氧化钛包覆对LiCo_(0.2)Ni_(0.4)Mn_(0.4)O_2结构和性能的影响

采用SEM、XRD、XPS、恒电流充放电等方法研究了不同量的氧化钛包覆对LiCo_(0.2)Ni_(0.4)Mn_(0.4)O_2结构和电化学性能的影响。结果表明,0.3mol%氧化钛包覆能显著改善LiCo_(0.2)Ni_(0.4)Mn_(0.4)O_2的循环性能、倍率放电能力及高截止电压(3.0-4.5V)下的循环性。XPS数据表明氧化钛包覆能明显的抑制样品表面的氧化活性,从而减少了电极材料表面与电解液的反应,改善了LiCo_(0.2)Ni_(0.4)Mn_(0.4)O_2的电化学性能。

铝掺杂富锂锰基正极材料Li_(1.2)Ni_(0.2)Mn_(0.6)O_2的研究

针对无钴锰基富锂材料Li_(1.2)Ni_(0.2)Mn_(0.6)O_2固有的循环稳定性差、循环电压衰减严重等问题,研究了铝掺杂结合固相煅烧法对该材料在微观形貌及结构、电化学性能等方面的影响。研究结果显示,铝掺杂不仅能促使该材料的表层形貌更加致密,而且可以为该材料带来更稳定的晶体结构,这有利于该材料在长充放电循环中抵抗因结构降级带来的一系列不利因素,最终致使其电化学性能更加优异。此外,当铝掺杂量为1%(物质的量分数)时该材料在高倍率下的放电比容量、循环稳定性、电压保持率等均达到最优效果,在2.0~4.8 V电压区间内0.1C倍率下首圈放电比容量高达248.8 mA·h/g,200圈循环充放电后其放电比容量保持率由未掺杂时的57.9%提升至77.6%,循环电压保持率也由84.2%提升至85.6%。以上结果充分显示了1%铝掺杂对锰基富锂材料Li_(1.2)Ni_(0.2)Mn_(0.6)O_2具有优异的改良效果。

改进共沉淀法合成富锂正极材料Li_(1.2)Mn_(0.6)Ni_(0.2)O_2及性能表征

利用尿素的高温分解制备锰和镍的碳酸盐前驱体,然后通过高温固相法制备富锂Li1.2Mn0.6Ni0.2O2正极材料。采用X射线衍射光谱法(XRD)、扫描电子显微镜法(SEM)、能量散射光谱(EDS)、电化学交流阻抗频谱(EIS)和充放电测试对样品的物理及电化学性能进行表征和测试。研究结果表明,700℃下制备的样品结晶度较高,形貌规整,表现出良好的电化学性能,20 m A/g充放电电流条件下,首次放电比容量为184.07 m Ah/g。

富锂材料Li_(1.2)(Ni_(0.4)Mn_(0.4))_x(Ni_(0.2)Mn_(0.6))_(1-x)O_2(0≤x≤1)的制备及性能研究

锂离子电池富锂层状正极材料因具有超高的比容量,引起了极大的关注。依据材料相图进行富锂材料的设计、制备及性能研究。采用醋酸盐燃烧法制备了锂离子电池富锂层状正极材料Li_(1.2)(Ni_(0.4)Mn_(0.4))_x(Ni_(0.2)Mn_(0.6))_(1-x)O_2(0≤x≤1),应用原子吸收光谱(AAS)和电感耦合等离子体发射光谱(ICP-OES)对材料进行了成分分析,采用X射线多晶衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)对材料进行了结构和形貌分析,并对材料的电化学性能进行了测试分析。研究表明所制备的五种富锂正极材料均为层状α-Na Fe O2结构,随着x数值的逐渐减小,富锂材料Li_(1.2)(Ni_(0.4)Mn_(0.4))_x(Ni_(0.2)Mn_(0.6))_(1-x)O_2(0≤x≤1)的首次放电比容量逐渐增大,循环性能逐渐提高。

铝掺杂对Li_(1.2)Ni_(0.2)Mn_(0.6)O_2结构和电化学性能的影响

采用共沉淀法合成了球型前驱体Ni_(0.25)Mn_(0.75)(OH)_2,与锂源混合煅烧得到锂离子电池正极材料Li_(1.2)Ni_(0.2)Mn_(0.6)O_2,并对其进行铝掺杂改性,得到样品Li_(1.2)(Ni_(0.2)Mn_(0.6))_(1-x)Al_(0.8x)O_2(x=0~0.03)。利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和电化学性能测试对各个样品的结构、形貌和电化学性能进行了表征,结果表明:掺杂铝后,样品具有规则的球形形貌,层状结构保持完整,阳离子混排程度降低,铝掺杂量为2%的样品(x=0.02)阳离子混排程度最小,结构最稳定,具有较高的首次充放电效率和最优异的循环性能,其首次充放电效率为84.2%,1C倍率下循环50次的容量保持率为95.7%。

Li[Li_(0.2)Ni_(0.2)Mn_(0.6)]O_2富锂正极材料的制备及性能研究

通过液相法制得了球形Ni(OH)2,再与Mn(NO3)2、CH3COOLi通过固相法制备了富锂正极材料Li[Li0.2Ni0.2Mn0.6]O2。通过X射线衍射光谱法(XRD)、扫描电子显微镜法(SEM)、粒度分析仪、循环伏安、交流阻抗以及充放电测试对样品的结构、形貌和电化学性能进行了表征。结果表明,合成温度为900℃时,材料结晶度高,阳离子混排程度低,颗粒表面光滑均一;在20 m A/g时,首次放电比容量为174.02 m Ah/g,在60 m A/g的高倍率放电条件下比容量仍可达到80.56m Ah/g。

锂盐用量对Li_(1.2)Mn_(0.6)Ni_(0.2)O_2材料电化学性能的影响

以球形前驱体Mn0.6Ni0.2(OH)1.6及碳酸锂为原料,通过高温固相法合成富锂锰基正极材料Li1.2Mn0.6Ni0.2O2。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)对不同锂盐用量条件下得到的Li1.2Mn0.6Ni0.2O2的结构和形貌进行了表征,并对其进行了电化学性能测试。结果表明:当锂盐用量过量4%时,合成的Li1.2Mn0.6Ni0.2O2的晶体结构最完整、球形形貌更规则、电化学性能优异。在0.2 C和1.0 C下首次放电比容量可达250.7、235.2 m A·h/g;1.0 C下循环50次后,容量保持率为86.86%。

共沉淀法制备Li[Li_(0.2)Ni_(0.2)Mn_(0.6)]O_2及其性能研究

采用共沉淀法在不同pH条件下制备得到球形的前驱体,通过固相法与锂源合成正极材料Li[Li_（0.2）Ni_（0.2）Mn_（0.6）]O_2,对样品进行了XRD、SEM以及电化学性能分析。结果表明：制得的前驱体呈球状颗粒,其中pH=8.0时制得的前驱体的结晶度和球形形貌最理想;合成的正极材料具有层状结构,在950℃下合成的材料电化学性能和循环稳定性最佳,在2.0~4.8 V、0.2 C条件下,首次放电比容量为220.4 m Ah/g,循环20次后保持率高达97%。此外,该材料的倍率性能也最好,在1 C下充放电,其放电比容量仍保持200.9 m Ah/g。

二氟磷酸锂改善LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_2电池的高温性能

将二氟磷酸锂(LiPO_2F_2)作为添加剂来改善LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_2电池高温贮存性能。相对于没有添加LiPO_2F_2的电池,电解液中添加1%LiPO_2F_2的电池在高温60℃下贮存14 d,容量保持率提高6.05%,容量恢复率提高6.01%,并能抑制电池高温产气。采用电化学交流阻抗谱测试电池高温贮存前后的阻抗行为,用SEM、X射线光电子能谱(XPS)对电极表面进行分析,发现LiPO_2F_2能够在正极表面形成热稳定性好且可降低界面阻抗的固体电解质相界面(SEI)膜。

高镍三元正极材料LiNi(0.6)Co(0.2)Mn(0.2)O2的合成及改进研究进展

高镍三元正极材料LiNi(0.6)Co(0.2)Mn(0.2)O2(NCM622)具有比容量高、成本低等优点,被认为是最有前景的正极材料之一.但是NCM622的热稳定性差、倍率性能低等缺点限制其广泛应用.从合成和改进(包括反应条件、掺杂和包覆)等方面对正极材料NCM622的最新研究进行综述,并对未来的研究和应用进行展望.

Cr掺杂对富锂锰基正极材料Li_(1.2)Ni_(0.2)Mn_(0.6)O_2结构和电化学性能的影响

采用共沉淀-高温固相合成法制备锂离子电池正极材料Li_(1.2)Ni_(0.2-x/2)Mn_(0.6-x/2)Cr_xO_2(x=0,0.04,0.08,0.12)。利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、恒电流充放电测试和电化学交流阻抗谱(EIS)对掺杂不同Cr含量的正极材料的结构、形貌和电化学性能进行分析测试。结果表明:制备出的Li_(1.2)Ni_(0.2-x/2)Mn_(0.6-x/2)Cr_xO_2正极材料均具备层状固溶体结构。Cr掺杂不会改变材料的结构,而且能够有效抑制循环过程中材料由层状向尖晶石结构转变的过程。当Cr的掺杂量为8%(即x=0.08)时,得到的正极材料Li_(1.2)Ni_(0.16)Mn_(0.56)Cr_(0.08)O_2具有最好的电化学性能。0.1C的首次放电比容量由未掺杂的230.4 mA·h·g^(-1)增加到246.6 mA·h·g^(-1),在0.2C电流下50次循环后的容量保持率由93.5%提高至95.36%,5C的放电比容量由91.5 mA·h·g^(-1)增加到104.2 mA·h·g^(-1)。而且x=0.08时制备的样品具有最小的电荷转移阻抗。

固相法合成xLi_2MnO_3·(1-x)LiMn_(0.6)Ni_(0.2)Co_(0.2)O_2

以过渡金属乙酸盐和碳酸锂为原料,使用固相法合成xLi2MnO3·（1-x）LiMn0.6Ni0.2Co0.2O2（x=0.7、0.6、0.5和0.4）。对制备的材料进行XRD测试和电化学性能分析。当x=0.5时,材料0.5Li2MnO3·0.5LiMn0.6Ni0.2Co0.2O2具有较好的层状结构和电化学性能,以0.1 C在2.0-4.8 V循环,首次充、放电比容量分别为218.0 m Ah/g和162.1 mAh/g,循环5次的容量保持率为97.91%。

层状正极材料Li[Li_(0.2)Ni_(0.2)Mn_(0.6)]O_2的研究

以LiAc·H2O、Ni(Ac)2·4H2O和Mn(Ac)2·4H2O为原料,制备了锂离子电池层状正极材料Li[Li0 2Ni0 2Mn0 6]O2。XRD分析表明:其晶体结构为典型的αNaFeO2型层状结构。该材料的初始容量大于220mAh/g,100次循环后,仍大于210mAh/g,展示了较高的比容量和良好的循环性。

高首效富镍正极材料LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2的合成及电化学性能研究

采用共沉淀—高温固相烧结的方法合成了富镍正极材料LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_2(简称NCM622),通过X射线粉末衍射(XRD)/Rietveld精修法、扫描电子显微镜(SEM)及电化学测试,对不同温度下合成材料的结构、形貌、电化学性能进行表征.结果表明,800℃下NCM622阳离子混排程度最低(~1.97%),首周库仑效率高达92.2%,100周容量保持率为81.4%.

石墨烯包覆LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_2正极材料的性能

以共沉淀法制备LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_2为基体,通过机械球磨制备石墨烯包覆的LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_2正极材料。用SEM、XRD和电化学性能测试研究材料的形貌、晶体结构和电化学性能。制备的石墨烯包覆LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_2正极材料具有较好的倍率特性和循环性能:200℃热处理的1.0%石墨烯包覆样品,在3.0~4.3 V充放电,4.0 C放电比容量达到144.3 mAh/g,比基体材料提高16.1%;以1.0 C循环100次的放电比容量达到151.2 mAh/g,循环性能良好。

锂离子电池正极材料LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_2的LaF_3包覆改性研究

通过沉淀法对高镍LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_2正极材料进行了LaF_3包覆,采用了X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱仪(EDS)、恒流充放电测试和电化学交流阻抗(EIS)对材料的结构、形貌、成分和电化学性能进行了表征,系统的研究了LaF_3包覆对材料的性能影响。结果表明,LaF_3在Li Ni0.6Co0.2Mn0.2O2材料表明形成了均匀的包覆层,LaF_3包覆后未影响主体材料的晶体结构。LaF_3包覆后的材料倍率性能和循环性能均优于未包覆的原材料。在3.0~4.6 V电压范围和170 m A·g-1的电流密度下循环100周后,包覆量为1.0 wt%的材料容量保持率为84.6%,而未包覆的材料容量保持率仅为66.7%。包覆层的存在避免了电解液和主体材料的直接接触,减少了电解液的氧化和HF的腐蚀,稳定了材料的结构,极大的减小了电极极化程度,从而提高了材料的电化学性能。

锌掺杂对LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_2正极材料结构和电化学性能的影响

采用草酸盐共沉淀法制备出锌掺杂的锂离子电池正极材料,结合X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、EDS能谱(EDS mapping)、恒电流充放电和电化学阻抗(EIS)测试,研究Zn2+掺杂对材料晶体结构、形貌及电化学性能的影响。实验结果表明,Zn2+掺杂可抑制高镍材料中的离子混排,形成多孔结构,缩短Li+的扩散路径,从而改善材料的倍率和循环性能。在2.7~4.3 V电压范围内,10 C倍率下Li(Ni_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2))0.99Zn0.01O2表现出87.8 m Ah·g-1的放电比容量,比LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O2提高了37.0%,1 C倍率下循环100圈后,Li(Ni_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2))0.99Zn0.01O2的容量保持率为84.7%,比未掺杂的材料提高了12%。EIS测试结果则进一步验证锌掺杂有效降低了材料的电荷传质阻抗。

Cu掺杂LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_2的电化学性能

采用共沉淀法制备前驱体,高温固相合成正极材料Li(Ni_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2))_(1-x)Cu_xO_2(x=0、0.01、0.015和0.02),通过X射线衍射、SEM和电池测试系统及电化学工作站测试,对其结构、形貌和电化学性能进行表征.结果表明,掺杂少量的Cu,样品均具有α-NaFeO2型结构,没有出现杂相;样品(108)/(110)峰分裂明显,材料有着良好的层状结构;随着Cu掺杂量的增加,c和c/a增大,层间距增大,Li+脱嵌通道增大,改善导电性.Cu掺杂1%和1.5%的I(003)/I(104)比值分别为1.467、1.438,比0%的1.431值大,减小了阳离子混排.首次放电比容量依次为170.6 mAh/g、164.1 mAh/g、163.6 mAh/g和162.4 mAh/g,当x为0,1%,2%经过100次循环,保持率为87.1%、98.7%、和87.7%; x为1.5%,比容量从161.8 mAh/g增加到173.9 mAh/g,性能较优.

球形LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_2的制备及其电化学性能

通过共沉淀法合成的球形Ni_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)(OH)_2前驱体与LiOH·H_2O均匀混合,经高温固相反应合成了层状结构球形LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_2。利用扫描电子显微镜(SEM)对不同形成时间的球形前驱体形貌观察,结果表明:Ni_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)(OH)_2前驱体是由无数微小的纳米片由内而外竖向聚集而形成的二次颗粒,其形成经历了由疏松逐渐变致密的过程。经过高温锂化之后,一次结构由纳米层片转变为纳米颗粒,球状二次颗粒形貌未发生明显改变。X-射线衍射(XRD)测试结果表明:与普通溶胶凝胶法的LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_2样品相比,球形LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_2具有更加完整的层状结构。充放电测试结果表明:球形LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_2具有更高的比容量、更好的循环稳定性、更好的倍率性能。球形LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_2在0.2C(1C=160mA·g^(-1))时的放电容量达到186.2mA·h·g^(-1),0.5C时达到158.9mA·h·g^(-1),1C时达到129.0mA·h·g^(-1),100次循环后仍然可以保留88.9%的容量。

锂离子电池正极材料LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_2的研究进展

高镍三元正极材料LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_2因具有高能量密度和相对较低成本等优点,有望被广泛应用于汽车动力电池,受到科研工作者的广泛关注。现阶段的研究主要集中在解决该材料的循环稳定性、倍率性能以及高温性能。通过文献调研,从合成方法、离子掺杂和表面包覆3个方面较全面的分析和总结了近期对LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2材料的主要研究成果,重点讨论了不同合成条件和处理方式对该材料循环稳定性、倍率性能以及高温性能的作用和影响。