5V锂离子电池尖晶石正极材料LiM_(0.5)Mn_(1.5)O_4的研究评述

评述了锂离子电池锰酸锂正极材料的重要性,介绍了3d-过渡金属离子(Cr3+,Ni2+,Cu2+,Fe3+)掺杂在锰酸锂正极材料中的应用。研究了3d-过渡金属离子掺杂对锰酸锂正极材料结构和电化学性能的影响,并提出了其影响锂离子电池充放电和循环性能的机制。展望了3d-过渡金属离子掺杂在锂离子电池锰酸锂正极材料中的发展前景,并指出LiNi0.5Mn1.5O4是非常有应用前景的5V锂离子电池正极材料。

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。

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。

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.

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%.

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。

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%。

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。

锂离子电池镍掺杂尖晶石LiMn2O4正极材料的电子结构

采用密度泛函平面波赝势方法对LiMn2O4和LiNi0.5Mn1.5O4的几何结构进行了优化,并计算了相应的电子结构。计算的结果表明:在Li+脱嵌前后,LiMn2O4和LiNi0.5Mn1.5O4均为导体,且锂元素主要以离子形式存在于两种材料中,O2p轨道与Mn(Ni)的3d轨道形成了较强的共价键。Li+嵌入导致Mn(Ni)3d轨道的态密度峰发生移动。Ni的掺杂导致Mn(Ni)和O2p轨道的成键作用得以加强,电子在Mn(Ni)3d轨道的填充发生变化,从而提高了电池的充放电电压。

碳包覆对LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4电化学性能的影响

以蔗糖为碳源,采用溶液沉积-真空热解法制备了LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4/C复合材料。用热重与差热分析、X射线衍射分析、扫描电镜分析及电化学测试等手段对LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4/C的微观结构、表面形貌和电化学性能进行了研究。结果表明,蔗糖热分解后在LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4颗粒的表面包覆形成了一层无定形碳。无定形碳可以有效阻止LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4颗粒的聚集,增加电极的导电面积,降低电池极化,从而改善LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4的电化学性能。与未包覆的LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4粉末相比,LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4/C复合材料具有更高的可逆容量、更稳定的循环性能和更好的倍率性能。0.2C放电时,LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4/C复合材料的首次放电容量达到144.8mA.h.g-1,经60次循环后平均每次循环的容量损失仅为0.0081%。而1.0C和2.0C放电时,LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4/C复合材料的首次放电容量分别保持在131.9mA.h.g-1和122.4mA.h.g-1。

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。

高电压镍锰酸锂动力电池正极材料研究进展

新能源电动汽车的发展使动力锂离子电池的研究受到广泛关注,不断改善和提高现有正极材料的功率性能,开发新型正极材料已成为动力电池研究的热点。首先简述了锰酸锂作为动力电池材料存在的主要问题及改性产物镍锰酸锂的研究、镍锰酸锂正极材料的结构与嵌脱锂机理,然后从研究的角度详细综述了镍锰酸锂的合成方法和针对材料循环性能的问题进行的离子掺杂和表面包覆,分析了镍锰酸锂正极材料研究中存在的问题,展望了镍锰酸锂动力电池用于高功率型正极材料的发展趋势和应用前景。

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。

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%。

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。

共沉淀法制备LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4正极材料及其性能

采用共沉淀法制备镍锰复合氢氧化物沉淀,然后与LiOH·H_2O混合,空气中800℃煅烧18h,并500℃短时间退火处理5h得到高电压正极材料LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4。通过X射线衍射光谱法(XRD),扫描电子显微镜法(SEM)和恒电流充放电测试对样品的物相、形貌和电化学性能进行了表征。合成的LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4具有立方尖晶石结构,结晶性良好,颗粒粒径均匀,为200～300nm。电化学测试表明:样品存在4.7V附近的电压平台,在0.5C的较大放电电流下,首次充电容量为141.0 mAh/g,首次放电容量为122.9 mAh/g,80次循环后样品的容量保持率为97.7%,且经过活化后每个循环的库仑效率都超过了98%,具有极其优秀的循环稳定性和充放电的可逆性。

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.

LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4电极的变固相扩散系数模拟

通过实验和参数辨识,确定了针对LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4体系电池所需要的模型参数,建立了适用于该体系的变固相扩散系数模型。该模型能很好地对LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4的放电过程进行模拟。通过对电池内部的过电位进行分析,对电池性能的限制因素进行了说明。

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%。