高密度锂离子正极材料前驱体Ni0．8Co0．2-xAlx(OH)2的制备

采用二次干燥的化学共沉淀法制备出了Co-Al共掺杂的高密度锂离子电池正极材料前驱体Ni0.8Co0.2-xAlx(OH)2(X=0,0.05,0.1,0.15,0.2).研究了不同Co-Al的掺杂比例,NaOH溶液的浓度、滴定速率、烘干方式等因素对前驱体振实密度的影响.XRD分析表明,不同掺杂比例的Ni0.8Co0.2-xAlx(OH)2均为六方层状的β型结构,晶型结构规整.充放电测试表明以此前驱体与LiNO3反应制得的LiNi0.8Co0.15Al0.05O2材料具有良好的电化学性能.

制备高致密球形Ni_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)(OH)_2的影响因素分析与控制

球形Ni1/3Co1/3Mn1/3(OH)2是控制结晶-固相合成法制备球形LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的前驱体,Ni1/3Co1/3Mn1/3(OH)2的理化指标对LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2综合性能具有深刻影响。为提高电池体积比容量,必须首先合成出高致密、晶型结构完整、颗粒形貌为球形的Ni1/3Co1/3Mn1/3(OH)2前驱体。采用络合共沉淀法制备出了高致密球形Ni1/3Co1/3Mn1/3(OH)2前驱体,研究了制备过程中反应温度、氨碱摩尔比、反应体系pH值、搅拌强度、反应周期等五大因素对高致密球形Ni1/3Co1/3Mn1/3(OH)2合成的影响机理。通过合理优化工艺,控制各项因素,制备出了球形、d50=8.5μm左右、振实密度≥2.3 g/cm3的高致密球形Ni1/3Co1/3Mn1/3(OH)2。

三元正极材料前驱体Ni1/3Co1/3Mn1/3(OH)2的连续合成与条件探究

以硫酸锰、硫酸镍、硫酸钴为原材料、NaOH和氨水分别为沉淀剂和络合剂,采用共沉淀法制备三元正极材料前驱体Ni_（1/3）Co_（1/3）Mn_（1/3）（OH）_2,并探究了搅拌速率对造核颗粒形貌和晶核流量、氨水流量、浆料返流、搅拌桨对晶体结构、前驱体形貌、粒度及其粒度分布的影响.物理表征结果表明,搅拌速度300 r·min^-1时,生成的晶核聚集成球形或类球形,分散性好,颗粒粒径4~5μm.在造核金属液流量为0.4 L·h^-1、生长金属液流量为1.72 L·h^-1、搅拌桨为推进式时,产物为单一相的β-Ni（OH）_2层状结构,粒度D50为6~7μm,振实密度≥2.0 g·cm^-3,比表面积6~10 m^2·g^-1.电化学测试结果表明,在3.0~4.25 V电压范围内,0.2C时其首次放电容量为149.7 m Ah·g^-1,循环100次后,容量保持率为94.09%.产物满足高端三元正极材料厂家需求,多釜串联工艺简单有效,具有可行性,有望用于三元正极材料前驱体的规模生产.

锌镍单液流电池正极Ni1-xMnx（OH）2倍率性能分析

采用缓冲溶液法制备Mn掺杂Ni1-xMnx(OH)2(x=0.1,0.2,0.3,0.4)。X射线衍射(XRD)测试表明x=0.1和0.2的样品主要是由β相组成;扫描电子显微镜(SEM)和氮气吸附-脱附测试表明掺杂Mn样品比不掺Mn的商用β-Ni(OH)2的颗粒更细小、多孔;恒流充放电测试表明,这种电极具有优良的高倍率性能,当x=0.2,电流密度800 mA·g^-1时放电比容量为288.8 mAh·g^-1,同等条件测试的商用β-Ni(OH)2放电比容量为198.7 mAh·g^-1,循环580圈后仍有276 mAh·g^-1的放电比容量,其衰减率为4.1%,而同等测试条件下的其它4种样品衰减率分别为46.1%(商用β-Ni(OH)2)、13.0%(x=0.1)、25.6%(x=0.3)、34.1%(x=0.4),可见这种Mn掺杂电极材料适合大电流密度充放电,能够改善镍电极的循环稳定性,降低镍电极成本。

Li(Ni_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3))O_2正极材料的电化学性能

用共沉淀法制备出(Ni1/3Co1/3Mn1/3)(OH)2,与LiOH·H2O混合后,在900℃下焙烧12 h,得到锂离子电池正极材料Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)O2.在2.70～4.35 V,电流为40 mA/g时,循环性能稳定.当截止电压升高到4.60 V时,容量可达190 mAh/g.循环伏安实验表明,材料的结构在循环过程中保持稳定.

水热法合成LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2及其性能研究

采用水热法制备LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2,研究了在合成过程中添加不同表面活性剂对锂离子电池正极材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2电化学性能的影响。利用XRD和SEM对其结构和形貌进行表征,并采用循环伏安、交流阻抗、恒流充放电测试其电化学性能。结果表明,均合成了LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2,其中用十二烷基苯磺酸钠合成的样品电化学性能较好,在C/2倍率的放电条件下,首次比容量达到143.8mAh/g,经过100次循环后,比容量保持为106.8mAh/g,容量保持率为74.3%。

锂离子蓄电池正极材料LiNi_(1-y)Co_yO_2的合成及性能

采用球形氢氧化镍的生产工艺合成了Ni1-yCoy(OH) 2 (0≤y≤ 0 .5 )共沉淀前驱体 ,利用该前驱体和锂盐一同焙烧后得到系列LiNi1-yCoyO2 固溶体。该方法避免了共沉淀时胶体的生成 ,而且与普通高温固相产物相比 ,烧成后的Li Ni1-yCoyO2 产物不仅保持了前驱体的原有形貌 ,而且具有更优良的电化学性能。通过电化学性能测试、SEM及X射线衍射等分析方法 ,我们系统研究了不同Co含量对材料电化学性能、结构以及前驱体形貌的影响。随着Co含量的增加 ,材料粒度逐渐降低 ,颗粒形貌由球形变为不规则形状 ;并且LiNi1-yCoyO2 材料的充放电及不可逆容量、放电电压均随Co含量的增加而呈降低趋势。当 0 .10≤y≤ 0 .2 0时 ,材料比容量可达 190mAh/g以上 。

富锂正极材料Li_(1+x)Ni_(0.5)Mn_(0.5)O_2的制备及电化学性能

通过液相沉淀法制备球形Ni（OH）2,与Mn（NO3）2和CH3COOLi·2 H2O混合,经高温固相法制备富锂Li1＋xNi0.5Mn0.5O2正极材料。采用X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、电化学交流阻抗及恒流充放电测试对样品的结构、形貌和电化学性能进行表征。结果表明,当x=0.2时制备的富锂材料,阳离子混排低、颗粒均匀,表现出最好的电化学性能。在2.0∽4.8 V之间,20 m A/g条件下最高放电比容量为201.4 m Ah/g,60 m A/g下放电比容量仍可达到113.1m Ah/g。

以α型氢氧化物前驱体制备LiNi_(0.8)Co_(0.15)Al_(0.05)O_2及其电化学性能

本文采用球形Al/Co部分取代α型Ni(OH)2为前驱体成功制备了锂离子电池正极材料LiNi0.8Co0.15Al0.05O2。首先采用氢氧化钠与碳酸钠为沉淀剂合成出Al/Co部分取代α型Ni(OH)2,然后将之与LiOH·H2O混合,最后在氧气气氛中不同温度下热处理8h,即可得到球形LiNi0.8Co0.15Al0.05O2材料。X射线衍射结果表明,LiNi0.8Co0.15Al0.05O2材料为α-NaFeO2相。扫描电镜结果表明,材料颗粒形貌为球形。热重分析结果表明合成LiNi0.8Co0.15Al0.05O2的主反应温度在700～750℃之间。振实密度测试结果表明,750℃下制备的LiNi0.8Co0.15Al0.05O2材料可达2.2g·cm-3。恒流充放电结果表明,该材料在0.5mA·cm-2电流密度下,在3.0～4.3V间的首次充电容量可达210.3mAh·g-1,首次放电容量为179.7mAh·g-1,充放电效率为85.4%。与采用以β-Ni0.85Co0.15(OH)2为前驱体合成的LiNi0.85Co0.15O2和Al掺杂的LiNi0.8Co0.15Al0.05O2相比,尽管其首次放电容量与放电效率都有所降低,但循环性能有所提高,50周期后容量仍为初始容量的89.5%。研究表明,以球形Al/Co部分取代α型Ni(OH)2作为前驱体为球形氧化镍钴铝锂材料的制备提供了一条新的途径。

前驱体制备条件对LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2的影响

采用共沉淀法制备前驱体Ni1/3Co1/3Mn1/3(OH)2,考察了pH值、温度和搅拌速度等对锂离子电池正极材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的影响。采用电化学性能测试、能谱分析、XRD和SEM等方法对LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2进行了分析。制备前驱体的最佳工艺条件为pH值12.5,温度50℃,搅拌速度1 000 r/min。此条件制得的前驱体粒度均匀、大小适中,为非晶态,n(Ni)∶n(Co)∶n(Mn)=1.00∶1.03∶1.01。制备的正极材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的首次放电比容量为158.4 mAh/g,0.1C循环10次后的放电比容量为151.7 mAh/g,容量损失率为4.2%,具有较好的循环性能。

缓冲溶液法制备Al代α-Ni（OH）2的性能

采用缓冲溶液法制备Al代Ni1-xAlx(OH)2(x=0.10、0.14、0.18和0.22),研究Al含量对产物性能的影响。用XRD和SEM测试对材料进行物相分析,循环伏安和恒流充放电测试(1.2~2.2 V)分析锌镍单液流电池的电化学性能。当电流为100 m A/g时,x=0.18的样品的放电比容量最高,为303.1 mAh/g,其他4种样品分别为247 mAh/g[市售β-Ni(OH)2]、250.9 mAh/g(x=0.10)、280.2 mAh/g(x=0.14)和292.2 mAh/g(x=0.22);增加电流至800 mA/g,循环150次,容量衰减率分别为27.1%[市售β-Ni(OH)2]、15.8%(x=0.10)、7.1%(x=0.14)、9.1%(x=0.18)和26.0%(x=0.22)。

Mn掺杂Ni（OH）2的合成及电化学性能研究

本工作采用缓冲溶液法制备Mn掺杂Ni(OH)2(Ni1-xMnx(OH)2,x=0.1,0.2,0.3,0.4),X射线衍射测试表明样品主要是β相,有少量Mn3O4杂相;循环伏安测试表明,x=0.2的材料还原峰积分面积最大、还原分支的峰电流最高;恒流充放电测试表明,在100 mA/g电流密度下,Ni0.8Mn0.2(OH)2放电比容量最高,其第20次循环放电比容量为271.8 mAh/g,同等条件测试的商用β-Ni(OH)2放电比容量为253.6 mAh/g;在300、500 mA/g电流密度下,Ni0.8Mn0.2(OH)2放电比容量仍保持最高,分别为294.7、291.5 mAh/g,而且Mn掺杂Ni(OH)2的循环稳定性也优于商用β-Ni(OH)2。Mn掺杂可改善镍电极的循环稳定性、降低镍电极成本,具有广阔的应用前景。