锂离子电池Li1.1Ni0.35Mn0.55O2正极材料的低温放电效率研究

通过共沉淀结合高温固相法合成Li1.1Ni0.35Mn0.55O2正极材料,在材料组分不变的情况下,通过改善合成条件,研究材料自身低温放电效率的变化,在此基础上,对其进行掺杂Co改性。采用X射线衍射光谱法(XRD)和扫描电子显微镜法(SEM)表征Li1.1Ni0.35Mn0.55O2正极材料的微观结构和颗粒形貌。通过电化学性能测试表征材料的低温放电效率。结果表明:在烧结温度900℃,保温时间12 h下的材料阳离子排列有序度最好,低温放电效率为52.67%;同时离子掺杂有利于低温性能的改善,掺杂少量Co有利于提高低温放电效率(64.56%)。

富锂锰基材料Li_(1.35)[Ni_(0.35)Mn_(0.65)]O_(2+y)的合成与电化学性能研究

将化学计量比的前驱体Ni0.35Mn0.65（OH）2与Li2CO3均匀混合,采用不同高温段温度合成Li1.35[Ni0.35Mn0.65]O2＋y富锂锰基正极材料。对合成的材料进行表征,结果表明：所合成的Li1.35[Ni0.35Mn0.65]O2＋y正极材料为均匀的类球形,单颗粒大小均匀;XRD图谱显示材料为层状的α-Na Fe O2结构。将材料组装成CR2016扣式电池,采用蓝电测试仪以12.5 m A/g的电流密度进行充放电测试,2.0~4.8 V之间,最高初始放电比容量为198.0 m Ah/g,首次放电效率为69.7%。

Mg-F共掺杂对Li_(1.1)(Ni_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3))O_2电化学性能的影响

采用溶胶-凝胶法合成正极材料层状Li1.1[Ni1/3Co1/3Mn(1/3-x)Mgx]O2-yFy(0≤x≤0.04,0≤y≤0.04)。通过原子吸收光谱(AAS)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和电化学测试等手段研究了掺杂元素对材料结构和电化学性能的影响。结果表明,镁氟掺杂后的样品具有单相的典型六方晶系结构,合成材料颗粒分布比较均匀。在充放电倍率为0.1 C和电压范围为3.0￣4.3 V的条件下,与未掺杂样品相比,Li1.1[Ni1/3Co1/3Mn(1/3-0.04)Mg0.04]O2-0.04F0.04具有较高的放电比容量和容量保持率。其首次放电比容量和库仑效率分别为158 mAh/g和91.3%,20个循环后容量保持率达92.1%。Li1.1[Ni1/3Co1/3Mn(1/3-0.04)Mg0.04]O2-0.04F0.04是一种有前景的锂离子电池新型正极材料。

烧结条件对Li_(1+x)[Ni_(0.35)Mn_(0.65)]O_(2+y)材料性能的影响

研究了不同烧结温度及恒温保持时间对富锂锰基正极材料Li1＋x[Ni0.35Mn0.65]O2＋y形貌、结构及电化学性能的影响。XRD及SEM研究结果表明：所合成的Li1＋x[Ni0.35Mn0.65]O2＋y正极材料为层状α-NaFeO2结构,类球形,单颗粒大小均匀。扣式电池测试结果表明：当电流密度为12.5 m A/g,测试电压在2.04.8 V时,Li1＋x[Ni0.35Mn0.65]O2＋y材料最高初始放电比容量为213.3 m A·h/g,首次放电效率为71.0%。扣电进行EIS测试,结果表明材料具有较小的电荷转移阻抗。

Li含量对Li_(1+x)[Ni_(0.35)Mn_(0.65)]O_2性能的影响

采用高温固相法合成Li1＋x[Ni0.35Mn0.65]O2（x=0.35、0.40、0.45和0.50）富锂锰基正极材料,进行XRD、SEM、电化学阻抗谱（EIS）分析和电化学性能测试。所得材料具有α-NaFeO2层状结构,一次颗粒为类球形,平均粒径约为500 nm,最佳x值为0.45。x=0.45的材料于25℃时在2.04.8 V充放电,0.05 C首次放电比容量和首次循环的库仑效率分别为227.7 m Ah/g和71.7%,1.00 C最高放电比容量为182.6 m Ah/g。EIS测试表明：材料组装的电池的电荷转移阻抗较低。

煅烧温度对Li[Li_(0.2)Ni_(0.15)Mn_(0.55)Co_(0.1)]O_2的影响

用溶胶-凝胶法合成锂离子电池用富锂正极材料Li[Li0.2Ni0.15Mn0.55Co0.1]O2,通过XRD、SEM、电感耦合等离子体发射光谱（ICP-OES）和电化学性能测试考察煅烧温度对合成材料结构和性能的影响。900℃下制备的材料具有典型的α-Na Fe O2层状结构、较好的晶型结构及良好的电化学性能。在2.04.8 V充放电,20℃下的0.10 C首次放电比容量为235.4 m Ah/g,库仑效率为78.5%;依次以0.10 C、0.20 C、0.50 C、0.75 C和1.00 C循环10次,再以0.20 C放电,首次1.00 C放电比容量为149.7 m Ah/g,最后一次0.20 C放电比容量为首次0.10 C放电比容量的85.9%。

Li_(1.1)Ni_(1/3)CO_(1/3)Mn_(1/3)O_2正极材料的制备与性能研究

以Li2CO3、Ni CO32Ni OH24H2O、Co CO3H2O和Mn CO3为原料,采用高温固相法,制备了Li1.1Ni1/3Co1/3Mn1/3O2正极材料.通过X射线衍射仪（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）对材料的结构和形貌进行了表征,并采用恒电流充放电测试系统对该材料的电化学性能进行测试.结果表明：第2次球磨时加锂盐合成的Li1.1Ni1/3Co1/3Mn1/3O2样品结构完整,为-Na Fe O2型二维层状结构,属于R-3m空间群,且该样品的阳离子混排程度较低,颗粒大小比较均匀.该样品在0.1 C放电倍率和2.4~4.6 V电压范围的首次放电比容量为182.7 m Ah/g,循环57次后,容量的仍高达保持率为95.1%,表现出良好的循环性能.

钴、铝掺杂对Li_(1.1)Ni_(0.4)Mn_(0.4)Co_(0.15)Al_(0.05)O_2结构和电化学性能的影响

采用草酸盐共沉淀法合成Li1.1Ni0.4Mn0.4Co0.15Al0.05O2正极材料,通过XRD分析,计算得出掺杂后晶胞体积收缩,层状结构更加稳定。恒电流充放电测试显示了其良好的充放电性能和循环稳定性。对于不同充电状态的EIS分析,显示其较小的电荷转移阻抗及较好的电荷转移动力学。

Li[Li_(0.2)Ni_(0.15)Mn_(0.55)Co_(0.1-x)Cr_x]O_(2-y)Cl_y富锂正极材料的合成及电化学性能研究

采用溶胶-凝胶法合成富锂正极材料,900℃煅烧12 h得到产物Li[Li0.2Ni0.15Mn0.55Co0.1-xCrx]O2-yCly。X射线衍射光谱（XRD）测试表明,材料均具有层状α-NaFeO2结构;扫描电镜（SEM）观察材料颗粒均匀,粒径达到纳米范围;充放电测试显示,Cl-、Cr3＋共掺材料在2~4.8 V电压范围及0.1 C倍率下,20℃时,首次放电比容量达到239.8 mAh·g-1,首次库伦效率为81.2%;55℃时,首次放电比容量和首次库伦效率分别为308.3 mAh·g-1和92.7%。并且40个循环之后在1 C倍率下,材料在20和55℃时放电比容量仍分别达到173.5和207.7 mAh·g-1。