LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4/Li_4Ti_5O_(12)电池体系的性能研究

采用高温固相法合成了锂离子电池用正极材料LiNi0.5Mn1.5O4和负极材料Li4Ti5O12。通过XRD和SEM分析,并借恒电流充放电和循环伏安法测试了LiNi0.5Mn1.5O4/Li4Ti5O12电池体系的电化学性能。结果表明:LiNi0.5Mn1.5O4和Li4Ti5O12均为尖晶石结构,LiNi0.5Mn1.5O4/Li4Ti5O12电池具有良好的充放电循环可逆性,以0.5C倍率充放电,首次放电比容量可达124.31mAh·g–1,充放电循环50次后,放电比容量在116mAh·g–1以上,容量保持率为93.32%。

FePO_4包覆的LiMn_(1.5)Ni_(0.5)O_4/Li_(3.9)Na_(0.1)Ti_5O_(12)全电池性能

分别采用溶胶凝胶法和高温固相法合成了Fe PO4包覆的Li Mn1.5Ni0.5O4正极材料和Li3.9Na0.1Ti5O12负极材料,并组装了Li Mn1.5Ni0.5O4/Li3.9Na0.1Ti5O12(LMNO/LNTO)全电池,采用充放电测试、循环伏安(CV)和电化学阻抗(EIS)研究了Fe PO4包覆对Li Mn1.5Ni0.5O4/Li4Ti5O12全电池电化学性能的影响。结果表明,Fe PO4的包覆抑制了Li Mn1.5Ni0.5O4高温合成时Mn3+的产生,有利于锂离子的可逆脱嵌。Fe PO4包覆的Li Mn1.5Ni0.5O4/Li3.9Na0.1Ti5O12(FP-LMNO/LNTO)比LMNO/LTO全电池具有更高的放电容量、循环性能、库仑效率和能量密度。FP-LMNO/LNTO全电池更适合作为动力锂离子电池。

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。

5V锂离子电池正极材料LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4改性研究现状

近年来,研究人员发现过渡金属掺杂尖晶石材料LiMxMn2-xO4(M=Ni,Co,Cr,Cu,Fe,Al),放电平台可以达到5V左右。在这些材料中,由于LiNi0.5Mn1.5O4具有相对较高的容量,放电平台维持在4.7V,而备受关注。但是LiNi0.5Mn1.5O4仍然存在结构不稳定、容量衰减比较严重等问题,研究人员通过掺杂金属离子或者取代部分氧来提高材料性能,以及通过包覆来减少材料与电解液的接触。综述了近年来为进一步提高LiNi0.5Mn1.5O4电化学性能而对其进行改性的一些研究成果。

5V正极材料LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_(4-x)F_x(x=0,0.1)的流变相法制备与表征

采用流变相法结合高温热处理制备LiNi0.5Mn1.5O4-xFx(x=0,0.1)。用X射线衍射、扫描电镜和电化学测试等手段对合成材料进行了表征。结果表明,F的掺入抑制了LiNi0.5Mn1.5O4颗粒长大,增强了Li+在固相中的扩散能力,改善了电极与电解质溶液之间的界面性质,有效地提高了LiNi0.5Mn1.5O4的循环性能和倍率性能。0.2C放电时LiNi0.5Mn1.5O3.9F0.1的首次放电容量达到147.8mA.h/g,经80次循环后平均每次循环的容量衰减仅为0.0068%。而0.5C和2.0C放电时首次放电容量达到0.2C放电时的94.2%和83.8%。

LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4-Li_(1.3)Al_(0.3)Ti_(1.7)(PO_4)_3复合正极材料的制备及性能研究

采用溶胶-凝胶法制备尖晶石型高电压正极材料LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4(LNMO),并利用高速球磨和高温煅烧的方法制备复合材料LiNi0.5Mn1.5O4-Li1.3Al0.3Ti1.7(PO4)3。分别采用X射线衍射仪(XRD)、电子扫描显微镜(SEM)对其物相、形貌进行表征,采用循环伏安(CV)、交流阻抗和充放电测试对电化学性能测试分析。结果表明:LNMO-LATP复合材料具有比LNMO更稳定的循环性能和更好的倍率性能,室温下在0.05C放电时,LNMO包覆20%(wt,质量分数,下同)LATP、LNMO包覆40%LATP和LNMO的首次放电容量分别为120mAh/g、78mAh/g和100mAh/g。LNMO包覆20%LATP显示出更好的倍率性能。

不同锂过量和镍过量对5V正极材料LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4性能的影响

采用柠檬酸络合自蔓延燃烧方法制备了5 V正极材料LiNi0.5Mn1.5O4。分别考察了不同锂过量和镍过量对LiNi0.5Mn1.5O4材料结构、形貌和电化学性能的影响。结果表明:当焙烧温度为820℃,焙烧时间为12 h,退火温度为600℃,退火时间为24 h时,制备LiNi0.5Mn1.5O4的最佳锂过量为9%(摩尔分数,下同),最佳镍过量为7%,在此条件下所制样品的首次放电比容量达到122.7 mA·hg-1,20次循环后的放电比容量保持率为98.5%,且只存在单一的4.7 V平台。

形貌可控的尖晶石型LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4的合成与性能

采用溶胶-凝胶法制备了5V正极材料LiNi0.5Mn1.5O4。将混合盐溶液以不同速度加入草酸溶液中,对制得的LiNi0.5Mn1.5O4材料的结构、形貌和电化学性能会产生显著的影响。结果表明:将盐溶液以0.17mL/s的速度加入到草酸中,预烧温度为450℃,焙烧4h,后900℃焙烧6h制得的样品为粒径均匀的多面体,1C充放电初始容量达到135mAh/g,55次循环后的放电比容量保持率为96.26%。

新型锂盐Li[(CF_3SO_2)(n-C_4F_9SO_2)N]电解液在高电压LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4电池中的性能

探讨一种新型磺酰亚胺锂盐(三氟甲基磺酰)(全氟丁基磺酰)亚胺锂{Li[(CF_3SO_2)(n-C_4F_9SO_2)N],LiTNFSI}的碳酸丙烯酯(PC)电解液的电导率、耐氧化性及基于该电解液的LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4|Li电池循环性能和自放电行为.结果表明,1.0 mol/L LiTNFSI-PC电解液的室温电导率适中,氧化电位较高,并且基于该电解液的LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4|Li电池表现出优异的循环性能,综合性能明显优于1.0 mol/L LiPF_6-PC电解液体系.这主要得益于1.0 mol/L LiTNFSI PC电解液与LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4良好的界面匹配性.

1865140型(LiMn_2O_4+LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2)/Li_4Ti_5O_(12)电池的性能

使用锰酸锂(LiMn2O4)、镍钴锰酸锂(LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2)混合正极材料和钛酸锂(Li4Ti5O12)负极材料,制备了中倍率1865140型锂离子电池。制备的电池在12 min内可充满电池容量的80%以上,且电池表面温度不超过35℃;在室温下以2.00C循环1 200次,容量保持率高于91%;在高温55℃下以1.00C循环1 000次,容量保持率高于82%。Freedom-CAR混合脉冲功率特性表明:在放电深度(DOD)10%～70%内、10 s脉冲充放电状态下,电池的阻抗都在9 mΩ以下;50%DOD时的10 s放电比功率为372 W/kg,充电比功率为520 W/kg。

锂离子电池高电压正极材料LiNi0.5Mn1.5 O4的进展

简述LiNi 0.5 Mn 1.5 O 4的合成方法,如固相法、共沉淀法和水热法等,详细综述LiNi 0.5 Mn 1.5 O 4正极材料的体相掺杂和表面包覆改性对电荷转移电阻、扩散系数的影响,以及电化学性能的改善作用。指出LiNi 0.5 Mn 1.5 O 4正极材料目前需要解决的结构不稳定、易与电解液发生副反应等问题,并指出研究的方向:掺杂和包覆。

高分子络合法制备5V正极材料LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4及改性研究

以聚丙烯酸来络合碳酸盐的方法来制备合成LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4,用X射线衍射、DSC-TGA、SEM和恒电流充放电技术研究了工艺条件对材料的结构、微观形貌和电化学性的影响,并针对所制备的单相尖晶石结构LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4在大电流0.5C下充放电循环性不稳定,进行了掺杂改性,结果共掺杂体LiCo_(0.09)Ni_(0.41)Mn_(1.5)0_(3.85)F_(0.15)初始容量为131mAh/g,15次循环后的容量为130mAh/g,比容量损失仅为0.6%。

LiCr0.1Ni0.45Mn1.45O4/Li4Ti5O12锂电池容量衰减机理的研究

以LiCr0.1Ni0.45Mn1.45O4为正极,Li4Ti5O12为负极组装成新型LiCr0.1Ni0.45Mn1.45O4/Li4Ti5O12电池体系,采用恒流充电模式进行充放电容量和循环性能等电化学性能测试,并通过交流阻抗和循环伏安测试对其容量衰减机理进行研究,结果表明:对于LiCr0.1Ni0.45Mn1.45O4/Li4Ti5O12电池体系,正极活性物质过量越多,循环性能越好;负极-正极活性物质比例N/P为1.1、0.9、0.7 的电池体系,25 次循环后容量保持率分别为61.4%、70.4%、97.9%;LiCr0.1Ni0.45Mn1.45O4/Li4Ti5O12电池容量衰减的直接原因是电池正负极表面持续生成的CEI 膜和SEI 膜造成的活性Li+消耗和电池倍率能力下降。

锂离子导体包覆镍锰酸锂正极材料的制备及其电化学性能

采用原位包覆法制备表面包覆Li1.3Al0.3Ti1.7(PO4)3(LATP)的Li Ni0.5Mn1.5O4(LNMO),即LNMO@LATP正极材料。采用X-射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)及电化学测试等手段对其物相结构、表面形貌及电化学性能进行研究。结果表明:LATP以无定型态紧密包覆于Li Ni0.5Mn1.5O4的表面,包覆层厚度约为5 nm。由于LATP包覆层具有保护电极材料表面和提高锂离子导电的双重作用,减少了电极过程的副反应,降低了电化学极化,提供了更多的锂离子扩散通道,导致LNMO@LATP具有比LNMO更稳定的循环性能和更好的倍率性能,特别是在高温的情况下。室温下在0.2C放电时,LNMO@LATP和LNMO的首次放电容量分别为141.5和142.6m A·h/g,经80次循环后,二者放电容量保持率分别达到99.2%和98.0%;而在10.0C放电时,LNMO@LATP和LNMO的首次放电容量分别为93.5和70.6 m A·h/g,经80次循环后,二者放电容量保持率分别达到66.1%和49.5%。当循环温度提高到55℃时,LNMO@LATP和LNMO在0.2C循环80次后的放电容量保持率分别为95.5%和79.2%;而在10.0C放电循环80次后,放电容量保持率分别为88.0%和51.0%。

基于尖晶石正极材料的柔性锂离子电池的制备和测试

发展了一种新颖、简单且普适性很强的制备柔性无支撑的电极薄膜方法,并成功地组装和测试了LiMn2O4/Li4Ti5O12,LiNi0.5Mn1.5O4/Li4Ti5O12以及LiNi0.5Mn1.5O4/石墨3种全电池.以这种方法制备的锂离子电池具有能量密度高的特点,在某些特定的领域具有潜在的应用前景.此外,这种技术还有可能应用于锂离子电池的原位光谱分析.