锂离子电池正极材料LiNi0.5Co0.5O2的制备及性能

LiNixCo1-xO2(0≤x≤1)系是一种很有希望的新型的锂离子电池电极材料.以Li2CO3,NiO,Co3O4为原料,经过造粒的预处理,固相反应合成了锂离子电池正极材料LiNi0.5Co0.5O2.研究了不同的合成条件对产物结构、性能的影响.结果表明,反应温度、时间、Li/(Ni+Co)摩尔比等因素对产物的结构、电性能有一定的影响.XRD分析表明合成的产物LiNi0.5Co0.5O2结晶良好,具有规整的a-NaFeO2层状结构的.充放电测试表明在优化条件下合成的LiNi0.5Co0.5O2首次充电容量为170.1mAh/g,放电容量为157.4mAh/g,20次循环后保持初始容量的92%,循环稳定性良好.以MCMB为阳极材料,合成产物为阴极材料,组装成18650型锂离子电池,性能与LiCoO2相当.     

LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2正极材料的研究进展

LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2正极材料能够充分发挥Ni、Co、Mn三者之间的协同作用,具有比容量高、循环性能好和热稳定性可靠的优点,是最有可能取代LiCoO2的正极材料之一.综述了有关LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2制备和改性方法的最新情况.     

锂离子电池正极材料Li-Ni-Go-Mn-O化合物研究

3G时代的数码产品和电动汽车要求锂离子电池具有高比容量、高循环性能、低成本和环保的特点,Li-Ni-Co-Mn-O化合物就是在这种趋势下开发出来潜在替代LiCoO2的锂离子电池正极材料,且近年来成为研究热点。综述了Li-Ni-Co-Mn-O化合物作为锂离子电池正极材料的研究,同时以LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2为例介绍该系列化合物的结构研究情况。重点阐述了Li-Ni-Co-Mn-O化合物的合成方法、Li:M(eMe=Ni Co Mn)对其性能的影响、Me在该化合物中的作用,最后介绍了Li-Ni-Co-Mn-O化合物的表面处理与掺杂研究进展情况和应用前景。     

LiNi0.8Co0.2O2的合成和电化学性能研究

在氧气气氛下,以乙酸盐为原料,以柠檬酸为螯合剂,用溶胶凝胶法制备出了锂离子电池正极材料LiNi0.8Co0.2O2。研究了不同合成温度和Li/(Ni Co)配比对材料的结构和电化学性能的影响。XRD检测结果表明:合成温度为750℃、合成时间为18h、Li/(Ni Co)=1.10的正极材料LiNi0.8Co0.2O2具有完整的晶型结构;充放电性能测试结果表明,该材料在0.5C下,首次充放电容量分别为230.0m Ah/g和192.6m Ah/g,首次充放电效率为83.73%,经过50次循环仍有170.5m Ah g/,容量保持率为90.87%。     

正极材料Li[NixCoyMnz]O2的热稳定性

研究不同相区内的两种正极材料Li(Ni0.6Co0.2Mn0.2)O2(NCM622)和Li(Ni0.8Co0.1Mn0.1)O2(NCM811)的结构变化、热稳定性及放热反应机理.两种三元正极材料在充电过程中,相变顺序为H1、M、H2和H3.当结构转变为M相时,材料在高温下开始分解释氧,当结构转变为H2相时,材料热分解临界温度降低50℃左右.所研究的两种材料中,NCM811的热稳定性较差,主要原因有两个方面:首先,NCM811转变为不稳定相的临界电压较低,M、H2相变的临界电压分别为3.60 V、4.00 V,低于NCM622(分别为3.67 V和4.64 V);其次,同处于M相时,NCM811的释氧分解温度为300℃,低于NCM622的500℃.     

LiNi0.8Co0.2O2表面包覆MgO及其性能

锂离子蓄电池正极材料和电解液之间的恶性相互作用是引起正极材料和电池性能劣化的重要原因。用沉淀法在Ni0,8Co0.2(OH)2前驱体表面包覆一层Mg(OH)2,再与LiOH共混热处理,制备出表面包覆MgO的LiNi0.8Co0.2O2。用X光电子能谱、扫描电镜和X射线衍射分析对包覆前后的Ni0.8Co0.2O2与LiNi0.8Co0.2O2的结构进行了表征。充放电测试结果表明,经表面修饰处理后,LiNi0.8Co0.2O2正极材料的初始放电比容量略有降低,但循环稳定性显著改善。研究结果表明,表面修饰处理可以有效地抑制正极材料与电解液之间的恶性相互作用,是改善锂离子蓄电池正极材料循环性能的有效途径。     

正极材料Li[Ni(1-x-y)CoxMy]O2(M=Al、Mn)的合成与性能

采用共沉淀法合成了锂离子蓄电池Li[Ni(1-x-y)CoxMy]O2(M=Al、Mn)正极材料,X射线衍射光谱法(XRD)分析表明全部为标准的α-NaFeO2层状结构,Al和Mn完全进入晶格中.扫描电子显微镜法(SEM)观察二次颗粒形状为球形.差示扫描量热法(DSC)分析表明掺杂后材料的热稳定性有了一定的提高.在电压范围为3.0～4.3 V,电流密度为5 mA/g的条件下,LiNi0.8CO0.2O2、LiNi0.8Co0.15Al0.05O2和LiNi0.8Co0.15Mn0.05O2的首次放电比容量分别为190、187、184mAh/g,60次循环后容量保持率分别为91.3%、93.8%和92.3%,循环性能有了很大的提高.综合各项性能,认为掺Al比掺Mn材料性能要好.     

锂离子蓄电池正极材料表面包覆研究进展

综述了目前对锂离子蓄电池正极材料主要是LiCoO2、LiMn2O4和LiNiO2及其掺杂衍生物进行表面包覆改性的方法、所用材料、效果以及机理的最新进展。LiCoO2、LiNiO2和LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2的热稳定性较差,LiMn2O4和LiNi0.8Co0.2O2由于与电解液的恶性相互作用等原因高温循环性能很差。在正极材料表面通过各种方法包覆一层阻隔物,可弥补材料的缺点,提高材料的实用性。包覆材料主要包括无机氧化物、无机盐、单质和导电聚合物四大类,其中AlPO4和LiMn2O4包覆可明显提高LiCoO2等的热稳定性,LiCoO2、LiAlO2和SiO2包覆可提高LiMn2O4等高温时的循环稳定性。表面包覆是一种非常简便有效的改善锂离子蓄电池正极材料性能的方法,很具有应用前景。     

锂离子电池正极材料Li[Li0.20Ni0.128CO0.136Mn0.536]O2的研制

采用共沉淀法得到前驱体M(OH)2(M=Ni、Co、Mn)后与氢氧化锂(LiOH·H2O)进行高温固相反应得到锂离子电池正极材料Li[Li0.20Ni0.128Co0.136Mn0.536]O2,并对该材料进行Al2O3包覆.通过X射线衍射光谱法(XRD)、扫描电子显微镜法(SEM)和电化学测试手段对产物的结构、形貌以...     

掺杂Zr对LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2性能的影响

以Ni1/3Co1/3Mn1/3(OH)2为前驱体,用高温固相反应法合成了锂离子电池正极材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2和Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)0.98Zr0.02O2.XRD和电化学性能测试的结果表明:掺杂Zr材料的阳离子混排程度降低,层状结构的规整性提高;掺Zr材料的电化学性能优于LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2,虽然首次充放电容量稍有降低,但首次充放电效率达到94.4%,循环100次后的容量保持率为99.5%;在60 ℃下,掺杂Zr材料最终状态的电池内阻为67.0 mΩ,循环100次后的容量保持率为92.1%.高温性能的改善,是因为Zr有效地抑制了由材料结构不稳定所引发的正极材料与电解液间的反应.     

层状LiNi_(0.5-x)Co_(2x)Mn_(0.5-x)O_2正极材料的合成和电性能

采用共沉淀-喷雾造粒法制备前驱体,于700℃在空气中煅烧20h合成出层状LiNi0.5-xCo2xMn0.5-xO2正极材料,研究了不同掺钴量对材料的结构和电化学性能的影响,并用X射线衍射光谱法(XRD)、扫描电子显微镜法(SEM)及电性能测试考察了所得材料的结构、形貌与电化学性能。XRD分析表明,LiNi0.5-xCo2xMn0.5-xO2具有α-NaFeO2层状结构,Co3+的掺入可促进层状结构的生成,有效减少阳离子混排。电性能测试结果显示,LiNi0.5-xCo2xMn0.5-xO2随着掺钴量的增大,放电容量提高,循环性能变好。样品LiNi0.35Co0.3Mn0.35O2表现出最好的电化学性能,其首次放电效率充放电效率达90%,首次放电比容量为172.8mAh/g,40次循环容量无明显衰减。     

LiNi0.78Co0.2Pr0.02O2的制备及性能研究

采用溶胶-凝胶法制备了锂离子电池正极材料LiNi0.8Co0.2O2及LiNi0.78Co0.2Pr0.02O2。用XRD、充放电测试、交流阻抗和DSC等研究了Pr的掺入对LiNi0.8Co0.2O2结构、电化学性能及热稳定性能的影响。结果表明:Pr的掺入可以提高Li-Ni0.8Co0.2O2层状结构的规整性,减少材料中阳离子的混排。LiNi0.78Co0.2Pr0.02O2的电化学性能优于LiNi0.8Co0.2O2:虽然首次充电容量稍有降低,但首次充放电效率达到89%,20次循环后的容量保持率为91%。LiNi0.78Co0.2Pr0.02O2循环性能提高的原因是Pr的掺入抑制了循环过程中电荷转移阻抗的增加。LiNi0.8Co0.2O2和LiNi0.78Co0.2Pr0.02O2与电解液反应放出的热量分别为51.95 J/g和18.23 J/g,LiNi0.78Co0.2Pr0.02O2显示出更好的热稳定性能。     

锂离子电池的发展状况

国内外锂离子电池快速发展,广泛应用于家电产品.汽车面临汽油紧张和污染环境,电动车将部分解决这些问题.电动自行车已为人们接受.锂离子电池以其优良的性能,将成为电动车的主要动力源.钴酸锂由于性能好,而成为当今小型锂离子电池的主角,但世界上钴储量少,作为动力电池材料,市场前景小.锰酸锂的锰资源较多,价格比钴便宜很多,可成为动力电池的主要材料.与钴酸锂相比,锰酸锂的性能还有不足,如比容量和循环寿命较低,因此应当着重研究,改善其品质.现在锰酸锂电池已投向市场,将会促进其研究和生产,推动电动汽车进入市场.     

复合正极材料Li2MnO3-LiMO2的研究现状

综述了锂离子电池复合正极材料Li2MnO3-LiMO2(M=Co、Ni和Mn)的研究进展;重点介绍了首次充放电过程中组成及结构的变化以及为改善首次充放电效率和倍率性能所进行的后处理.通过电化学活化、酸处理、表面包覆等方法处理后,该类材料的首次充放电不可逆容量可降低,倍率性能及循环稳定性可得到很大提高.     

碳酸盐共沉淀法制备LiNi0.5Co0.3Mn0.2O2及其性能

以化学共沉淀法制备出的球形Ni0.5Co0.3Mn0.2CO3前驱体,合成了振实密度高达2.60 g/cm3的球形正极材料LiNi0.5Co0.3Mn0.2O2.研究表明,LiNi0.5Co0.3Mn0.2O2为10 μm左右的球形粉体,为纯相的α-NaFeO2层状结构.在2.7～4.3V,0.2 C倍率进行充放电,LiNi0.5Co0.3Mn0.2O2的首次放电比容量170.2 mAh/g,50次循环后容量保持率为94.3%;在2.7～4.6 V,在0.2 C倍率下放电,首次放电比容量为191.8 mAh/g,循环50次后容量保持率为90.5%.LiNi0.5Co0.3Mn0.2O2的首次循环伏安测试结果和交流阻抗测试结果进一步表明材料具有良好的电化学性能.     

层状LiNixCo1-x-yMnyO2的合成及改性进展

介绍了LiNi1-xCoxO2、LiMn1-xCoxO2、LiNi1-xMnxO2和LiNixCo1-x-yMnyO2等掺杂型层状结构锂离子电池正极材料的研究进展。重点介绍了层状LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的结构、性能和制备方法。总结了各类掺杂型层状结构正极材料尚存在的问题,并指出了研究发展的方向。     

一种合成锂离子电池正极材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的新方法

以LiNO3、Ni(CH3COO)2·4 H2O、Co(CH3COO)2·4 H2O和Mn(CH3COO)2·4 H2O为原料,采用共沉淀-燃烧法在空气中合成了LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2.采用原子吸收光谱仪(AAS)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和充放电测试仪对合成产物的成份、形貌、结构和性能进行了表征.实验结果表明,所合成的正极材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2结晶良好,粒度适中,大小均匀,具有α-NaFeO2型层状有序结构和良好的电化学性能,在2.5～4.35 V电压区间充放电,其首次放电比容量达到169.05 mAh/g,第50次循环的放电比容量仍有152.83 mAh/g.在深度充电状态下具有良好的结构稳定性.     

锂电化学嵌入尖晶石型二氧化锰研究

通过X—射线粉末衍射物相分析、微电极循环伏安法以及稳态极化曲线测量,研究了λ—MnO_2在非水锂电池体系中的充放电特性。发现在充放电过程中,涉及锂离子的嵌入、脱出过程,而λ—MnO_2的尖晶石骨架结构[Mn_2]O_4保持不变。讨论了锂离子嵌入过程的机理。     

锂离子电池负极材料钛酸锂的研究进展

介绍了锂离子电池负极材料钛酸锂(Li4Ti5O12)的晶体结构、嵌锂特性、制备方法及掺杂改性的研究现状.Li4Ti5O12的电位为1.56 V(vs.Li),理论比容量为175 mAh/g,实际比容量约为165 mAh/g,在Li 嵌脱的过程中,结构几乎不发生改变.固相反应法和溶胶-凝胶法是目前主要的制备方法.通过掺杂,使材料的导电性有所改善,但不理想.振实密度低是商品化的主要障碍.     

锂离子电池正极材料掺杂Al的研究进展

综述了近年来锂离子电池正极材料(LiCoO2、LiNiO2、LiMn2O4)掺杂Al的研究进展;着重叙述了Al掺杂量、烧结工艺对正极材料结构和性能的影响.