LiNi_(0.2)Li_(0.2)Mn_(0.6)O_2正极材料的合成与碳包覆

通过共沉淀高温固相法合成LiNi0.2Li0.2Mn0.6O2固溶体正极材料,并通过球磨低温热解对LiNi0.2Li0.2Mn0.6O2进行碳包覆;通过XRD,SEM和TEM对包覆前后的样品进行分析和表征。结果表明:球磨包覆前后样品具有层状固溶体结构,但包覆后颗粒粒径有所减小;包覆后LiNi0.2Li0.2Mn0.6O20.1C的放电比容量由包覆前的219 mA.h/g增加到246 mA.h/g,5C的放电比容量由包覆前的60 mA.h/g增加到包覆后的125 mA.h/g。50次循环后容量保持率由94.7%提高至97.8%。包覆后正极材料电荷转移阻抗从原来的62减小至37。

致密球形正极材料LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_2的制备及性能

采用化学共沉淀法预先合成致密球形前驱体Ni0.6Co0.2Mn0.2(OH)2,再与锂源共混煅烧合成具有高振实密度的LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2。探讨了不同的合成条件对材料性能的影响。最佳合成条件下的产物振实密度≥2.5 g/cm3,中粒径D50为10μm左右。X射线衍射(XRD)结果表明:产物具有标准的层状α-NaFeO2晶型,为层状嵌锂复合氧化物。扫描电子显微镜(SEM)显示材料具有良好的球形形貌。在2.75～4.3 V电位区间内,材料首次放电比容量为172.1 mAh/g,首次充放电效率为90.1%。10次循环后放电比容量为171.3 mAh/g,充放电效率为99.7%。

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。

锂离子电池富锂材料Li[Li_(0.2)Ni_(0.2)Mn_(0.6)]O_2的制备及掺杂改性

以乙酸盐为原料,采用喷雾干燥法制备层状α-NaFeO2结构的富锂正极材料Li[Li0.2Ni0.2Mn0.6]O2及掺杂Cr的Li[Li0.2Ni0.15Cr0.1Mn0.55]O2。采用X射线衍射、扫描电镜、半电池充放电和电化学阻抗谱等方法研究材料的物相、结构、形貌及电化学性能。结果表明:Cr掺杂使材料的颗粒变粗,但不改变材料的结构,而使材料的层状特征更为明显;Cr掺杂后材料的电化学性能得到明显改善,电荷转移阻抗Rct从275.0降低到105.0,循环稳定性和倍率性能均有所改善,Li[Li0.2Ni0.15Cr0.1Mn0.55]O2材料1C倍率下的放电比容量为140.0 mA.h/g,循环50次后放电比容量为133.7 mA.h/g,远高于未掺杂Cr材料的比容量,未掺杂Cr材料在1C倍率下放电比容量为107.1mA.h/g,循环50次后放电比容量为102.1 mA.h/g。

锂离子电池正极材料LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2的制备及电化学性能

采用液相共沉淀法和固相烧结法分别制备镍钴锰复合氢氧化物(Ni0.5Co0.2Mn0.3(OH)2)和LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2正极材料。通过X射线衍射和电化学性能测试对所得样品的结构及电化学性能进行了表征。结果表明:LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2具有很好的α-NaFeO2层状结构,以20 mA/g的电流密度在2.5～4.3 V的电压区间充放电时,最高首次放电比容量达175 mA.h/g,首次库伦效率在89%～90%之间。当首次放电比容量为160～170 mA.h/g时,30循环未见容量衰减。锂含量对其电化学性能影响的结果表明:锂含量(n(Li)/n(Ni+Co+Mn))在1.03～1.09的范围内,随着锂含量的增加,放电比容量略有减小,但循环性能、中值电压以及平台性能都得到提高;当锂含量超过1.09时,循环性能、中值电压以及平台性能开始降低。

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_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2合成工艺优化

以球形三元前驱体Ni0.5Co0.2Mn0.3(OH)2以及LiOH.H2O为原料,用正交实验优化锂离子电池正极材料LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2合成工艺,考察烧结温度、保温时间以及锂与金属元素(Ni、Co、Mn总量)物质的量比等因素对材料电化学性能的影响。得到最佳条件:烧结温度为800℃,保温时间为12 h,锂与金属元素物质的量比为1.06。按最佳工艺合成的样品在0.2 C、1 C首次放电比容量分别为165.1 mA.h/g和151.6 mA.h/g,且表现出良好的循环稳定性。

锂离子正极材料LiNi_(0.5)Mn_(0.3)Co_(0.2)O_2的合成与掺杂Al的性能研究

采用共沉淀法合成镍钴锰氢氧化物前躯体,使其和碳酸锂混合均匀后,高温焙烧合成锂离子正极材料LiNi0.5Mn0.3Co0.2O2,研究了掺杂Al（OH）3对材料循环性能的影响.用X射线衍射和扫描电镜对合成的粉末进行了表征,用电性能测试仪研究了材料的电化学性能.研究发现：温度为850℃时焙烧的材料具有最优的电性能,1C电流初始放电比容量达到157.2 mAh/g（2.75~4.2V）,循环50次放电比容量保持率为94.8%,循环100次材料的放电比容量保持率为90.1%.通过少量掺杂Al（OH）3的电池材料结晶性有所提高,晶型趋于完整,但是材料的放电比容量有所降低,前100次循环掺杂对材料循环稳定性无显著改善效果.

高温固相法合成LiNi_(0.25)Co_(0.5)Mn_(0.25)O_2及其结构性能研究

采用高温固相法合成了层状LiNi0.25Co0.5Mn0.25O2正极材料。通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)以及恒电流充放电测试,研究了LiNi0.25Co0.5Mn0.25O2材料的结构、形貌以及电化学性能。实验结果表明950℃7 h合成的样品具有最好的电化学性能,在0.1 C时2.5～4.3 V间,其首次充放电比容量分别为166.3 mAh/g和150 mAh/g,循环10周容量保持96%;XRD精修结果表明Li层中只有1.1%的位置被Ni所占据。

锂离子电池正极材料LiNi_(0.4)Co_(0.2)Mn_(0.4)O_2的合成及性能

以Na2CO3和NH4-HCO3为混合沉淀剂的碳酸盐共沉淀法合成了LiNi0.4Co0..2Mn0.4O2,考察了煅烧温度、煅烧时间和冷却速度对合成材料电化学性能的影响.实验得出在800℃煅烧18h,炉外冷却合成的材料电化学性能最好.合成的材料在不同截止电压2.8～4.3V,2.8～4.4 V,2.8～4.5V下的首次放电比容量分别为149.9、162.0、168.0 mAh/g,具有较好的电化学性能.

xLi_2MnO_3-(1-x)LiNi_(0.7)Co_(0.3)O_2的低温燃烧合成及电化学性能研究

采用低温燃烧法合成了锂离子电池正极材料xLi2MnO3-(1-x)LiNi0.7Co0.3O2,对合成产物的结构、形貌和电化学性能进行了系统的研究,通过单因素试验对合成条件和材料的组成进行了优化。结果表明:采用低温燃烧法合成的富锂层状正极材料具有α-NaFeO2型层状结构、球状形貌和良好的电化学性能;其最佳合成条件为:回火温度850℃,回火时间20 h;Li2MnO3的最佳配比为x=0.7。在此条件下合成的0.7Li2MnO3-0.3LiNi0.7Co0.3O2,最高放电比容量达到263.1 mAh.g-1,并具有良好的循环性能和倍率性能。

Al_2O_3包覆LiNi_(0.5)Mn_(0.5)O_2的电化学性能

通过溶胶-凝胶法在LiNi0.5Mn0.5O2表面包覆一层Al2O3,采用X射线衍射(XRD),扫描电镜(SEM),恒电流充放电和电化学阻抗谱(EIS)对材料的结构和形貌及电化学性能进行了研究。实验结果表明,经过包覆后,有效地抑制了电解液对正极材料的侵蚀,包覆量为1.0%(质量分数)放电容量略有提高,循环性能也得到明显改善。因此包覆是一种改善LiNi0.5Mn0.5O2材料的电化学性能的有效方法。

LiNi_yM_(1-y)O_2(M=Co,Mn,Ti,0

对LiNiO2 派生物LiNiyM1-yO2 (M =Co ,Mn ,Ti,0 <y <1)的制备和性能进行了研究。在LiNiyM1-yO2 (M =Co ,Mn ,Ti,0 <y <1)中 ,Li0 .99Ni0 .79Co0 .2 0 O2 ,Li0 .99Ni0 .69Mn0 .2 9O2 ,Li0 .99Ni0 .69Ti0 .3 0 O2 的电化学性能比较好 ,均能使放电平台提高 ,放电平稳 ,其中Li0 .99Ni0 .79Co0 .2 0 O2 的循环性能得到改善。研究了Li0 .99Ni0 .79Co0 .2 0 O2 ,Li0 .99Ni0 .69Mn0 .2 9O2 ,Li0 .99 Ni0 .69Ti0 .3 0 O2 的结构和充放电反应机理 ,它们的充放电反应机理同LiNiO2 的充放电反应机理 。

锂离子电池正极材料LiNi_(0.4)Co_(0.2)Mn_(0.4)O_2的合成及其电化学性能

以自制(Ni0.4Co0.2Mn0.4)(OH)2为前驱体,采用高温固相法合成了锂离子电池正极材料LiNi0.4Co0.2-Mn0.4O2,采用粉末X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)对材料结构和形貌进行了表征,表明所得材料外观为球形,具有典型的α-NaFeO2层状结构,循环伏安、恒电流充放电测试表明,800℃下合成的材料具有最优的电化学性能,首次放电比容量达161.8mAh/g。

Cr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

采用共沉淀法制备了锂离子电池正极材料Li_(1.2)Mn_(0.6)Ni_(0.2)O_2和Li_(1.2)Ni_(0.18)Mn_(0.58)Cr_(0.04)O_2,并利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和电化学性能测试对材料的晶体结构、形貌和电化学性能进行了表征。结果表明:掺Cr^(3+)后材料的阳离子混排程度降低,层状结构更为规整,电化学性能明显优于Li_(1.2)Mn_(0.6)Ni_(0.2)O_2,其0.2C和1C首次放电容量分别为262.2 mAh/g和241.7 mAh/g,1C倍率下循环50次的容量保持率为95.5%。

锂电池正极材料LiNi_(0.8)Co_(0.1)Mn_(0.1)O_2的制备与性能

运用“溶胶-喷雾干燥-煅烧”新技术合成了正极材料LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2，采用XRD、SEM、电化学阻抗谱（EIS）及充放电测试研究了煅烧温度对所制材料结构和电性能的影响。结果表明，在750～850℃都可制备得到纯相LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2。其中，800℃所合成样品具有适宜的晶粒大小、最佳的晶化程度和阳离子有序度，最小的电荷传递阻抗，最大的锂离子扩散系数和最佳的电化学表现。该样品0．2C首次放电容量达到189．1mAh·g^-1，以5C循环的放电比容量仍可达到136mAh·g^-1，第30周0．2C放电容量达初始容量的97．5％，显示出高容量、良好的倍率与循环性能。

0.5Li2MnO3-LiNi0.5Mn0.5O2的电化学行为及结构稳定性研究

对低温燃烧法合成的富锂锰基正极材料0.5Li2MnO3-LiNi0.5Mn0.5O2的充放电性能、充放电循环过程中Mn离子的价态变化、电化学阻抗变化以及正极材料的结构变化进行了系统的研究。研究结果表明,在开头的若干次充放电循环中,富锂锰基正极材料0.5Li2MnO3-LiNi0.5Mn0.5O2的放电比容量随循环次数的增加而增加,经过若干次循环后可以达到一个相当高的水平,其循环性能良好。以0.1 C在2.5～4.6 V之间充放电,放电比容量可达244 mAh/g,第50次循环,仍保有233 mAh/g。充放电过程中晶格中的Mn4+离子部分转变为Mn3+并参与电化学反应,这是造成放电比容量随循环次数增加而增加的原因,而显微结构和晶体结构保持稳定及电化学阻抗的降低是材料具有良好循环性能的原因。

草酸盐共沉淀法合成LiNi_(0.8)Co_(0.1)Mn_(0.1)O_2及电化学性能

采用草酸盐共沉淀法合成前驱体,然后经过氧化气氛高温焙烧制备了锂离子电池正极材料LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2。用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和恒电流充放电技术研究了pH值、焙烧温度、焙烧时间和锂用量对材料结构、微观形貌及电化学性能的影响。草酸盐共沉淀-氧化焙烧合成LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2的工艺条件为:pH值为5.5,焙烧温度为800℃,焙烧时间为12h,Li/M摩尔比为1.05。所制备的LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2在0.5C倍率下的首次充放电比容量达到174.5mAh·g-1,循环20周容量保持率为88.5%。

LiNi_(0.4)Co_(0.2)Mn_(0.4)O_2正极材料的制备及性能

以Na2CO3和NH4HCO3为混合沉淀剂的碳酸盐共沉淀法合成了锂离子电池正极材料LiNi0.4Co0.2Mn0.4O2,并研究了Na2CO3和NH4HCO3与金属离子间的比例、NH4HCO3的浓度对其电化学性能的影响。当Na2CO3和NH4HCO3与金属离子的物质的量比值分别为1.25∶1和0.25∶1,NH4HCO3的浓度为0.375mol/L时,合成的样品具有最好的电化学性能。在2.8～4.4V,0.1C下进行充放电测试,首次放电比容量达到165.1mAh/g,以不同倍率循环50次后,容量保持率为91.5%。

CeO_2表面修饰提高锂离子电池正极材料LiNi_(0.80)Co_(0.15)Al_(0.05)O_2的循环及存储性能

采用共沉淀法制备锂离子电池正极材料LiNi0.8Co0.15Al0.05O2。通过溶胶凝胶法对LiNi0.8Co0.15Al0.05O2材料进行表面修饰提高循环和存储性能，包覆后的材料经过600 ℃热处理4 h。测试结果显示，0.2C下，CeO2包覆量为0.02%（物质的量比）时首次放电比容量为182.44 mAh·g-1，与未包覆样品相比没有下降；同时包覆后拥有更优的容量保持率，在2.75~4.3 V，0.5C下，100次循环后容量保持达到85.96%。包覆CeO2不仅可以阻止电极与电解液之间的副反应，而且高氧化性CeO2包覆层可以提前与电解液反应，从而消耗电解液中痕量的水和HF，保护内部活性材料。