LiNi0.6Co0.1+xMn0.3-xO2(x=0,0.1)正极材料的合成与电化学性能研究

采用高温固相法在相同条件下合成了LiNi_(0.6)Co_(0.1)Mn_(0.3)O_2与LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_2正极材料,利用XRD、SEM表征了材料的结构与形貌,通过恒电流充放电测试、循环伏安(CV)和交流阻抗(EIS)研究了其电化学性能。结果表明,室温条件下以0.2 C倍率在3.0～4.3 V电压范围内,LiNi_(0.6)Co_(0.1)Mn_(0.3)O_2的首次放电比容量为171.8 mAh/g,1 C循环100次后容量保持率为78.5%;LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_2的首次放电比容量为174.6 mAh/g,1 C循环100次后容量保持率为83.0%。CV与EIS测试表明,相比LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_2,LiNi_(0.6)Co_(0.1)Mn_(0.3)O_2材料有更大的极化与电荷转移阻抗。     

高性能LiNi0.7Co0.1Mn0.2O2正极材料合成工艺及电化学性能研究

通过化学共沉淀和高温固相反应法合成不同Li/M比(Li为锂元素的物质的量,M为过渡金属元素总物质的量)的LiNi0.7Co0.1Mn0.2O2正极材料,采用XRD、SEM、恒流充放电测试系统和电化学工作站研究Li/M比对材料结构、形貌和电化学性能的影响。结果表明,Li/M比为1.10的LiNi0.7Co0.1Mn0.2O2正极材料层状结构完整,颗粒形貌良好,电化学性能最优。0.2 C充放电条件下的首次放电比容量达到204.0 mAh/g;1.0 C充放电条件下循环充放50圈后放电比容量为187.0 mAh/g,容量保持率达到97.2%。     

石墨烯包覆LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_2正极材料的性能

以共沉淀法制备LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_2为基体,通过机械球磨制备石墨烯包覆的LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_2正极材料。用SEM、XRD和电化学性能测试研究材料的形貌、晶体结构和电化学性能。制备的石墨烯包覆LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_2正极材料具有较好的倍率特性和循环性能:200℃热处理的1.0%石墨烯包覆样品,在3.0~4.3 V充放电,4.0 C放电比容量达到144.3 mAh/g,比基体材料提高16.1%;以1.0 C循环100次的放电比容量达到151.2 mAh/g,循环性能良好。     

掺杂Fe对正极材料LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2电化学性能的影响

通过共沉淀法合成了掺杂Fe元素的锂离子电池正极材料Li[Ni_(1/3)Co_((1-x)/3)Mn_(1/3)Fe_(x/3)]O_2(x=0、0.1、0.3、0.5、0.7和0.9)。用循环伏安、电化学阻抗谱(EIS)和恒流充放电等方法,研究铁、钴元素含量对材料电化学性能的影响。与三元材料LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2相比,少量Fe掺杂(x=0.1)的Li[Ni_(1/3)Co_(0.9/3)Mn_(1/3)Fe_(0.1/3)]O_2比容量更高,循环性能更好。以0.1 C在2.4~4.5 V恒流充放电,首次、第30次循环的放电比容量分别为168.2 mAh/g、139.1 mAh/g,容量保持率为86.02%。     

锰基正极材料Li_(1.2)Ni_(0.13)Co_(0.13)Mn_(0.54)O_2的改性研究

采用高温固相合成法制备锰基正极材料Li_(1.2)Ni_(0.13-x/3)Co_(0.13-x/3)Mn_(0.54-x/3)Cr_xO_2(x=0,0.01,0.02,0.03),其中合成的锰基正极材料Li_(1.2)Ni_(0.13-x/3)Co_(0.13-x/3)Mn_(0.54-x/3)Cr_xO_2(x=0.02)的粒径分布均匀、结晶程度极高和结构稳定性很好,在不同倍率0.1C、0.2 C、0.5 C、1 C和2 C下的放电比容量分别达到332.11、308.36、271.06、191.56、113.92 m Ah/g,并在0.1 C下循环50次后的放电比容量维持率为97%,所以少量Cr3+的掺杂对正极材料Li_(1.2)Ni_(0.13)Co_(0.13)Mn_(0.54)O_2的充放电比容量、倍率特性和循环稳定性等电化学性能更好。     

球磨时间对球磨-喷雾干燥法制备LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2的影响

采用球磨-喷雾干燥-固相反应法合成了锂离子电池正极材料LiNi_(0.8)Co_(0.1)Mn_(0.1)O_2,用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、循环伏安(CV)、交流阻抗(EIS)和恒流充放电研究了原料球磨时间对合成材料结构、形貌和电化学性能影响。实验结果表明,合成材料的结晶度、颗粒球形度、放电比容量均随球磨时间增加呈先增大后减小。球磨时间为6 h时合成材料的1 C放电比容量为171 mAh/g,循环50次容量保持率为91%,具有较好的电化学性能。     

Mg掺杂对LiNi_(0.56)Co_(0.19)Mn_(0.24)Al_(0.01)O_2性能的影响

通过碳酸盐共沉淀法和固相烧结法合成了锂离子电池正极材料Li[Ni_(0.56)Co_(0.19)Mn_(0.24)](1-x)Mg_xAl_(0.01)O_2(x=0,0.025,0.05和0.075)。通过X射线衍射光谱法(XRD)、扫描电子显微镜法(SEM)和电化学性能测试,考察了Mg~(2+)掺杂量对产物结构、形貌和电化学性能的影响。结果表明:适量Mg2+掺杂不会改变LiNi_(0.56)Co_(0.19)Mn_(0.24)Al_(0.01)O_2样品的α-NaFeO_2层状结构,并且可以提高材料在大倍率下的循环性能,LiNi_(0.546)Co_(0.185)Mn0.234Mg_(0.025)Al_(0.01)O_2具有最优的电化学性能,该样品在0.1 C下首次放电比容量为181.0 mAh/g,首次库仑效率为83.7%,在1 C下首次放电比容量为122.3 mAh/g,经过30次循环后容量保持率为98.0%。     

一种环保的方法合成高性能LiFePO4/C正极材料

利用环保型原料LiH2PO4、Fe2C2O4和葡萄糖在惰性气氛下合成了高性能LiFePO4/C正极材料.X射线衍射光谱法(XRD)、扫描电子显微镜法(SEM)、恒流充放电测试等研究表明合成产物结晶良好,粒径大小分布均匀,电化学性能优良.电化学性能测试表明:0.1倍率下首次放电比容量为157.6 mAh/g,在第7次时达到最大放电比容量161.045mAh/g.0.5倍率下首次放电比容量为146.5 mAh/g,在第10次时达到最大放电比容量151.32 mAh/g.     

高温固相法合成LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_2的电化学性能

以LiOH·H_2O为锂源,采用高温固相法合成LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_2正极材料,研究合成温度对产物微观形貌和脱锂行为的影响。XRD及SEM分析可知:产物为α-NaFeO_2型层状结构,未发现杂质。在800℃下,合成产物的电化学性能良好,在3.0~4.3 V充放电,电流为28 mA/g时的首次放电比容量为172 mAh/g,第100次循环的比容量为159.4 mAh/g。     

固体含量对共沉淀法制备三元材料的影响

采用氢氧化钠共沉淀法制备Ni_(0.5)Co_(0.3)Mn_(0.2)(OH)_2前驱体,研究了固体含量对材料形貌、晶格结构以及电化学性能的影响。通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和电化学测试对合成样品进行表征。结果表明,在固体含量为5%时,前驱体的形貌较为规准,颗粒较为致密,正极材料具有良好的电化学性能。采用酸化处理石墨烯,按1∶1的质量比与乙炔黑复合作为导电剂,结果表明添加石墨烯后,三元正极材料LiNi_(0.5)Co_(0.3)Mn_(0.2)O_2首次放电比容量高达203.86 mAh/g,交流阻抗降低,具有更好的电化学性能。     

压实密度对LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_2性能的影响

采用共沉淀-高温固相法,控制压实密度,制备正极材料LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_2,并分析样品的结构、形貌及性能。类单晶样品的压实密度为4.0 g/cm3,与二次球颗粒相比,具有良好的形貌、抗压性能和较好的电化学性能。制备的扣式电池以0.1 C放电至2.80 V的比容量为179.9 m Ah/g;在25℃下以1.0 C在2.80~4.35 V循环100次,容量保持率为95.3%。     

高镍三元正极材料LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2的合成与电化学性能研究

采用高温固相法在不同条件下合成了一系列球形LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2正极材料,并通过XRD、SEM、TEM、EDS等表征手段对其物相结构、形貌以及电化学性能进行了研究.结果表明,Li/Me(摩尔比)为1.07时合成的正极材料结晶良好,结构稳定,以0.2 C倍率在2.8～4.3 V电压范围内的首次放电比容量为200.4 mAh/g,首次充放电效率为86.7％,1 C放电比容量为189.5 mAh/g,50次循环之后的放电比容量为178.3 mAh/g,此时容量保持率高达94.1％.继续循环至100次比容量还有145.7 mAh/g,容量保持率为76.9％.     

富锂正极材料Li[Li_(0.2)Mn_(0.54)Ni_(0.13)Co_(0.13)]O_2掺杂稀土La及其电化学性能

以LiNO_3、Ni(NO_3)_2·6 H_2O、Co(CH_3COO)_2·4 H_2O和Mn(CH_3COO)_2·4 H_2O为原料,用燃烧法制备了富锂层状锂离子电池正极材料Li[Li_(0.2)Mn_(0.54)Ni_(0.13)Co_(0.13)]O_2和不同La掺杂量的正极材料Li[Li_(0.2)Mn_(0.54-x)Ni_(0.13)Co_(0.13)La_x]O_2(x=0,0.01,0.03,0.05)。对制备的样品进行了XRD、S EM、EDS、电池充放电循环、EIS等表征和测试,进一步分析了掺La量对该富锂正极材料结构、形貌及电化学性能的影响。实验结果表明,掺杂前后的四种材料都具有典型的层状α-Na FeO_2结构,说明掺杂后并未改变材料的层状结构;在2.0~4.7 V充放电,当电流为0.1 C(1 C=200 mA/g)时,制备的正极材料Li-[Li_(0.2)Mn_(0.54-x)Ni_(0.13)Co_(0.13)La_x]O_2(x=0.03)具有最高的首次充放电比容量,分别为250.51和179.45 mAh/g,其首次库仑效率从Li[Li_(0.2)Mn_(0.54)Ni_(0.13)Co_(0.13)]O_2的63.5%提高到71.6%,以0.5 C循环50次,放电比容量保持在136.05 mAh/g。     

正极材料LiMn0.5-xCo0.5-xNi2xO2的性能研究

采用液相共沉淀法合成了锂离子电池正极材料LiMn0.5-xCo0.5-xNi2xO2(2x=0、0.1、0.2、0.5和0.7)。用XRD、循环伏安、电化学阻抗谱(EIS)、恒流充放电测试研究了材料的晶体结构和电化学性能。结果显示:随着Ni含量的增加,材料的层状结构越来越明显,Li 的嵌入越来越容易,比容量呈线性增长。当放电倍率小于1C时,材料表现出良好的放电性能。在0.1C倍率下放电时,LiMn0.5-xCo0.25Ni0.5O2的首次放电比容量为125.8 mAh/g;50~100次循环内的比容量基本保持不变。     

铝集流体对锂离子电池正极材料LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2性能的影响

用化学蚀刻法制备了微孔铝集流体,通过扫描电镜(SEM)、剥离强度测试、充放电测试和电化学阻抗谱(EIS)测试等方法研究了铝箔表面形貌及其作为正极集流体对锂离子电池正极材料LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2电化学性能的影响。结果表明:蚀刻后铝集流体表面为蜂窝状结构,孔径在5~20 mm,其作为正极集流体制备的样品剥离强度显著提高,0.2 C首次充放电比容量分别为198.70和176.80 mAh/g,首次充放电效率为88.98%。8.0 C循环5次后的放电比容量为134.04m Ah/g,容量保持率仍有75.81%,1.0 C循环50次后放电比容量为161.15 mAh/g,容量保持率为95.62%,倍率和循环性能优良。     

高电压正极材料LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4的制备及其倍率性能

采用溶胶凝胶法制备尖晶石型高电压正极材料LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4,并掺杂F-与之对比。分别采用X射线衍射仪、电子扫描显微镜、热重分析仪、电化学工作站和充放电测试仪对合成材料的物相、形貌和电化学性能进行表征。结果表明,0.5C倍率下LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4首次放电比容量高达141.6 mAh/g,接近于理论比容量146.7 mAh/g。提高倍率40次循环后,5C比容量仍有111.8 mAh/g,而F-掺杂样品仅有92 mAh/g。然后从5C返回到1C,比容量为129.9 mAh/g,与1C初始容量相比,容量保持率高达96.4%,LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4显示出更加优异的倍率循环性能。     

无钴镍基正极材料LiNi_(0.8)Mn_(0.2)O_2的制备及电化学性能研究

采用共沉淀法合成球形前驱体Ni_(0.8)Mn_(0.2)(OH)_2,混合LiOH·H_2O通过高温烧结制备出锂离子电池镍基正极材料LiNi_(0.8)Mn_(0.2)O_2。通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、热重-差热分析(TG-DTA)以及恒电流充放电测试对材料进行表征,研究了烧结温度和烧结气氛对材料结构、形貌和电化学性能的影响。结果表明:800℃纯氧气氛(0.6L/min)下煅烧12h合成的材料晶型完整,是典型的六方晶系α-NaFeO_2型结构;SEM测试显示材料平均粒径在10μm左右;电化学性能测试显示材料在25℃、2.75~4.20V、0.2C充放电条件下,首次放电比容量达173.6mAh/g,循环95次后,容量保持率达90.73%。     

内多孔型LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2正极材料的制备及性能

控制前驱体的沉淀反应条件,制备出内部疏松外部紧密的Ni_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)(OH)_2前驱体。将前驱体配锂后进行高温烧结,控制烧结条件,最终合成出了内部具有大量孔隙的内多孔型LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2正极材料。X射线衍射光谱法(XRD)测试结果表明,材料有着良好的晶体结构。电性能测试表明,材料在0.2 C下首次放电比容量为175.1 mAh/g,在3 C的大倍率下放电比容量达157.3 mAh/g,倍率性能优异,且在2 C循环100次后,容量保持率达96.2%。以上结果表明,内多孔型的结构有效地提高了LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2正极材料的循环稳定性和倍率性能。     

Sol-gel法合成Li3V2(PO4)3及其性能研究

利用LiOH.H2O,NH4H2PO4,V2O5,H2O2和柠檬酸作为原材料,通过sol-gel(溶胶-凝胶)法合成了锂离子电池正极材料Li3V2(PO4)3。研究了预烧、不同合成温度、柠檬酸用量对产物结构、电化学性能的影响。结果表明,在预烧条件下,合成温度为700℃,柠檬酸用量为nV∶n柠檬酸=2∶2时,材料具有比较好的性能。充放电电压范围控制在2.7~4.5 V,在0.05 C倍率下,其首次放电比容量高达148mAh/g,0.1 C倍率下循环,首次放电比容量为138 mAh/g,20次循环后放电比容量为130 mAh/g。     

煅烧温度对Li[Li_(0.2)Ni_(0.15)Mn_(0.55)Co_(0.1)]O_2的影响

用溶胶-凝胶法合成锂离子电池用富锂正极材料Li[Li_(0.2)Ni_(0.15)Mn_(0.55)Co_(0.1)]O_2,通过XRD、SEM、电感耦合等离子体发射光谱(ICP-OES)和电化学性能测试考察煅烧温度对合成材料结构和性能的影响。900℃下制备的材料具有典型的α-Na Fe O2层状结构、较好的晶型结构及良好的电化学性能。在2.0~4.8 V充放电,20℃下的0.10 C首次放电比容量为235.4 m Ah/g,库仑效率为78.5%;依次以0.10 C、0.20 C、0.50 C、0.75 C和1.00 C循环10次,再以0.20 C放电,首次1.00 C放电比容量为149.7 m Ah/g,最后一次0.20 C放电比容量为首次0.10 C放电比容量的85.9%。