Ti、Mg离子复合掺杂对LiNi_(0.4)Co_(0.2)Mn_(0.4)O_2性能的影响

采用SEM、XRD、恒电流充放电、交流阻抗谱等方法研究了钛镁离子复合掺杂对LiNi0.4Co0.2Mn0.4O2的结构及其电化学性能的影响.结果表明材料的XRD图谱中部分特征峰的强度比值有较大的变化.1%(摩尔分数)的Ti、Mg离子复合掺杂能显著地改善LiNi0.4Co0.2Mn0.4O2的倍率放电能力,平台保持能力和高倍率下的循环性能.交流阻抗谱表明钛镁离子掺杂抑制了LiNi0.4Co0.2Mn0.4O2在高放电倍率下循环的电化学反应阻抗Rct的增加.采用几种不同价态的金属离子复合掺杂是改善嵌锂的镍钴锰系金属氧化物的倍率放电能力的有效途径.

锂离子电池正极材料LiNi_(0·4)Co_(0·2)Mn_(0·4)O_2的合成、表征及电化学性能

以过渡金属乙酸盐和氢氧化锂为原料，应用共沉淀或流变相预处理高温烧结法优化并制备出LiNi0．4Co0．2Mn0．4O2正极材料．X射线衍射技术（XRD）及Rietveld结构精修、扫描电子显微技术（SEM）、综合热分析（TG—DSC）表征结果和电化学测试结果表明，该材料具有单一层状结构，颗粒大小均匀，热稳定性好，首次放电比容量高达208．7mA·h／g（2．0—4．6V，0．1C），电化学性能优异．非原位（ex situ）XRD测定结果表明，材料充至高电位下发生的不可逆相变造成了材料的循环容量衰减．

锂离子电池正极材料LiNi0．3Co0．4Mn0．3O2的制备及性能

采用共沉淀法制备前驱体,并采用高温固相法合成单相层状结构LiNi0.3Co0.4Mn0.3O2材料(R-3m空间群)。用X射线衍射、恒电流充放电方法对所合成材料与LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2材料进行结构和电化学性能对比分析。研究结果表明,LiNi0.3Co0.4Mn0.3O2具有有序的二维层状结构,在2.75～4.3 V电压区间以0.1C倍率进行充放电,首次放电容量、效率分别为152.3 mA.h/g和84.4%,LiNi0.3Co0.4Mn0.3O2具有更高的放电平台率,首次放电时3.6 V平台率为95.0%;以0.2C倍率进行30次充放电循环后,放电容量保持率为初始容量的97.4%。

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。

LiNi_(0.4)Co_(0.2)Mn_(0.4)O_2与LiMn_2O_4共混正极材料电化学性能

为开发具有优良循环性能和安全性能的大型锂离子电池的正极材料,将不同比例的LiNi_(0.4)Co_(0.2)Mn_(0.4)O_2和Li Mn2O4材料进行共混,研究了LiNi_(0.4)Co_(0.2)Mn_(0.4)O_2和Li Mn2O4共混以及共混比例(10∶0、8∶2、7∶3、6∶4、5∶5、0∶10)对锂离子电池的首次放电性能、循环性能和倍率性能以及交流阻抗和循环伏安曲线的影响,并采用扫描电镜对电极材料进行了表征.研究结果表明,共混比例会影响材料的电化学性能,8∶2,7∶3和6∶4配比的混合材料的体积比容量、循环性能和倍率性能要好于纯LiNi_(0.4)Co_(0.2)Mn_(0.4)O_2和Li Mn2O4材料.其中,8∶2配比的材料性能最好.

AlF_3包覆改性LiNi_(0.4)Co_(0.2)Mn_(0.4)O_2正极材料的制备与性能

制备了4．6V高截至电压下具有良好循环表现的AlF23覆改性LiNi0.4Co0.2Mn0.4O2正极材料，通过XRD、SEM、交流阻抗（IMP）分析、充放电测试研究了不同用量AlF3包覆LiNi0.4Co0.2Mn0.4O2正极材料的结构与电化学性能。结果表明，AlF3以非晶态形式包覆于LiNi0.4C0.2Mn0.4O2材料颗粒的表面。当包覆量〈1．0％（摩尔分数，下同）时，AlF2包覆导致轻微的初始容量损失，但显著抑制了高充电电压下膜阻抗和电荷传递阻抗的增加，较好改善了LiNi0．4Co0.2Mn0.4O2材料的循环稳定性；当包覆量达到2．0％以上时，因AlF3无电化学活性，使得初始容量损失过大。综合各方面表现，0．5％AlF3包覆样品的电化学性能较佳，2．5～4．6V范围0．5C放电容量为182．2mAh·g^-1循环30次后容量保持率达88．1％。

合成方法对LiNi_(0.4)Co_(0.2)Mn_(0.4)O_2电化学性能的影响

分别采用混合氢氧化物法和溶胶-凝胶法制备了三元的锂离子电池LiNi0.4Co0.2Mn0.4O2正极材料。采用XRD,SEM以及BET等方法对正极材料进行表征,并对其电化学性能进行测试。实验结果表明,不同的合成方法和工艺条件导致了材料的晶相结构、表观形貌、比表面积以及电化学性能上的差异。LiNi0.4Co0.2Mn0.4O2正极材料中出现的阳离子相互占位将导致其电化学性能变差。与溶胶-凝胶法制备的样品相比,混合氢氧化物法制备的样品具有较高的比表面积(3.2m2/g)和较高的放电比容量。在充放电电压范围为2.5～4.3V、充放电电流为20mA/g条件下,混合氢氧化物法所制备样品的首次放电比容量为180.1mAh·g-1,20次循环后放电容量为160.2mAh·g-1,并显示出较好的循环稳定性。

锂离子蓄电池LiNi_(0.4)Co_(0.2)Mn_(0.4)O_2正极材料的合成及性能

采用共沉淀前驱体法合成锂离子蓄电池正极材料LiNi0.4Co0.2Mn0.4O2,针对材料的制备条件、形貌、密度、晶体结构以及电化学活性方面进行了较系统的研究。对材料进行扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射光谱(XRD)分析以及电性能测试,结果表明样品颗粒均匀,为类球形,振实密度为1.8g/cm3;衍射峰与标准的a-NaFeO2层状结构完全对应,为层状嵌锂复合氧化物;LiNi0.4Co0.2Mn0.4O2在电压2.5～4.3V范围内表现出较好的电化学性能,循环17次后仍保持大约150mAh/g,具有很好的发展前景。

反应温度对LiNi_(0.4)Co_(0.2)Mn_(0.4)O_2组织结构及电化学性能的影响

在共沉淀法合成Ni0.4Co0.2Mn0.4(OH)2的基础上制备了锂离子电池正极材料LiNi0.4Co0.2Mn0.4O2.通过XRD,SEM和电化学测试对不同反应温度下LiNi0.4Co0.2Mn0.4O2正极材料的结构、形貌及电化学性能进行了测试和表征.测试表明随着反应温度的提高,c/a和I(003)/I(104)值也在增加,表明温度的升高可以减少锂镍离子的混排,使层状结构更加完整,进而电化学性能也更优异.900℃下反应所得到的样品,以0.2C放电,其首次放电容量为148.3mAh/g,库伦效率最高可达9.8%.循环40个周期后容量保持率为93.9%,具有较好的电化学性能.

氢氧化物共沉淀法合成LiNi_(0.4)Co_(0.2)Mn_(0.4)O_2及其性能研究

以氢氧化物共沉淀法合成了Ni0.4Co0.2Mn0.4(OH)2前驱体,然后以Ni0.4Co0.2Mn0.4(OH)2和LiOH为原料,合成出了层状结构的锂离子电池正极材料Li Ni0.4Co0.2Mn0.4O2。通过XRD、SEM和电化学测试对Li Ni0.4Co0.2Mn0.4O2材料的结构、形貌及电化学性能进行了测试和表征。结果表明,800℃烧结12h合成的样品粒度大小分布比较均匀,以0.2C充放电,其首次放电容量为148mAh.g-1,循环30次后容量为136mAh.g-1。

温度对LiNi_(0.45)Co_(0.15)Mn_(0.4)O_2性能的影响

采用共沉淀法先合成出前驱体Ni0.45Co0.15Mn0.4(OH)2,然后将其与Li2CO3均匀混合后在三种温度下烧结制得正极材料LiNi0.45Co0.15Mn0.4O2。用XRD、SEM和电池测试仪研究了烧结温度对材料结构、形貌和电化学性能的影响。结果表明:材料合成的最佳温度为900℃,在900℃条件下合成的LiNi0.45Co0.15Mn0.4O2具有较好的层状结构和较高的电化学活性,首次放电容量超过130mAh/g,8个循环后,容量保持率为99.1%,而且颗粒形貌呈球形并大小均匀适中。

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

采用碳酸盐共沉淀法合成了Ni0.4Co0.2Mn0.4CO3前驱体,然后以Ni0.4Co0.2Mn0.4CO3和Li OH为原料,合成出了层状锂离子电池正极材料Li Ni0.4Co0.2Mn0.4O2。通过XRD,SEM和电化学测试对Li Ni0.4Co0.2Mn0.4O2材料的结构、形貌及电化学性能进行了测试和表征。结果表明,800℃下烧结12 h所得到的样品,以0.2 C放电,其首次放电容量151 mAh.g-1,循环30次后容量为138 mAh.g-1,电化学性能好。

铝掺杂的富锂正极材料Li[Li_(0.2)Mn_(0.4)Fe_(0.3)Al_(0.1)]O_2的合成及电化学性能研究

用共沉淀法合成了用铝掺杂的铁部分取代锰的富锂正极材料Li[Li0.2Mn0.4Fe0.3Al0.1]O2。采用XRD、SEM、电化学测试等方法对样品进行表征。结果表明,与Li[Li0.2Mn0.45Fe0.35]O2相比,Li[Li0.2Mn0.4Fe0.3Al0.1]O2具有较好的电化学性能,其初始容量达到241mAh/g左右,经50次充放电循环后,容量衰减率在7%左右。

Li(Ni_(0.4)Co_(0.2)Mn_(0.4))O_2包覆Al_2O_3对隔膜形貌及结构的影响

以Al2O3包覆前后的Li(Ni0.4Co0.2Mn0.4)O2为正极活性物质,中间相炭微球(MCMB)为负极活性物质,与聚丙烯(PP)-聚乙烯(PE)-PP三层隔膜组装成18650型锂离子电池,在循环不同次数后,用SEM观察隔膜形貌,XRD分析其精细结构。在电池的循环过程中,隔膜出现微孔闭合及微观结构改变;包覆抑制了隔膜中微孔的闭合,同时提高了结构稳定性。

层状锂离子正极材料Li_(1+x)(Co_(0.2)Ni_(0.4)Mn_(0.4))O_2的结构和电化学性能的研究

采用溶胶凝胶法，用柠檬酸作为鳌合剂，在不同的温度下合成制备均一的层状锂离子正极材料Li（Co0．2Ni0．4Mn0．4）O2.XRD、SEM实验数据表明，在较低温度700℃下便可制得层状Li1＋x（Co0．2Ni0．4Mn0．4）O2，并具有均一的颗粒形貌，颗粒大小为300nm左右。XPS显示其正极材料中的Co、Ni、Mn的化学价态分别为＋3，＋2，＋4，均为它们的稳定价态。700℃下合成的材料在20mA／g，2．9～4．6V电压范围内．首次放电比容量为210．2mAh／g，50周后放电比容量仍高达185．3mAh／g，容量损失为11．84％。

固相反应法制备α-LiAlO_2包覆LiNi_(0.4)Co_(0.2)Mn_(0.4)O_2的电化学性能研究

以提高锂离子电池正极材料LiNi_0.4Co_0.2Mn_0.4O_2的循环性能为目的,以LiNO_3和Al(OH)_3为原料,采用固相反应法制备了α-LiAlO2包覆LiNi_0.4Co_0.2Mn_0.4O_2正极材料。微观组织结构分析结果表明,包覆热处理后LiNi_0.4Co_0.2Mn_0.4O_2颗粒表面形成了一层不均匀絮状包覆物α-LiAlO_2。电化学测试表明,α-LiAlO_2包覆处理有效减缓了充放电循环过程中总阻抗的增加,改善了材料的循环性能。3wt%LiAlO_2包覆的正极材料在室温1C充放电循环100次后,平均每次衰减率由包覆前的0.19%下降到0.14%。

锂离子电池正极材料LiNi_(0.4)Co_(0.2)Mn_(0.4)O_2的制备与性能研究

以自制Ni0.4Co0.2Mn0.4(OH)2前驱体和Li_2CO_3为原料,在空气气氛下采用固相烧结工艺制备了LiNi_(0.4)Co_(0.2)Mn_(0.4)O_2锂离子电池正极材料。通过SEM和XRD等手段对材料烧结前后形貌与结构进行表征,并测试了烧结后锂离子电池正极材料的电化学性能。结果表明,Ni0.4Co0.2Mn0.4(OH)2前驱体具有良好的片状嵌入结构,且烧结制备的LiNi_(0.4)Co_(0.2)Mn_(0.4)O_2正极材料混排因子c/a=4.967 3,阳离子混排因子I(003)/I(104)=1.25、I(006+102)/I(101)=0.333、I(018)/I(110)=0.87,表明LiNi_(0.4)Co_(0.2)Mn_(0.4)O_2具有良好的层状结构。在2.5~4.6V、0.2C和0.5C下,LiNi_(0.4)Co_(0.2)Mn_(0.4)O_2正极材料的首次放电比容量分别为166和154mAh/g,循环80次后容量分别保持为111和100mAh/g,具有良好的电化学性能。

正极材料LiNi_(0.4)Mn_(0.4)Co_(0.2)O_2的制备和性能

采用草酸共沉淀法合成了锂离子正极材料LiNi0.4Mn0.4Co0.2O2。用XRD、SEM和充放电实验对合成产物的结构、形貌和电化学性能进行了表征;用DSC对合成产物在不同充电状态下的热稳定性进行了研究。结果表明,采用草酸共沉淀法合成的正极材料LiNi0.4Mn0.4Co0.2O2具有α-NaFeO2型层状结构,阳离子有序度高,粒度均匀适中,电化学性能良好,首次放电比容量达到158.7 mAh/g,30次循环后放电比容量还有144.8 mAh/g;过充电状态下具有良好的热稳定性。

氧化物熔融浸渍法包覆LiNi_(0.4)Co_(0.2)Mn_(0.4)O_2的电化学性能研究

以提高锂离子电池正极材料LiNi_(0.4)Co_(0.2)MnO_2的循环性能为目的,采用熔融浸渍法制备了Al_2O_3和ZnO表面包覆的LiNi_(0.4)Co_(0.2)Mn_(0.4)O_2正极材料。微观组织结构分析结果表明,包覆后LiNi_(0.4)Co_(0.2)Mn_(0.4)O_2颗粒表面形成了一层厚度不均匀的纳米氧化物。电化学测试表明,ZnO和Al_2O_3包覆提高了材料的循环稳定性,在1C恒流充放电循环50次后容量保持率由包覆前的79.7%分别提高到88.4%和100%。

阻燃剂对镍钴锰三元材料体系电化学性能的影响

测试了不同浓度的电解液阻燃添加剂对镍钴锰三元材料(LiNi_(0.4)Co_(0.2)Mn_(0.4)O_2)作为正极的锂离子电池电化学性能的影响.实验结果表明,当阻燃剂浓度增加时,电池的放电容量下降,电化学反应电阻和锂离子扩散阻力都有所增加,但加入阻燃添加剂的锂离子电池,当充放电的电流相对较小的时候,循环性能相比于不含阻燃剂的有所提高,循环稳定性得到了改善.在0.5C倍率电流下,不含阻燃剂时容量保持率为89%,而当阻燃剂含量增至10%后保持率达到94.21%.当充放电电流为1C时,未使用阻燃剂时容量保持率约为92.22%,当阻燃剂的浓度为10%时容量保持率为93.01%.在2C倍率下,不含阻燃剂时容量保持率为87.92%.阻燃剂浓度为10%时,容量保持率有所提升,达到92.16%.与基础电解液相比,选用含有10%阻燃剂的电解液可使容量保持率提高5%左右,相比于其他浓度,包含10%阻燃剂的电池循环性能也最为稳定.