蒸发干燥法制备LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_(4)正极材料

以LiNO_(3)、Ni(NO_(3))_(2)·6H_(2)O和Mn(CH_(3)COO)_(2)·4H_(2)O为原料,采用蒸发干燥法制备锂电池用LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_(4)正极材料。将原料在玛瑙研钵中研磨后置于100℃水浴盆中。待固体物料溶解后,在混合物中加入的无水乙醇和浓度为15.0 mol·L^(-1)的氨水,伴随机械搅拌。将混合物置于120℃的真空干燥室中,干燥2 h(始终在真空氛围中)以获得前驱体。把前驱体放在400℃空气中煅烧4 h,分解硝酸盐和醋酸盐,接着在不同温度的氧气中煅烧6 h,合成LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_(4)材料。将合成的LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_(4)材料放在600℃氧气氛围中退火氧化2 h,再冷却至室温。通过电化学测试得到,在烧结温度800℃,烧结时间6 h的条件下合成的LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_(4)正极材料具有较高的锂插层容量和良好的循环稳定性。

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.

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。

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.

锂离子电池正极材料LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4的研究现状

锂离子二次电池的研究不断深入,高电位正极材料的研究正日益受到重视。新型锂离子电池正极材料LiNi0.5Mn1.5O4嵌锂电位高达4.7V,能量效率高,循环性能好,在电动汽车、航空航天等领域具有良好的发展前景。综述了LiNi0.5Mn1.5O4的制备方法及近年来在提高其电化学性能方面的研究进展。

5V锂离子电池正极材料LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4的研究进展

用3d过渡金属元素部分取代锂离子正极材料的尖晶石型锂锰氧化物中的Mn,可使电极获得接近5V的电压平台,5V电池的好处是可以获得高的功率密度。本文综述了近年来制备5V正极材料LiNi0.5Mn1.5O4的方法以及通过这些方法制备出的材料的电化学性能的优劣性。

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。

高电压锂离子电池正极材料LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4制备及改性

采用草酸铵共沉淀-高温固相烧结法合成了高电压尖晶石正极材料LiNi0.5Mn1.5O4及其掺杂改性材料LiNi0.4Mg0.1Mn1.5O4.采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、恒流充放电测试等对所合成样品进行表征.XRD测试表明所合成的样品具有尖晶石结构,空间群为Fd3m.电化学测试表明,样品有两个主放电平台,分别为4.7V和4.1V.经过800℃煅烧的样品LiNi0.5Mn1.5O4具有最好的倍率性能.经过900℃煅烧的样品具有最好的循环性能,以0.1C充放电,最高放电比容量达到124.2mAh.g-1,循环30次后容量保持率达92.7%.Mg掺杂的改性样品LiNi0.4Mg0.1Mn1.5O4在0.1C倍率下循环30次后容量保持率达95.7%,Mg的掺杂可以提高该材料的循环性能.

锂离子电池高电压正极材料LiNi0.5Mn1.5O4研究进展

LiNi0.5Mn1.5O4作为一种新型的锂离子电池高电压正极材料,具有低成本、低毒性和对环境友好等特点,是锂离子电池正极材料的研究热点之一.本文综述了LiNi0.5Mn1.5O4正极材料的结构、制备方法、改性方法和存在的问题,比较了各种制备方法的优缺点,分析和总结了近年来国内外对于改善LiNi0.5Mn1.5O4电化学性能所进行的研究工作进展,阐述了其作为锂离子电池高电压正极材料的应用前景.

碳酸盐溶胶-凝胶法制备锂离子电池正极材料LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4

以聚丙烯酸和碳酸盐(Li∶Ni∶Mn=1.05∶0.5∶1.5)为主要原料,用溶胶-凝胶法合成了Li Ni0.5Mn1.5O4。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结构、微观形貌和电化学性能的影响。碳酸盐溶胶-凝胶法可以制备单相尖晶石结构Li Ni0.5Mn1.5O4,其放电比容量高达134mAh/g,经45次循环后仍然可保持初始放电容量的98%。

锂离子电池高电压正极材料LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4的研究进展

锂离子电池在电子产品市场起着重要作用,而应用于可持续交通领域的高能量密度和功率密度的锂离子电池仍然得到广泛的研究。为了将锂离子电池的能量密度提高至200 W·h/kg以上,以尖晶石LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4(LNMO)作为正极材料,石墨作为负极材料的电池是最有希望的方案之一。这种电池具有很多优点,即工作电压高(约4.7 V vs.Li/Li^+)、可用比容量高(约135 mA·h/g)、倍率性能优异、成本相对较低。本文比较了两种空间群的LNMO(无序的Fd-3m和有序的P4~332)在原子尺度的结构差异以及相应的电化学性能差异,并阐述了二者之间的关系。详细报道了LNMO在首周充放电过程(3.5~4.9 V)中局部原子结构(特别是表面区域)。此外,综述了LNMO的合成方法以及对其包覆和掺杂的效果。除了传统的包覆和掺杂,我们报道了用纳米尺寸的TiO_2对LNMO进行表面修饰,结果表明LNMO的表面被TiO_2颗粒覆盖,并且Ti离子掺杂进入到LNMO表面几纳米的区域。此外报道了表面修饰对LNMO在25℃和55℃条件下的电化学循环性能的影响。

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%。

高电压锂离子电池LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4的合成及性能

以Li2CO3,NiO和电解MnO2为原料,用固相法合成了LiNi0.5M n1.5O4。采用XRD,SEM和恒流充放电测试研究了合成样品的性能。XRD测试表明,在950℃下加热12h,然后600℃下退火48h,所得样品具有立方尖晶石结构。电化学测试表明,充放电曲线只在4.7V附近存在电压平台,但容量及循环性能有待于提高。

ZnF_2包覆对锂离子电池正极材料LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4性能的影响

采用溶胶-凝胶法制备了LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4正极材料,并利用Zn F2对其表面进行包覆改性。XRD、SEM和TEM测试表明,包覆处理不影响材料的晶体结构,2%(质量分数,以LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4质量计,下同)的Zn F2在LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4表面形成了约7 nm厚均匀包覆层。对未包覆的LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4和1%、2%、3%的Zn F2包覆后的LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4的电化学性能进行了考察,发现Zn F2包覆能够减弱电解液与LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4正极材料之间的相互作用,稳定电极表面,提高材料的电化学性能。其中,2%Zn F2包覆样品表现出最佳的循环性能和倍率性能,0.2C电流倍率下循环200圈后,其放电比容量维持在109.0 m A·h/g,保持率为79.7%;5 C电流倍率下循环500圈后,放电比容量维持在94.2 m A·h/g,保持率为85.6%。

LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4的高电压锂离子电池电解液研究进展

高电压尖晶石镍锰酸锂(LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4)工作电压高达4.7 V,具有高的比能量和比功率,循环性能好,环境友好,有望成为下一代锂离子电池正极材料。然而,高电压下常规碳酸酯电解液容易氧化分解,造成电池容量降低,为了推进LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4在商业化中的应用,各个研究组纷纷致力于开发高电压电解液。从导电锂盐,新型溶剂和电解液添加剂三个方面综述了与LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4相匹配的电解液研究进展。

锂离子电池高电压正极材料LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4的合成与性能

采用镍锰氢氧化物和碳酸锂为原料,在高温下合成LiNi0.5Mn1.5O4正极材料。系统地研究了不同的退火工艺对LiNi0.5Mn1.5O4结构与电化学性能的影响。研究发现,合成的样品都具有标准的尖晶石结构和规则的八面体外形。电化学测试结果表明,在700℃下退火12h得到的样品电化学性能最佳。首次放电容量达到141mAh/g,40次循环后容量保持率为99.2%,5C放电时容量仍然达到122mAh/g。

喷雾干燥法制备锂离子电池正极材料LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4及其电化学性能研究

以氢氧化锂,乙酸锰,乙酸镍为原料,采用一次喷雾干燥法合成了Li Ni0.5Mn1.5O4前驱体。研究了烧结温度和退火温度对Li Ni0.5Mn1.5O4晶形结构、形貌以及电化学性能的影响,采用X射线衍射(XRD)仪、扫描电镜(SEM)对其晶体结构和微观形貌进行表征。结果表明,在900℃下焙烧20 h,600℃下退火30 h合成的Li Ni0.5Mn1.5O4为结晶良好的尖晶石结构,颗粒具有规则的八面体形貌,由粒径在2μm左右的小颗粒堆积而成。该样品在室温0.1 C倍率下的首次放电容量为133.7 m Ah·g-1,循环50次后的容量为123.1 m Ah·g-1。

锂离子电池高电压正极材料LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4的合成与表征

通过液相蒸发法合成Li Ni0.5Mn1.5O4,利用XRD(粉末X-射线衍射)、SEM(扫描电子显微镜)对产物进行表征,采用循环伏安和充放电技术对其电化学性能进行评价。结果表明,利用液相蒸发法在空气氛围即可制备纯相的Li Ni0.5Mn1.5O4产物;与其他合成方法相比,液相蒸干法具有操作简单、反应物混合均匀等优点,其中800℃的产物具有良好的电化学性能。

Mn_3O_4合成锂离子电池正极材料LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4

以Mn3O4为原料,在氧气气氛中用固相反应法制备尖晶石结构正极材料LiNi0.5Mn1.5O4,并用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和恒流充放电测试考察了反应温度、反应时间和锂用量等工艺条件对合成产物的结构、微观形貌和电化学性能的影响。结果表明通过控制工艺条件可以优化材料的电化学性能,其中锂用量为1.02,在900℃反应2h所合成LiNi0.5Mn1.5O4具有Fd3m尖晶石结构,放电比容量为140mAh/g、40次循环后容量保持率为94.8%。

锂离子电池LiMn_2O_4和LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4正极材料的电子结构

采用基于密度泛函理论平面波赝势方法,计算LiMn_2O_4和LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4正极材料的电子结构。结果表明:LiMn_2O_4中Mn存在4+和3+两种价态,其平均磁矩约为3.5μb;Mn3d和O2p轨道之间形成了强共价键,Li和O之间主要以离子键为主;Mn O之间较强的相互作用有利于晶格保持较高的稳定性,利于锂离子的可逆嵌入和脱出;当Ni部分取代Mn以后,嵌/脱锂过程中的氧化还原中心转变为Ni,Ni的掺杂同时抑制了Mn的还原,这对于低价态Mn的溶出起到了较好的抑制作用,提高了晶格的完整性。因此Ni掺杂对于提高材料的结构稳定性和电化学性能较为有利。