单晶和多晶LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2性能对比分析

【目的】对不同晶体特征的LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2(NCM811)进行分析,深入了解高镍三元锂电池的特点。【方法】将不同前驱体与氢氧化锂混合,并通过高温烧结合成单多晶NCM811(SC-811和PC-811),进行电化学测试。【结果】结果表明,在0.5 C倍率下,PC-811的首次放电比容量可达204.5 mAh/g优于SC-811的189.4 mAh/g;PC-811在低倍率时比容量较高,而SC-811在高倍率时比容量较高;此外,低温放电时,SC-811的容量保持率比PC-811高,说明SC-811具有更好的低温耐受性。【结论】SC-811具有稳定的晶体结构、良好的循环性能和低温性能,而PC-811具有较高的放电比容量和能量密度。

草酸盐共沉淀法制备锂离子电池正极材料LiNi0.5Mn0.5O2及其电化学性能

使用草酸盐共沉淀法合成了LiNi0.5Mn0.5O2,并研究了共沉淀时的pH条件对终产物的结构、形貌及电化学性能的影响.采用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)表征了在pH值为4.0、5.5、7.0和8.5时得到的共沉淀和终产物LiNi0.5Mn0.5O2的结构和形貌.使用充放电实验研究了不同pH条件下得到的LiNi0.5Mn0.5O2的电化学性能.结果表明,pH为7.0时,合成的材料颗粒更小、分布最均匀,材料具有良好的层状特征,且材料中锂镍的混排程度最小.电化学测试结果印证了pH为7.0时合成的材料具有更好的电化学性能,在0.1C的倍率下,材料的首次放电比容量达到了185 mAh.g-1,在循环20周后,放电比容量仍然保持在160 mAh.g-1.X射线光电子能谱(XPS)测试结果表明,pH为7.0时合成的LiNi0.5Mn0.5O2中Ni为+2价,Mn为+4价.

正极材料LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2的合成工艺优化及电化学性能

采用高温固相法合成锂离子电池富镍三元材料LiNi_(0.8)Co_(0.1)Mn_(0.1)O_2,对其工艺条件进行优化,对产物进行X射线衍射(XRD),扫描电镜(SEM)以及电化学性能分析。结果表明:在氧气气氛下,锂与金属元素摩尔比为1.05:1、烧结时间15 h、烧结温度750℃为最佳合成工艺条件。按最佳工艺合成的样品在1C首次放电容量高达174.9mA·h·g^(-1),50次循环后比容量为158.5 mA·h·g^(-1),容量保持率为90.62%,表现出良好的循环稳定性。XRD和SEM表征表明,在氧气气氛下烧结的样品有良好的层状结构,阳离子混排程度小,具有较好的类球形,粒径均匀分布在10~20μm。循环伏安(CV)和电化学阻抗(EIS)结果表明,工艺条件的优化有助于提高正极材料的电化学性能。

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%。

LiOH-LiNO3低共熔混合锂盐体系合成LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2

利用低共熔组成的0.38LiOH·H2O-0.62LiNO3混合锂盐体系,与钴、镍、锰的氢氧化物在低温下自混合,无需前期研磨和后续洗涤,直接制备出锂离子正极材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2.X射线衍射分析结果表明,合成的LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2结晶度高,具有规整的层状α-NaFeO2结构,扫描电镜显示产物颗粒均匀,振实密度高达2.87g·cm-3.XPS分析结果表明,合成的样品中Ni、Co、Mn的价态分别是2+、3+、4+.充放电测试表明,材料具有良好的电化学性能,首次放电比容量为160mAh·g-1,循环50次后,材料的电化学性能没有明显的衰减.

Y2O3包覆LiCo1/3Ni1/3Mn1/3O2的电化学性能

通过在硝酸钇水溶液浸渍并焙烧的简单工艺,在LiCo1/3Ni1/3Mn1/3O2材料表面包覆了一层Y2O3.采用X射线衍射(XRD),扫描电子显微镜(SEM),透射电子显微镜(TEM),循环伏安(CV)和恒流充放电对包覆和未包覆的LiCo1/3Ni1/3Mn1/3O2进行了测试分析.结果表明,Y2O3包覆并没有改变LiCo1/3Ni1/3Mn1/3O2的晶体结构,只存在于LiCo1/3Ni1/3Mn1/3O2的表面;与未包覆的材料相比,Y2O3包覆后的材料在高电位下具有更好的容量保持率和放电容量.CV测试表明,包覆层的存在有效抑制了材料层状结构的转变及电极与电解液的负反应.

低温熔盐法合成球形LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2研究

采用低温熔盐法合成了锂离子电池正极材料Li Ni1/3Co1/3Mn1/3O2,并就低温熔盐0.62xLi NO3-0.38xLi OH-（1-x）CH3COOLi.2 H2O的具体比例、焙烧温度和焙烧时间对材料的影响进行了对比研究.XRD结果表明以x=0.6的低温共熔盐,经3阶段温度烧结（200℃,3 h;600℃,制备的样品的α-NaFeO2层状结构发育的较为完备.SEM扫描显示材料是由许多片状晶体构成的球形颗粒.材料在2.8～4.3 V范围内充放电,倍率为0.2 C时,首次放电比容量为173.6 mA.h.g^-1,循环20次后容量保留97.4%;倍率为1 C时,首放126.0 mA.h.g^-1,循环20次后容量保留94.1%.

正极材料Li1．2Mn0.54Ni0.13Co0.13O2的表面包覆改性研究

采用共沉淀结合固相反应方法合成了富锂的Li1.2Mn0.54Ni0.13Co0.13O2正极材料,并分别以CeO2和AlF3对这种材料进行了表面包覆改性。采用X射线衍射光谱法(XRD)、扫描电子显微镜法(SEM)、透射电子显微镜法(TEM)等方法表征材料的结构和形貌。所合成的球形Li1.2Mn0.54Ni0.13Co0.13O2材料为层状晶体结构。AlF3可以均匀包覆在Li1.2Mn0.54Ni0.13Co0.13O2材料表面,包覆层厚度约为2 nm。AlF3包覆后富锂材料的电化学性能提升效果优于CeO2。AlF3包覆量为1%时,该富锂三元氧化物正极材料的首次充放电效率、容量保持率及倍率性能得到了显著的提高。EIS分析表明,AlF3包覆可避免富锂三元氧化物正极材料与电解液的直接接触,降低了传荷阻抗,从而有效提高了材料的电化学性能。

TiO2包覆对LiCo1/3Ni1/3Mn1/3O2材料的表面改性(英文)

为了提高材料LiCo1/3Ni1/3Mn1/3O2的循环性能,采用浸渍-水解法对其进行TiO2包覆.用X射线衍射(XRD)、电化学交流阻抗谱(EIS)、电感耦合等离子体发射光谱(ICP-OES)和恒流充放电测试研究包覆材料的结构和电化学性能.TiO2仅在材料表面形成包覆层,并未改变材料的结构.TiO2包覆能提高材料LiCo1/3Ni1/3Mn1/3O2的倍率性能和循环性能,TiO2包覆后的材料在5.0C(1.0C=160mA·g-1)下的放电容量达到0.2C下的66.0%,而包覆前的材料在5.0C下的放电容量仅为其0.2C下的31.5%.包覆后的材料在2.0C下循环12周后的容量没有衰减,而未包覆的材料容量保持率仅为94.4%.EIS测试表明包覆材料性能的提高是由于循环过程中材料的界面稳定性得到了提高.循环后材料的XRD和ICP-OES测试表明,包覆层能提高材料LiCo1/3Ni1/3Mn1/3O2的结构稳定性.

高倍率性能锂离子电池Li[Ni1/3Co1/3Mn1/3]O2正极材料的制备及其电化学性能

采用改进的碳酸盐共沉淀与高温固相法相结合的方法制备出了高倍率性能的锂离子电池正极材料Li[Ni1/3Co1/3Mn1/3]O2,通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、循环伏安扫描(CV)、电化学阻抗谱(EIS)和电化学性能测试等手段对材料进行表征.结果表明,该方法制备的材料具有良好的α-Na Fe O2型层状结构(R3m(166)),一次粒径平均大小为157 nm,二次颗粒成球形.同传统碳酸盐制备得到的材料相比,该材料具备良好的倍率性能和循环性能,在2.7-4.3 V电压范围内,0.1C(1.0C=180 m A?g-1)倍率下,首次放电比容量为156.4m Ah?g-1,库仑效率为81.9%.在较高倍率下,即0.5C、5.0C和20C时,其放电比容量分别为136.9、111.3、81.3m Ah?g-1.在1C倍率下100次循环容量保持率为92.9%,高于传统共沉淀法得到的材料(87.0%).

Mn3O4@SiO2核壳磁性复合材料对钼（Ⅵ）的吸附性能

以一水硫酸锰和正硅酸乙酯为原料,采用氧化法和水解法制备了Mn3O4@SiO2核壳结构磁性纳米材料,并研究了其对水溶液中钼(Ⅵ)的吸附效果。运用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)及磁强计(VSM)对Mn3O4@SiO2核壳磁性复合材料进行了表征,并考察了溶液的初始pH、钼(Ⅵ)的初始质量浓度和温度对钼(Ⅵ)吸附量的影响。结果表明:在pH为2.8,温度25℃,钼(Ⅵ)初始质量浓度为160mg/L条件下,Mn3O4@SiO2核壳结构磁性复合材料对Mo(Ⅵ)的饱和吸附量为145.35 mg/g;Mn3O4@SiO2对钼(Ⅵ)的吸附过程符合Langmuir等温吸附模型,吸附动力学行为符合准二级动力学模型;吸附热力学分析表明,Mn3O4@SiO2复合材料对钼(Ⅵ)的吸附行为是自发的放热过程。

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。

xLi2MnO3·(1-x)LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2(x=0.1、0.2、0.3和0.4)固溶体材料性能研究

通过LiNO3与Mn（NO3）2的混合溶液与LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2粉体共混干燥后在900 ℃热处理12 h制备了xLi2MnO3·（1-x）LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2（x=0.1、0.2、0.3和0.4）固溶体。随着x的增加，固溶体的XRD峰强度减弱，峰形变宽，而在20°-30°间的结构特征峰（LiMn6）更加明显；尽管固溶体的外观形貌为团聚状，但组成其的单颗粒平均粒径随着x增大，由x=0.1时的250 nm增大到x=0.4时的350 nm。随着充放电截止电压的升高，固溶体的放电比容量增大；在2.5-4.6 V间充放电，当x=0.2时，充放电的极化最小，放电平台最高；不同倍率充放电循环21周后发现随着x的增大，容量保持率从91.2%增加大105.6%。研究结果表明，Li2MnO3可以改善LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2材料的电化学性能。

合成方法对LiNi1／3Co1／3Mn1／3O2性能的影响

采用高温固相法、溶胶．凝胶法和碳酸盐共沉淀法分别制备了锂离子电池层状正极材料LiNi1／3Co1／3Mn1／3O2。采用XRD、SEM、粒径分布和充放电实验，对产物的结构和性能进行了分析。结果表明，合成方法和工艺条件的不同导致了样品晶相结构、表观形貌、粒径分布及电化学性能上的差异。碳酸盐共沉淀法制备的LiNi1／3Co1／3Mn1／3O2样品的电化学性能较好，在2．5—4．6V、0．1G倍率下，首次放电比容量为190．29mAh／g，显示了较好的循环稳定性。

Li与Ni＋Co＋Mn摩尔比对LixNi1／3Co1／3Mn1／3O2结构和性能的影响

采用氢氧化物共沉淀前驱体高温固相反应制备了层状LixNi1/3Co1/3Mn1/3O2(0.95≤x≤1.14)正极材料,应用ICP-OES、AAS对材料进行了成分分析,并采用X射线衍射光谱法(XRD)、晶格精修、扫描电子显微镜法(SEM)、差示扫描量热法(DSC)以及充放电测试表征了n(Li)∶n(Ni+Co+Mn)对材料结构和性能的影响。结果表明:x≥1.00时,随x值的增大,峰I003/I004的比值R、首次放电比容量及DSC峰值温度均呈现先增后减的趋势,并在x=1.05附近具有极大值;晶格精修表明阳离子混排率呈现先减后增的趋势,在x=1.08附近具有最小混排率。

层状LiNi1/3Co1／3Mn1/3O2正极材料脱嵌锂的动力学研究

采用交流阻抗法对层状LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2材料嵌/脱锂反应的动力学过程进行了研究,结果发现,该材料的交换电流密度和锂离子扩散系数均与嵌锂电位有关,交换电流密度在电位平台附近(3.9V)出现了最大值(1.03mA/cm2),而锂离子扩散系数却出现了最小值(1.23×10-12cm2/s)。

Na/Mn摩尔比对层状O2结构Li_y[Li_(1/6)Mn_(5/6)]O_2的晶体结构及化学组成的影响

由高温焙烧法制备层状前驱体 Nax[Li1 /6 Mn5/6 ]O2 ,再经离子交换反应得到 O2结构层状产物Liy[Li1 /6 Mn5/6 ]O2 。采用离子交换和元素分析推测前驱体中 Li+ 位于层板上。 XRD测试结果表明 ,Liy[Li1 /6 Mn5/6 ]O2 属六方晶系 ,P3 ml空间群 ;激光粒度分析仪测定 Na0 .0 6 Li0 .6 5[Li0 .1 0 Mn0 .88]O2 的最可几粒径为 2 .88μm;BET法测定其比表面积为 4.68m2 / g;TEM显示其形貌为存在缺陷的层状六方结构。XRD和元素分析结果表明 ,反应物 n(Na) / n(Mn)比直接影响着前驱体及最终产物的晶体结构和化学组成。

高密度非球形和球形LiNi1／3Mn1／3Co1／3O2的合成和性能比较

利用二次干燥法和共沉淀法分别制备出了非球形的Ni1/3Co1/3Mn1/3OOH前驱体和球形Ni1/3Co1/3Mn1/3(OH)2前驱体,并分别和LiNO3混合烧结合成高密度非球形和球形的锂离子正极材料Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)O2.XPS分析表明,二次干燥法制备的非球形Ni1/3Co1/3Mn1/3OOH前驱体其过渡金属Ni,Co和Mn的价态分别是+2,+3和+4,而共沉淀法制备的球形Ni1/3Co1/3Mn1/3(OH)2前驱体其各金属价态为+2;X射线衍射分析表明,非球形的Ni1/3Co1/3Mn1/3OOH前驱体比球形的前驱体具有较高的活性,能够在低温下合成出Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)O2,而且制备的产物结晶度高,具有规整的层状α-NaFeO2结构,扫描电镜显示制备的非球形产物颗粒均匀,颗粒间隙小,振实密度高达2.95g·cm-3,远高于球形的振实密度2.35g·cm-3;充放电实验表明,由非球形前驱体制备的Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)O2其充放电性能和循环性能以及体积比容量均高于球形正极材料.

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.

锂离子电池Li1.1Ni0.35Mn0.55O2正极材料的低温放电效率研究

通过共沉淀结合高温固相法合成Li1.1Ni0.35Mn0.55O2正极材料,在材料组分不变的情况下,通过改善合成条件,研究材料自身低温放电效率的变化,在此基础上,对其进行掺杂Co改性。采用X射线衍射光谱法(XRD)和扫描电子显微镜法(SEM)表征Li1.1Ni0.35Mn0.55O2正极材料的微观结构和颗粒形貌。通过电化学性能测试表征材料的低温放电效率。结果表明:在烧结温度900℃,保温时间12 h下的材料阳离子排列有序度最好,低温放电效率为52.67%;同时离子掺杂有利于低温性能的改善,掺杂少量Co有利于提高低温放电效率(64.56%)。