废旧锂电池中镍钴锰的回收及正极材料LiCo_(1/3)Ni_(1/3)Mn_(1/3)O_2的制备

本文以废旧锂电池为原料,经过解体分选、硫酸浸出、除杂净化等一系列工序,回收得到含镍钴锰的混合溶液,采用氢氧化物共沉淀法制备LiCo1/3Ni1/3Mn1/3O2正极材料。分别采用XRD,TG/DSC,SEM对其进行表征,并通过恒电流充放电测试和循环性能测试对材料的电化学性能进行分析。结果表明,合成得到的LiCo1/3Ni1/3Mn1/3O2正极材料具有典型的层状结构,并呈现球形或类球形的形貌。在0.1C,电压范围为2.75～4.3 V的条件下,经恒流充放电测试,它的首次放电容量为136.5 mAh.g-1,经过30个循环后,放电容量为124.9 mAh.g-1,容量保持率高达91.5%,表现出较优异的电化学性能。

锂离子蓄电池正极材料LiCo_(1/3)Ni_(1/3)Mn_(1/3)O_2的安全性能

用LiCo1/3Ni1/3Mn1/3O2(L333)作为正极材料,MCMB(中间相炭微球)作为负极材料,制成AA型锂离子蓄电池。对电池进行了热稳定性、过充、短路、穿钉等安全性测试。实验结果表明,L333具有良好的热稳定性和优异的耐过充性,在短路和穿钉实验中也可以满足安全性的要求。L333正极材料资源丰富、价格较低、高温和安全性能优良,是锂离子动力电池有优势的正极材料。

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.

pH值对共沉淀制备的LiCo_(1/3)Ni_(1/3)Mn_(1/3)O_2结构与电化学性能的影响

用在不同PH值下制备的共沉淀前驱体合成了LiCo1/3Ni1／3Mn1/3O2材料。用XRD、IR、ESEM、交流阻抗、充放电测试仪测试了PH值对材料结构和电化学性能的影响。结果表明在pH=11条件下合成的材料的层状结构特征和结晶度较好；pH值对材料颗粒的大小没有显著的影响，所有材料的粒径均在0．3～0.7μm范围内；pH=11时合成的材料的放电比容量最高（达163．48mAh／g），循环性能最好，可能是由于此条件下合成的材料在电池充放电过程中电荷传递速率较快所致。

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.

溶胶凝胶法制备钇掺杂锂离子电池正极材料LiCo_(1/3)Ni_(1/3)Mn_(1/3)O_2

采用溶胶凝胶方法制备了LiCo1/3Ni1/3Mn1/3O2正极材料，研究了不同掺杂量的Y对于LiCo1/3Ni1／3Mn1/3O2材料结构和性能的影响。研究发现，掺杂量〉1％后Y不能很好地融入材料的晶格之中。电化学性能测试结果表明，少量Y的掺杂（1％～3％）可以明显改善LiCo1／3Ni1／3Mn1/3O2材料的循环性能。

锂离子电池正极材料LiCo_(1/3)Ni_(1/3)Mn_(1/3)O_2的研究进展

综述了近几年锂离子电池正极材料层状三元过渡金属氧化物LiCo_xNi_yMn_(1-x-y)O_2的研究进展,重点讨论了综合性能优异的LiCo_(1/3)Ni_(1/3)Mn_(1/3)O_2的电化学性能、结构、制备方法以及存在的不足,LiCO_(1/3)Ni_(1/3)Mn_(1/3)O_2与其它商业化正极材料相比具有高容量、热稳定性好、高倍率放电等诸多优异的性能,若能解决循环、存放等问题,将有望成为新一代锂离子电池正极材料。

电解Co-Ni-Mn合金制备LiCo_(1/3)Ni_(1/3)Mn_(1/3)正极材料(英文)

由Co-Ni-Mn合金出发,采用电解方法合成了含3种过渡金属元素的前驱物,再利用该前驱物制备了锂离子二次电池正极材料LiCo1/3Ni1/3Mn1/3。XRD测试结果表明通过该方法制备的正极材料具有较好的层状结构,SEM测试则显示材料由规则形状的1μm左右颗粒组成。通过XPS实验证明Co、Ni、Mn3种过渡金属元素在该材料中的价态分别为+3,+2,+4。采用循环伏安法对材料的电化学行为进行了研究,表明该材料具有较好的充放电可逆性。该材料在150mA·g-1电流下经过50周的恒电流充放循环后容量仍能保持在160mAh·g-1。

锂离子电池正极材料LiCo_(1/3)Ni_(1/3)Mn_(1/3)O_2

镍钴锰三元材料作为锂二次电池正极材料是目前国内外研究热点。综述了三元材料近几年国内外的研究状况,重点介绍了LiCo1/3Ni1/3Mn1/3O2材料的结构与电化学性能的内在联系,探讨了不同制备方法及不同元素的掺杂改性对材料的影响,讨论了LiCo1/3Ni1/3Mn1/3O2正极材料的应用前景。

湿法球磨制备LiCo_(1/3)Mn_(1/3)Ni_(1/3)O_2材料及表征

以六水合硝酸镍、硝酸钴和二氧化锰为原料,以柠檬酸为分散剂和燃料,采用球磨工艺对原料进行混合,在950℃于空气气氛中保温10h制备了层状结构的LiCo1/3Mn1/3Ni1/3O2正极材料。通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和电化学性能测试手段对所制备材料的结构、形貌及电化学性能进行表征。结果表明:所合成的材料为单相的六方层状结构,颗粒大小均匀。在2.75～4.3V电压区间,以0.1C恒电流充放电,首次充/放电比容量为184.3/156.7mAh/g,充/放电效率为85%。0.5C倍率下充放电,材料首次放电比容量为151.3mAh/g,经过30次循环后比容量保持在150.8mAh/g左右,循环性能优异。

Li_2CO_3掺杂对0.2PMN-0.8PZT陶瓷的影响

利用铌铁矿预产物合成法,研究不同温度烧结下Li2CO3掺杂对0.2 PMN-0.8PZT压电陶瓷(简称PLC)的相结构和电性能的影响。X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)的分析结果表明,掺杂LiCO3的0.2PMN-0.8PZT压电陶瓷经不同温度煅烧后,所有陶瓷样品的相组成均为纯钙钛矿相,并随着烧结温度的升高,PLC的相结构有由四方相向菱方相转变的趋势。通过0.2PMN-0.8PZT压电陶瓷掺杂LiCO3煅烧后的微观形貌、介电常数、压电性能、铁电性能的分析,发现经1200℃烧结的样品的介电和压电性能最佳:介电常数(εr)为38512,室温压电常数(d33)为300 pC/N,剩余极化强度(Pr)为31.3 C/cm2,矫顽电场(Ec)为7.5 kV/cm。

正极材料LiCo_(1/3)Ni_(1/3)Mn_(1/3)O_2的制备与电化学性能

采用固相法和沉淀法合成了锂离子电池正极材料LiCo1/3Ni1/3Mn1/3O2。探讨了合成温度、不同合成方法对材料的电化学性能的影响。利用充放电测试、循环伏安测试方法对合成的LiCo1/3Ni1/3Mn1/3O2进行了表征。结果表明,固相法900℃煅烧合成的材料电化学性能较好,沉淀法合成的材料电化学性能最好,以10.0 mA/g的电流充放电,首次放电比容量为576.0 C/g,循环50次后放电比容量仍保持501.5 C/g。以100.0 mA/g的大电流放电,放电比容量达到430.2 C/g。

三元层状正极材料的制备与电化学性能研究

采用机械活化-高温固相法制备了锂离子电池正极材料LiCo1/3Mn1/3Ni1/3O2,研究了烧结时间与球磨时间对合成产物结构与性能的影响。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和电化学性能测试对所得样品的结构、形貌及电化学性能进行了表征。研究结果表明,优化实验条件下制得的材料具有良好的循环性能,在2.7～4.6V电压范围内,充放电电流值为20mA/g时,初始放电比容量为210.76mAh/g,30次循环后容量保持率为91.98%。

正极材料LiCo_(1/3)Ni_(1/3)Mn_(1/3)O_2共沉淀合成法的研究

讨论了焙烧温度对LiCo1/3Ni1/3Mn1/3O2的共沉淀法合成过程的影响,结合XRD、SEM、振实密度分析和充放电测试等手段获得了共沉淀法制备LiCo1/3Ni1/3Mn1/3O2的最佳合成温度。获得了共沉淀法制备LiCo1/3Ni1/3Mn1/3O2的最佳焙烧温度为900℃,在上述最佳焙烧温度条件下合成的正极材料具有优异的电化学性能。

正极材料LiCo_(1/3)Mn_(1/3)Ni_(1/3)O_2的微波烧结合成法的研究

微波烧结是利用微波电磁场的作用,能量通过分子与偶极子之间的相互作用转化为热量,而均匀快速地向材料的其他部位扩散。文章采用微波烧结法合成LiCo1/3Mn1/3Ni1/3O2,通过XRD、SEM、电化学性能测试等表征手段获得了材料的微波烧结工艺条件。研究表明,将前驱体先在马弗炉中500℃下焙烧6h,再使用微波炉烧结一定时间,可以获得较好的电化学性能,50次循环后容量衰减仅为9.96%。

微波烧结LiCo_(1/3)Ni_(1/3)Mn_(1/3)O_2电磁场与温度场的仿真模拟

分析了微波烧结的原理和特点,利用COMSOL Multi-physics模拟软件对矩形微波炉进行了仿真模拟,研究了微波烧结正极材料LiCo_(1/3)Ni_(1/3)Mn_(1/3)O_2时电磁场与温度场的分布,测量了粉末样品LiCo_(1/3)Ni_(1/3)Mn_(1/3)O_2的介电常数,并与模拟结果相对照.研究表明:微波在烧结LiCo_(1/3)Ni_(1/3)Mn_(1/3)O_2样品时,炉腔内电磁场的分布受到影响,微波炉内表面的电场强度减弱;材料内部温度场的分布不均匀,材料的下半部分温度较高;同时,在仿真模拟计算过程中,求得LiCo_(1/3)Ni_(1/3)Mn_(1/3)O_2在微波中烧结到不同温度时的能量损耗,根据李赫德涅凯法则计算出其对应的相对介电常数,发现在20~620℃,相对介电常数随温度的上升而变大.根据实验测得的复合介电常数,求出对应温度点LiCo_(1/3)Ni_(1/3)Mn_(1/3)O_2的相对介电常数.利用Origin对仿真模拟计算和实验求得的两组相对介电常数数据进行拟合对比,发现实验求得的LiCo_(1/3)Ni_(1/3)Mn_(1/3)O_2的相对介电常数与仿真模拟计算所得数据趋势吻合.

新型正极材料LiCo_(1/3)Fe_(1/3)Mn_(1/3)O_2的合成及其电化学性能

寻找一种提高或替代LiCo1/3Ni1/3Mn1/3O2三元锂离子电池正极材料一直是大家研发的目标。尝试合成了一种新型锂离子电池正极材料LiCo1/3Fe1/3Mn1/3O2。用适量Li含量合成目标材料时,纯相LiCo1/3Fe1/3Mn1/3O2在1 100℃通过淬火的办法合成,但材料中有较强的阳离子层间混排;低温或不淬火不能获得纯相。增加原材料中Li摩尔含量至Li/(Co+Fe+Mn)=1.33时,不需要淬火就可低温合成层状纯相,而且材料的层状性变强。电化学性能显示用适量Li含量合成的LiCo1/3Fe1/3Mn1/3O2材料作为锂离子电池正极材料有极差的电化学性能,这应该由于严重的阳离子层间混排造成的。用Li过量合成的材料显示了提高的电化学性能,首次充电比容量达到277 mAh/g,但放电比容量达到128mAh/g。

锂离子电池正极材料的回收及再制备

通过湿化学法从废旧锂离子电池中回收得到Li+、Co2+的硝酸溶液,以此为钴源,与Ni(NO3)2.6H2O、Mn(NO3)2按化学计量比混合,用草酸盐共沉淀法制备草酸盐前驱体,然后按Li过量5%加入Li2CO3混合,在空气中于800～950°C煅烧15 h得LiCo1/3Mn1/3Ni1/3O2,研究了煅烧温度对材料结构、形貌以及电化学性能的影响。结果表明,900℃保温15 h制备的LiCo1/3Mn1/3Ni1/3O2正极材料,为理想的(α-NaFeO2层状结构,颗粒为大小均匀的球形,在2.5～4.3 V的电压范围内,以0.1 C的恒定电流进行充放电,其首次充放电比容量分别为194.3和150.9 mAh/g,10次循环之后的容量保持率为89.9%,放电比容量为135.0 mAh/g。

锂离子电池正极材料LiCo_(1/3)Mn_(1/3)Ni_(1/3)O_2的制备与性能研究

采用机械活化-高温固相法制备了锂离子电池正极材料LiCo1/3Mn1/3Ni1/3O2。研究球磨方式与n(Li)/n(M)对合成产物结构与性能的影响。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和电化学性能测试对所得样品的结构、形貌及电化学性能进行了表征。研究结果表明,优化试验条件下制备得到的材料具有良好的循环性能,在电压范围2.7～4.2 V内,充放电的电流值为20 mA/g时,初始放电比容量为160 mA.h/g,30次循环后容量保持率为96.98%。