．30）的最佳条件为：合成温度750℃，合成时间8h。

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%。

共沉淀法制备LiNi1-x-yCoxMnyO2正极材料工艺条件探究

共沉淀法可高效、低能耗制备出较高纯度的球形层状Li Ni1-x-yCoxMnyO2正极材料,广泛应用于基础研究和工业生产中,主要包括液相共沉淀及高温煅烧过程。对这两个过程中涉及的机理进行了阐述,并分析相关影响因素,考察了共沉淀制备前体这个关键步骤中颗粒成核过程以及Ni、Co、Mn 3种金属离子发生的络合及沉淀反应。通过建立的反应和热力学平衡方程,分析未沉淀的3种金属离子及其相互之间比值随pH和氨水加入量的二维变化,首次定量得出制备所需Ni、Co、Mn配比三元正极材料的理论最佳条件。此外,从前体及正极材料的结构特性以及最终材料的电化学活性出发,定性探究了最优操作条件。最后,展望了三元正极材料工艺条件优化的科学方法。

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。

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%。

共沸蒸馏法制备高性能LiNi1／3Co1／3Mn1／3O2正极材料

三元复合氧化物镍钴锰酸锂(LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2)因兼有LiNiO2和LiCoO2的优点,被认为是最有可能取代LiCoO2的新型正极材料而受到广泛关注.本文采用一种改进的共沉淀方法合成了LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2,以共沸蒸馏干燥前驱物.结果表明,共沸干燥法最终得到的产物比普通干燥法得到的产物具有更高的比容量、更好的循环性能以及更优的倍率性能.究其原因,可归结为共沸干燥得到的样品颗粒更小,且粒径分布更均匀,球形度高,比表面积大,促进了锂离子的扩散,因而提高了其电化学性能.

掺杂Eu对LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2结构及电化学性能的影响

采用草酸盐共沉淀法合成了掺杂Eu的锂离子电池正极材料LiNi1/3Co1/3-xMn1/3EuxO2(x=0、0.2%、0.4%、0.6%和0.8%)。采用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)对材料的结构和形貌进行了表征。通过LAND CT2001A电池测试系统对所制得样品进行电化学性能测试。结果表明:掺杂Eu后的样品都具有典型的a-NaFeO2的特征层状结构,且晶型良好。掺杂量x=0.4%的样品粒径均匀,约为0.4~1 mm,团聚现象较少。充放电测试证实该样品在0.7 C下首次放电比容量为116.3 mAh/g,50次循环后放电比容量为114.1 mAh/g,容量保持率为98.12%,高于未掺杂样品的88.36%。

PANI包覆LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的电化学性能

采用共沉淀法制备LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2正极材料,并用聚苯胺(PANI)对材料进行表面包覆。通过XRD、SEM和透射电子显微镜(TEM),对材料的结构和形貌进行分析;采用恒流充放电、循环伏安和交流阻抗测试,研究包覆量对材料电化学性能的影响。当PANI包覆量为10%时,LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2正极材料的电化学性能最好,以1 C在2.5~4.6 V循环,放电比容量为185.0 m Ah/g,比未包覆PANI的材料提高13.8%。

环氧树脂辅助制备LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2及其储锂性能

采用环氧树脂来均匀分散Li+,Co2+,Mn2+和Ni2+,并通过环氧树脂低温固化来维持离子均匀分散,续以空气中充分煅烧制备LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2材料。电化学研究显示,850℃下制得的材料具有更好的充放电性能,0.2℃倍率下的首次充放电容量分别达到186.4和135.1mAh·g-1。

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%.