单晶和多晶LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2性能对比分析

【目的】对不同晶体特征的LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2(NCM811)进行分析,深入了解高镍三元锂电池的特点。【方法】将不同前驱体与氢氧化锂混合,并通过高温烧结合成单多晶NCM811(SC-811和PC-811),进行电化学测试。【结果】结果表明,在0.5 C倍率下,PC-811的首次放电比容量可达204.5 mAh/g优于SC-811的189.4 mAh/g;PC-811在低倍率时比容量较高,而SC-811在高倍率时比容量较高;此外,低温放电时,SC-811的容量保持率比PC-811高,说明SC-811具有更好的低温耐受性。【结论】SC-811具有稳定的晶体结构、良好的循环性能和低温性能,而PC-811具有较高的放电比容量和能量密度。

尖晶石型LiNi_(0.1)Mn_(1.9)O_4材料的合成及性能研究

采用分步加热高温固相合成法,合成了尖晶石型LiNi0.1Mn1.9O4正极材料。用X射线衍射仪(XRD)对材料的晶体结构进行表征和晶格参数分析,并在实验电池LiNi0.1Mn1.9O4/1MLiPF6-EC+DEC+EMC/MCMB体系中研究了材料的电化学性能,样品的首次放电容量达到98.2mAh.g-1,经过100次循环后,LiNi0.1Mn1.9O4样品的放电容量保持率在92%以上,2C充放电时,放电容量为0.1C时的96.7%,样品具有很好的循环性能。

流变相法制备LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4锂离子电池正极材料及其电化学性质

随着人们生活水平的提高．对锂离子电池的性能要求越来越高。为此，需要研究电压更高、电池容量更大的正、负极材料。过渡金属阳离子取代的尖晶石型锂锰氧化物LiMXMn2-xO4（M=Ni，Co，Fe，Cu）由于具有4．5V以上的高电压充放电平台和更高的能量密度．受到人们的广泛关注。在这些5V级正极材料中，LiNi0.5Mn1.5O4因其高容量、高电压（4．7V）和良好的循环性能而倍受瞩目。

共沉淀法制备LiNi_(0.8)Co_(0.1)Mn_(0.1)O_2过程中加料速度对其性能的影响

采用共沉淀法制备Ni0.8Co0.1Mn0.1(OH)2前驱体,与LiOH.H2O混合后在氧气气氛中焙烧得到LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2正极材料,探讨共沉淀反应过程中快速加料和慢速加料制度对前驱体形貌和LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2正极材料性能的影响。通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和电化学测试对样品进行表征。结果表明:慢速加料法减小了材料的粒径,合成了平均粒径在0.5μm左右的球形Ni0.8Co0.1Mn0.1(OH)2前驱体,且粒径分布比较集中;所合成LiNi0.8Co0.1-Mn0.1O2正极材料具有良好的层状结构,且无杂相存在;缓慢加料法得到的样品的电化学性能有很大提高,在0.1 C、0.5 C和1 C下首次放电比容量分别达到223.5、194.3和190.7 mA.h/g,循环30次后,容量保持率为80.09%、80.80%和85.84%。

正极材料LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4的合成及性能

采用低温固相法制备镍锰复合草酸盐,煅烧后生成的镍锰复合氧化物与Li2CO3混合,在空气中于700℃反应12h,得到LiNi0.5Mn1.5O4。通过XRD,SEM和恒电流充放电测试对样品进行了表征。XRD结果表明:复合草酸盐经390℃煅烧3h,生成了多相氧化物;合成的LiNi0.5Mn1.5O4为纯相,具有立方尖晶石结构。电化学测试结果表明,合成的样品在室温和高温(55℃)下,具有较好的电化学性能;大电流充放电时,具有良好的循环性能。

高镍三元正极材料后处理降碱工艺

以高镍含量镍钴锰氢氧化物、氢氧化锂为原料,采用高温固相法合成锂离子电池正极材料LiNi_(0.8)Co_(0.1)Mn_(0.1)O_2(NCM811)。温度为750~850℃、n(Li)∶n(Ni+Co+Mn)为1.02∶1.00~1.08∶1.00,合成的NCM811材料保持纯相,但材料中残留的碱性杂质仍然较多。通过引入磷酸二氢铵、纯水淋洗等手段,可较为简便地处理残留的碱性杂质。与未处理的相比,淋洗降碱后的样品在3.0~4.3 V充放电,0.5 C、1.0 C及2.0 C倍率性能约有1%的降低,但0.1 C首次充放电效率由89.1%上升到93.0%,1.0 C放电比容量由179.2 m Ah/g上升为181.8 m Ah/g,循环100次,容量保持率由90.8%上升到94.1%。

快速共沉淀过程pH值对Ni_(0.8)Co_(0.1)Mn_(0.1)(OH)_2及LiNi_(0.8)Co_(0.1)Mn_(0.1)O_2性能的影响

采用快速共沉淀法制备Ni0.8Co0.1Mn0.1（OH）2前驱体,利用前驱体与LiOH.H2O的高温固相反应得到锂离子电池层状正极材料LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2,探讨pH值对材料结构和电化学性能的影响。通过X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）和电化学测试对合成样品进行表征。结果表明,pH值为11.00~12.00时,合成的Ni0.8Co0.1Mn0.1（OH）2前驱体均无杂相;pH值为11.50时,合成的前驱体制备出的正极材料具有良好的电化学性能,0.1C倍率下首次放电比容量为192.4 mA.h/g;经过40次循环,容量保持率为91.56%。

正极材料LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2的合成工艺优化及电化学性能

采用高温固相法合成锂离子电池富镍三元材料LiNi_(0.8)Co_(0.1)Mn_(0.1)O_2,对其工艺条件进行优化,对产物进行X射线衍射(XRD),扫描电镜(SEM)以及电化学性能分析。结果表明:在氧气气氛下,锂与金属元素摩尔比为1.05:1、烧结时间15 h、烧结温度750℃为最佳合成工艺条件。按最佳工艺合成的样品在1C首次放电容量高达174.9mA·h·g^(-1),50次循环后比容量为158.5 mA·h·g^(-1),容量保持率为90.62%,表现出良好的循环稳定性。XRD和SEM表征表明,在氧气气氛下烧结的样品有良好的层状结构,阳离子混排程度小,具有较好的类球形,粒径均匀分布在10~20μm。循环伏安(CV)和电化学阻抗(EIS)结果表明,工艺条件的优化有助于提高正极材料的电化学性能。

5V正极材料LiNi0.5Mn1.5O4的自蔓延燃烧合成及性能

通过自蔓延燃烧方法合成了性能优良的高电位5V锂离子电池正极材料LiNi0.5Mn1.5O4,利用傅立叶红外光谱(FTIR)、热分析(DSC/TG)、X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)等方法对前驱物及样品的结构和物化性质等进行了分析和表征,考察了材料的电化学性能。结果表明,所制备样品具有单一的尖晶石相结构,具有4.7V充放电平台;在3.5V到5.2V之间进行充放电性能测试具有131mAh·g-1以上的可逆容量;在2C倍率下循环100次后的容量保持率为96%以上。

球形高电压LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4的制备及其电化学性能

以化学共沉淀法制备的球形Ni0.25Mn0.75CO3为前驱体合成高电压正极材料LiNi0.5Mn1.5O4,探讨用前驱体与Li2CO3直接反应和用前驱体分解后的氧化物与Li2CO3反应两种工艺路线对LiNi0.5Mn1.5O4形貌和电化学性能的影响。用扫描电镜（SEM）和X射线衍射（XRD）对Ni0.25Mn0.75CO3前驱体和LiNi0.5Mn1.5O4样品进行表征,用充放电测试和循环伏安法对LiNi0.5Mn1.5O4样品进行电化学性能研究。结果表明：两种方法合成的LiNi0.5Mn1.5O4均具有尖晶石型结构。但以前驱体Ni0.25Mn0.75CO3直接与Li2CO3反应合成的LiNi0.5Mn1.5O4的一次粒子颗粒较大,形貌较差,性能也较差;而以前驱体分解后的氧化物与Li2CO3反应合成的LiNi0.5Mn1.5O4的形貌及性能均较好。在3.0~4.9 V的电压范围内,1C倍率下电池的放电比容量达到136.3 mA.h/g,循环100次仍有126.5 mA.h/g,且材料具有较好的倍率性能;5C倍率下的首次放电比容量高达120.7 mA.h/g。

Li-Ni-Mn-O锂离子电池正极材料研究进展

Li-Ni-Mn-O正极材料由于具有比容量高、资源丰富、价格便宜、污染少等优点,而被视为最具发展潜力的锂离子电池的正极材料之一,近年来受到广泛关注。综述锂离子电池正极材料Li-Ni-Mn-O的研究进展,阐述其结构特征、制备方法及电化学性能。指出这些材料目前存在的主要问题并介绍解决方法,最后指出Li-Ni-Mn-O正极材料的发展前景和今后的研究方向。

正极材料LiNi_(0.8)Co_(0.1)Mn_(0.1)O_2的合成及电化学性能

将液相共沉淀法制备的Ni0.8Co0.1Mn0.1(OH)2与LiOH.H2O混合,固相烧结合成微米级的LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2正极材料。XRD谱表明,合成的LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2正极材料为典型的α-NaFeO2层状结构,无杂质峰;从SEM像可以看出,产物颗粒为类球形,分散性好,由一次粒子紧密堆积而成,平均粒径为3μm;电化学测试结果表明,在2.8～4.3 V电压范围内,750℃焙烧15 h合成的LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2材料的电化学性能最优,0.1 C时,其首次放电容量为186.748 mA.h/g,分别高于700和800℃时的首次放电容量172.947和180.235 mA.h/g。材料在0.5和2 C时循环40次后,容量保持率分别为98.32%和88.72%,循环性能良好。

LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4/Ag复合材料的制备及其电化学性能

采用流变相法合成LiNi0.5Mn1.5O4粉末。以甲醛为还原剂,采用化学镀法制备LiNi0.5Mn1.5O4/Ag复合材料。通过X射线衍射分析、扫描电镜分析以及电化学测试等手段对LiNi0.5Mn1.5O4/Ag的微观结构、表面形貌和电化学性能进行研究。结果表明:在LiNi0.5Mn1.5O4/Ag中,LiNi0.5Mn1.5O4表面被包覆一层分散均匀且颗粒大小均匀的Ag,Ag颗粒的大小为200～300nm。Ag颗粒的存在增加LiNi0.5Mn1.5O4颗粒之间的电子导电性,降低电池的极化作用,减少锰的溶解,使得LiNi0.5Mn1.5O4/Ag具有比LiNi0.5Mn1.5O4更高的可逆容量、更稳定的循环性能和更好的倍率性能。以0.2C放电时,LiNi0.5Mn1.5O4/Ag的首次放电容量达到143.8mA·h/g;而经100次循环后,以0.2C和2.0C放电时,LiNi0.5Mn1.5O4/Ag的容量保持率分别达到99.2%和86.8%。

5V锂离子电池正极材料LiNi0.5Mn1.5O4的合成与Li^＋在材料中的扩散性能

采用草酸盐共沉淀法合成了5 V正极材料LiNi0.5Mn1.5O4,研究了不同温度下合成材料的结构形貌与电化学性能之间的关系.结果表明,在900℃下合成样品的电化学性能最好,首次放电容量达到133.0mA.h/g,经30周循环后,容量仍然保持在132.2 mA.h/g,容量保持率高达99.4%.采用恒电位间歇滴定法(PITT)和电化学阻抗谱法(EIS)测定了锂离子在LiNi0.5 Mn1.5 O4材料中的扩散系数.结果表明,在LiNi0.5Mn1.5O4材料放电过程中,在不同的电位下,锂离子扩散系数在10-10～10-11 cm2/s范围内变化.

LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4高电压正极材料的制备及性能研究

采用液相共沉淀法制备镍锰复合碳酸盐前驱体,650℃煅烧后生成的镍锰复合氧化物与Li2CO3混合,在空气中于750～900℃下煅烧10h,600℃退火10h得到LiNi0.5Mn1.5O4。采用XRD、SEM和恒电流充放电测试等对样品进行了表征。SEM结果表明,合成温度对LiNi0.5Mn1.5O4的表面形貌及粒径有较大影响;XRD结果表明,合成的样品均为纯的立方尖晶石结构。电化学测试结果表明,800℃合成的样品在室温下具有较好的电化学性能:0.1、1、2、4C首次放电容量分别130.24、129.47、115.5、108.05mAh/g,且大倍率下具有较好的循环性能。

LiNi_(0.05)Mn_(1.95)O_4的合成及对Li^+的离子交换动力学

用溶胶-凝胶法合成出尖晶石结构的LiNi0.05Mn1.95O4,用0.5mol·L-1过硫酸铵对其进行改型,制得锂离子筛LiNiMn-H。LiNiMn-H对Li+的饱和交换容量达5.2mmol·g-1。用缩核模型(Shrinking-Core Model)处理该离子交换的反应动力学数据得到LiNiMn-H吸附Li+时离子交换反应的控制步骤是颗粒扩散控制(PDC),同时得到了该实验条件下锂离子筛LiNiMn-H吸附Li+的动力学方程和颗粒扩散系数De。

凝胶燃烧法合成5V级正极材料LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4及其高倍率放电性能

采用聚乙烯吡咯烷酮(PVP)作为络合剂和燃料以凝胶燃烧法制备了具有优异高倍率放电性能的亚微米LiNi0.5Mn1.5O4材料.用热重/差热分析(TG/DTA)研究了凝胶的燃烧过程,用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和循环伏安(CV)研究了LiNi0.5Mn1.5O4材料的结构和形貌.结果表明材料为结晶良好的纯尖晶石相结构,由5μm左右的二次颗粒组成,颗粒大小分布均匀,一次晶粒发育良好,粒径在500nm左右.充放电测试表明材料的倍率性能和循环性能十分优异.在3.5至4.9V进行充放电测试,0.5C、1C、4C、8C和10C倍率下放电容量分别为131.9、127.6、123.4、118.4和113.7mAh·g-1.在10C大倍率放电条件下循环100、500和1000次的容量保持率分别为91.4%、80.9%和73.5%.

LiNi_(0.05)Mn_(1.95)O_4的合成及其对Li^+的离子交换热力学

以乙酸锂、乙酸锰和乙酸镍为原料,采用溶胶-凝胶法合成出掺镍的尖晶石型锂锰氧化物LiNi0.05Mn1.95O4.用0.5mol·L-1的过硫酸铵对其进行酸改性后制得锂离子筛(记作LiNiMn-H).经测定LiNi0.05Mn1.95O4在酸改性过程中Mn2+的溶出率仅为0.31%(w,质量分数),LiNiMn-H对锂离子的饱和交换容量达5.29mmol(36.72mg)Li+/g离子筛.测定了15、25、35、45℃LiNiMn-H在H+-Li+体系吸附锂的离子交换等温线,并利用Pitzer电解质溶液理论计算出该离子交换体系的活度系数,得到H+-Li+交换的平衡常数Ka,△Gm、△Hm和△Sm等热力学参数.结果表明,Ka随温度的升高而降低,LiNiMn-H对Li+的选择性大于原来可交换阳离子(H+)的选择性,吸附锂的过程是自发过程(△Gm<0),该离子交换反应是放热反应.

LiCo_(0.1)Mn_(1.9)O_4的溶胶-凝胶法制备及电化学性能研究

采用溶胶-凝胶法制备了锂离子蓄电池正极材料尖晶石LiCo0．1Mn1．9O4粉体，考察了烧结温度对其结构及电化学性能的影响。随着烧结温度的升高，尖晶石型结构越来越完整，首次放电比容量增大，但循环性能却逐渐变差。700℃时烧结12h得到了性能较好的LiCo0．1Mn1．9O4粉体，在电流密度0．1mA／cm^2，截止电压3．5～4．4V条件下，首次放电比容量为123mAh／g，稳定放电比吝量达113mAh／g。

锰源对燃烧法制备5V级正极材料LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4的影响(英文)

以硝酸锰和醋酸锰，采用蔗糖燃烧法制备锂离子电池正极材料LiNi0.5Mn1.5O4通过XRD、SEM、粒径分布测试、循环伏安、恒流充放电测试以及交流阻抗等方法，研究了醋酸锰和硝酸锰对产物的结构、形貌、粒径及电化学性能的影响。XRD测试结果表明样品的结构都为立方尖晶石型．属于Fd3m空间群。不同的锰源对材料的粒径及粒径分布有很大的影响。以醋酸锰为原料制得的材料的粒径较小并且分布更均匀,有利于锂离子的脱出和嵌入从而提高电化学性能。以醋酸锰为锰源制得的LiNi0.5Mn1.5O4在3．6～5．2V的充放电电压范围内的电化学性能更好，1C（1C=140．0mA·g^-1）倍率的首次放电容量为144．5mAh·g^-1，循环100周后容量保持率为96％，在3C,5C，10C以及20C的放电容量分别为136．3，132．0，124．7以及96．6mAh·g^-1。