无机钠源对O_(3)-NaNi_(1/3)Fe_(1/3)Mn_(1/3)O_(2)性能的影响

O_(3)型层状氧化物正极材料NaNi_(1/3)Fe_(1/3)Mn_(1/3)O_(2)具有高比容量、低成本和较高循环寿命等特点。为探究钠源对该材料电化学性能的影响,以Na2CO_(3)、NaOH、NaHCO_(3)和Na2SO4等无机钠盐为钠源,采用高温固相反应制得一系列的O_(3)-NaNi_(1/3)Fe_(1/3)Mn_(1/3)O_(2)材料,通过SEM、X射线光电子能谱(XPS)、XRD、比表面积分析等检测手段分析钠源对O_(3)-NaNi_(1/3)Fe_(1/3)Mn_(1/3)O_(2)材料形貌、结构和电化学性能的影响。不同钠源制备的材料均为一次颗粒聚集而成的多晶结构,平均二次粒径D50均小于5μm;以Na2CO_(3)作为钠源得到的O_(3)-NaNi_(1/3)Fe_(1/3)Mn_(1/3)O_(2)材料的电化学性能最佳,组装的扣式电池以0.1 C在2.0~4.0 V充放电,首次放电比容量达141.7 mAh/g、库仑效率为95.4%,以1.0 C循环100次,放电比容量从137.2 mAh/g降低至114.3 mAh/g,容量保持率为83.3%。

LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2正极材料的制备与倍率性能研究

在碳酸盐共沉淀法中引入超声波技术,合成锂镍钴锰前驱体,然后通过高温煅烧制备了LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2正极材料,采用扫描电镜(SEM)、X射线能谱(EDS)、X射线衍射(XRD)、差示量热扫描(DSC)、循环伏安法(CV)及充放电测试等手段对材料进行了表征。结果表明,材料在700～1000℃下均能形成六方层状α-NaFeO2结构,其晶体有序化程度随着煅烧温度的升高而升高。SEM分析显示材料颗粒分散非常均匀,平均粒径约200nm。在2.8～4.3V,0.1C下,900℃煅烧得到的材料首次放电比容量达156.3mAh.g-1。而在1C、2C、5C,10C下,其放电比容量仍分别为137.8、129.3、114.4、95.5mAh·g-1,在前5次循环后容量基本保持不变,在1C下前40次循环的容量保持率为96%。该材料显示了良好的倍率性能。DSC结果表明,在同样充电至4.2V的条件下,LixNi1/3Co1/3Mn1/3O2的热稳定性能优于LixMn2O4和LixCoO2。

层状LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2正极材料合成及电化学性能

首次提出以碳酸盐为沉淀剂,采用共沉淀法制备Ni1/3Co1/3Mn1/3CO3前驱体,再和锂源混合高温固相合成了锂离子蓄电池层状LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2正极材料。采用X射线衍射(XRD)和电子扫描电镜(SEM)对Ni1/3Co1/3Mn1/3CO3前驱体和LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2正极材料的结构及形貌进行了表征,SEM测试表明LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的形貌近似为球形,且颗粒分布均匀。并对其进行了充放电性能和循环伏安研究,实验结果表明:LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2在25℃、2.5"4.6V电压范围,0.1C倍率下,首次放电比容量达182.97mAh/g。

层状LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2正极材料的多元掺杂改性

采用共沉淀法制备锂离子电池掺杂型层状LiNi1/3Co1/3Mn1/3-xMxO2(M=Mg、Al、Cr)正极材料。采用X射线衍射、扫描电镜、充放电实验和交流阻抗实验对LiNi1/3Co1/3Mn1/3-xMxO2正极材料的结构、形貌、电化学性能以及动力学参数进行表征。结果表明:当掺杂量x=0.05时,Mg2+、Al3+掺杂的正极材料在2.8～4.3V、0.1C下的首次放电比容量分别为139.2、151.6mA·h/g,20次循环后的容量保持率分别为98.8%和96.7%;掺杂Mg2+或Al3+均能提高LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的交换电流密度和锂离子扩散系数。结合实验结果和掺杂离子的离子半径和化学稳定性,解释了掺杂离子在LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2晶格中的占位及其在充放电过程中的作用。

碳包覆改性制备高倍率性能的锂离子电池正极材料LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2

采用碳酸盐共沉淀-高温固相法制备了一系列表面碳包覆改性(w=1.0%,2.0%,3.0%)的LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2正极材料,借助X射线衍射(XRD)分析、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、电化学阻抗谱(EIS)和恒电流充放电测试等表征手段对材料的晶体结构、微观形貌和电化学性能进行了较系统的研究。结果表明,碳成功地包覆在了材料颗粒的表面,碳包覆改性后的材料具有良好的α-Na Fe O2结构(空间群:R3m),且随着包碳量的增加,一次颗粒平均尺寸逐渐增大(从177 nm增至209 nm)。表面的无定形碳层可以提高材料的电子导电率,减少电极材料与电解液的副反应,故而碳包覆材料的电化学性能都有了一定程度提升。包覆碳量为2.0%的样品高倍率和长循环性能最好,在2.7~4.3 V,1C下循环100次后,容量保持率为93%;在0.1C、0.2C、0.5C、1C、3C、5C、10C和20C时的放电比容量分别为:155、148、145、138、127、116、104和96 m Ah·g-1。在超高倍率50C(9 A·g-1)时,其放电比容量还能达到62 m Ah·g-1(原始LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2材料仅为30 m Ah·g-1),倍率性能十分优异。

纳米MgO掺杂改善LiNi(1/3)Co(1/3)Mn(1/3)O2正极材料

将氢氧化物共沉淀法制备的(Ni_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3))(OH)_2在500℃热处理5 h得到具有尖晶石结构、纳米尺寸的氧化物M_3O_4(M=Ni_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)).将其与LiOH及不同量的纳米MgO混合均匀,并在850℃热处理24 h制备了Li(Ni_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3))_(1/x)Mg_xO_2(x=0,0.01,0.02,0.03,0.04,0.05)正极村料.随着Mg掺杂量的增大,正极材料的晶胞参数增大;少量的Mg掺杂增大了锂离子的扩散系数,而过度掺杂却使锂离子扩散系数有所降低,其中Li(Ni_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3))_(0.98)Mg_(0.02)O_2的锂离子扩散系数最大,其脱出和嵌入扩散系数分别为D_(Li-dein)=29.20×10^(-11)cm^2·S^(-1)和D_(Li-in)=4.760×10^(-11)cm^2·s^(-1);其以3C倍率充放电的平均放电比容量为139.3 mAh·g^(-1),比未掺杂的原粉约高9.5 mAh·g^(-1);另外其循环性能也得到了大幅度改善.

锂离子蓄电池LiNi1／3Co1／3Mn1／3O2正极材料的性能表征

采用共沉淀法制备了层状Li1.05Ni1/3Co1/3Mn1/3O2正极材料。以C为负极,在1C、2.75～4.2V下的初始放电比容量达145.5mAh·g-1,循环100次后容量保持率为98.4%。并采用X光电子能谱(XPS)、循环伏安法(CV)和交流阻抗法(EIS)对层状LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2材料中的各元素氧化态分布和嵌/脱锂动力学过程进行了系统研究。XPS实验结果表明LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2中Co,Ni,Mn的主要氧化态分别为+3,+2,+4价,还有少量的Ni3+和Mn3+,并从晶体场理论解释了其氧化态分布机制。而LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的循环伏安曲线上主要存在3.95V氧化峰和3.69V还原峰,分别对应于Ni2+/Ni4+的氧化还原反应。

超声喷雾热分解制备锂离子电池正极材料LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2及表征

采用超声喷雾热分解工艺合成了球形锂离子电池正极材料LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2.考察了不同前驱溶液对粉体形貌的影响,用喷雾热分解过程机理分析了形貌差异的原因,另外研究了不同的后处理烧结时间对样品电化学性能的影响.试验结果表明,采用硝酸盐溶液经喷雾热分解制备的前驱体在900℃烧结6h可以得到电化学性能优良的正极材料,在3.0～4.3V电压区间里,首次放电容量达157.7mAh/g,40次循环后容量仍保持146.6 mAh·g^(-1).

改性LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2正极材料的合成及其电化学性能

采用固相反应法制备Mg2+掺杂的锂离子电池正极材料LiNil/3Col/3Mnl/3O2,并将Mg2+最佳掺杂量为0.03(摩尔分数)的样品进行CuO复合。通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和电池测试系统等手段对制备的LiNil/3Col/3Mnl/3O2样品的结构、形貌及电化学性能进行表征。结果表明:Mg2+掺杂没有改变LiNil/3Col/3Mnl/3O2的层状结构,Mg2+掺杂量为0.03的LiNil/3Col/3Mnl/3-0.03Mg0.03O2材料具有最好的电化学性能和循环性能,在0.2C倍率下,首次放电比容量达158.5 mA·h/g,10次循环后容量保持率为91.2%。添加CuO的LiNil/3Col/3Mnl/3-0.03Mg0.03O2的首次放电容量为167.4 mA·h/g,高电压下达到181.0 mA·h/g;循环10次后,放电比容量为159.4 mA·h/g,容量保持率为95.3%,改性后的放电比容量、循环性能及在高倍率和高电压下的性能均得到改善。

氨蒸发诱导法制备纳米结构LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2及其作为高功率型锂离子电池正极材料的性能

采用氨蒸发诱导法成功制备出纳米结构LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2正极材料,借助X射线衍射(XRD)分析、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、高分辨率透射电镜(HRTEM)、能量分散谱(EDS)和比表面测试等表征手段及恒电流充放电测试研究了其晶体结构、微观形貌和电化学性能.研究表明该方法制备出的材料具有良好的α-NaFeO2层状结构,阳离子混排程度低.纳米片交错堆积而成核桃仁状形貌,片与片之间形成许多纳米孔,而且纳米片的侧面属于{010}活性面,能够提供较多的锂离子的脱嵌通道.在室温下及3.0-4.6 V充放电范围内,该材料在电流密度为0.5C、1C、3C、5C和10C时放电比容量分别为172.90、153.95、147.09、142.16和131.23mAh?g-1.说明其具有优异的电化学性能,非常有潜力用于动力汽车等高功率密度锂离子电池中.

LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2正极材料的制备及其表征

利用机械球磨对前驱体进行活化处理,在940℃于空气气氛中烧结12h制备层状结构LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2正极材料。通过XRD,SEM和电化学性能测试对所制备材料的结构、形貌及电化学性能进行表征。结果表明,所合成的材料为单相的六方层状结构;产物一次粒子粒径均匀,为1～2μm,二次团聚颗粒平均粒径为10μm左右;在2.75～4.3V电压区间,所制备的LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2以0.2C(C为充放电倍率)进行恒电流充放电,首次放电容量达146.3mA·h·g-1;在倍率为0.4C,0.8C,1.6C和2.0C时的放电容量分别为135.2,130.1,125.8和114.7mA·h·g-1,倍率放电性能优良;在倍率为0.2C时经过30次循环,材料放电容量和容量保持率分别为143.3mA·h·g-1和98%,循环稳定性好。

从电解NiCoMn合金出发制备锂离子电池正极材料LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2

从电解NiCoMn合金出发制得锂离子电池正极材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2.通过XRD、SEM、循环伏安和电化学测试对合成材料的结构、形貌和电化学性能进行了研究,实验结果表明:800℃下合成的样品结构和形貌最优,电化学性能最好,首次充、放电容量达235.4 mAh/g、196.0 mAh/g.循环伏安曲线在3.6～3.8 V和4.55～4.67 V范围内分别有一对氧化还原峰,分别对应Ni2+/Ni4+和Co3+/Co4+的转化过程.

锂离子电池正极材料LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2研究进展

评述了锂离子电池正极材料层状LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的最新研究进展,阐述其结构特征和存在的优缺点,介绍LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2正极材料的制备方法,以及离子掺杂和包覆改性对该正极材料性能的影响,展望其发展方向.

锂离子电池正极材料LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2的制备与表征

以乙酸锂、硝酸镍、硝酸钴和乙酸锰为原料,通过高温固相法,分别采用一次烧结和二次烧结合成了LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2。采用X射线衍射、扫描电镜分析以及电化学测试等手段对LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的微观结构、表面形貌和电化学性能进行了研究。结果表明,高温固相法能得到结晶良好的LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2,但二次烧结提高了材料的I(003)/I(104)值,降低了c/a值,得到的LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2具有更完善的层状结构和更优良的电化学性能。

正极材料LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2的研究进展

介绍了LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的晶体结构和作为锂离子电池正极材料的电化学反应特征,总结了合成条件和制备方法对其物理性能和电化学性能的影响,以及不同掺杂元素(B,F,Mg,Fe,Al,Si等)对其的改性作用。

锌掺杂提高LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2正极材料的电化学稳定性(英文)

通过共沉淀法与固相法相结合制备了掺锌的高稳定性Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)1-xZnxO2(x=0, 0.02, 0.05)正极材料. 循环伏安(CV)曲线表明Zn掺杂使氧化峰与还原峰的电势差减小到0.09 V, 电化学阻抗谱(EIS)曲线表明Zn 掺杂使电极的阻抗从 266 Ω减小到 102 Ω. Li+嵌入扩散系数从1.20×10-11cm2·s-1增大到 2.54×10-11cm2·s-1. Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)0.98Zn0.02O2正极材料以0.3C充放电在较高的截止电压(4.6 V)下比其他两种材料的电化学循环性能更稳定, 其第二周的放电比容量为176.2 mAh·g-1, 室温下循环 100 周后容量几乎没衰减; 高温(55℃)下充放电循环100周, 其放电比容量平均每周仅衰减0.20%, 远小于其他两种正极材料(LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2平均每周衰减0.54%; Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)0.95Zn0.05O2平均每周衰减0.38%). Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)0.98Zn0.02O2正极材料以3C充放电时其放电比容量可达142 mAh·g-1, 高于其他两种正极材料. 电化学稳定性的提高归因于 Zn 掺杂后减小了电极的极化和阻抗, 增大了锂离子扩散系数.

溶胶凝胶-软模板法制备LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2正极材料及其电化学性能研究

在溶胶凝胶法中引入了软模板十二烷基磺酸钠（SDS）制备了LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2正极材料。采用X射线衍射法（XRD），扫描电镜法（SEM），循环伏安法（CV），交流阻抗法（EIS）及充放电测试等手段对材料进行了表征。结果表明，在750℃下煅烧12h加入或不加SDS都能得到结晶较好具有六方层状α-NaFeO2结构的LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2。SEM显示引入SDS辅助制备的目标材料颗粒细小，约60-300nm，分散均匀，部分颗粒呈类球状形貌。而没有添加表面活性剂制备的材料粒径范围约250-600nm，并且部分颗粒有团聚现象。在2.8-4.3V（vs Li／Li^＋），0.5C倍率下，SDS辅助制备和没有添加表面活性剂制备的材料首次放电比容量分别为136.8、123.4mAh·g^-1，50次循环后容量保持率分别为90.3％.73.8％。2C和5C下的充放电测试结果都显示SDS的加入能有效改善材料的倍率性能。归因于颗粒更细小，分散更均匀及较小的晶胞体积，SDS辅助制备的材料电荷传递阻抗远小于无表面活性剂辅助制备的材料是其倍率性能得到明显提高的重要原因。

Ti掺杂对正极材料LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2结构和电化学性能的影响

为研究离子掺杂对锂离子正极材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的影响,采用氢氧化物共沉淀法制备了Ti4+掺杂改性的锂离子正极材料LiNi1/3-1/40Co1/3Mn1/3Ti1/40O2、LiNi1/3-Co1/3-1/40Mn1/3Ti1/40O2和LiNi1/3Co1/3Mn1/3-1/40Ti1/40O2,并运用X射线衍射仪和扫描电子显微镜对Ti掺杂改性后正极材料的晶型和微观结构进行表征,通过高精度电池性能检测系统对正极材料的电化学性能进行检测.结果表明:Ti分别取代Ni、Co和Mn对三元复合正极材料进行掺杂改性后,改性材料都保持典型的α-NaFeO2层状结构,且晶型良好;LiNi1/3-Co1/3Mn1/3-1/40Ti1/40O2轮廓最分明,且形貌均一;3种改性材料的电化学性能均有一定程度的提高,其中LiNi1/3Co1/3Mn1/3-1/40Ti1/40O2提高最为明显,在0.1 C、1.0 C和2.0 C倍率下其首次放电比容量分别为145.35、140.79和125.60 mA.h/g,1.0 C倍率下循环30次后的容量保持率为88.06%.

层状LiNi_(1/3)Mn_(1/3)Co_(1/3)O_2正极材料的合成

用碳酸盐同沉淀法合成了LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2正极材料,采用XRD(X-RayDiffraction)、SEM(ScanningElectronMicroscope)、差分计时电位法和充放电循环等对材料的物理化学性质及电化学性能进行了测试分析。XRD分析表明在合成温度为800℃或更高时,所合成的产物均为α-NaFeO2型的层状结构,SEM分析表明在合成温度为800或850℃时,产物为微小晶粒团聚成的球形颗粒,合成温度为900℃以上时,产物颗粒发生破碎,形状不规则。950℃合成的LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2材料在2·5~4·4V电位区间内,首次放电容量为162mAh·g-1,并具有良好的循环性能。随着充放电电压的升高,首次不可逆放电容量增大,循环稳定性减弱。在低温(800,850℃)下合成的LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2材料与高温下(900,950℃)得到的材料性能有很大差别,这是由于在高温和低温下得到材料的结构差别所造成的。

Li_(0.5)La_(0.5)TiO_3包覆LiNi_(l/3)Co_(1/3)Mn_(l/3)O_2材料的研究

以Li0.5La0.5TiO3为包覆物,制备了固体电解质包覆的LiNil/3Co1/3Mnl/3O2正极材料。采用XRD、SEM对材料进行了表征:XRD显示未包覆的材料具有α-NaFeO2层状结构,粒径在200～300nm之间,包覆后材料粒径略有增大,包覆层具有ABO3型固体电解质结构。包覆层的致密程度及材料的循环稳定性与热处理温度有关。包覆后400℃热处理得到的材料首次放电比容量为185mAh/g,较未包覆材料容量有所提高,50次循环后其容量仍能达到156.5mAh/g,表明包覆物Li0.5La0.5TiO3对LiNil/3Co1/3Mnl/3O2具有保护作用。