锰酸锂电池正极材料晶体图像分析及性能测试

由于尖晶石锰酸锂电池的锰易溶于电解液中,使电池的储藏性能差、循环寿命短,尤其在高温下(60℃以上)这种现象更为明显。由于锰酸锂的表面结构及其界面的反应对锰的溶解影响较大,为了减小其晶界的面积进而减少锰的溶解,利用计算机设计了一种类球形的锰酸锂颗粒,通过这一方法提高锰酸锂材料晶体结构的稳定性和高温循环性能。研究表明,所设计的类球形锰酸锂正极材料为原料制备成的电池具有较好的循环性能,常温下1 C放电循环2 000次后,电池容量保持率约为82%,在高温下进行500次循环后,容量保持率仍高达82%左右。     

反尖晶石离子掺杂对LiMn2O4结构性能的影响

阐述了锂离子电池锰酸锂正极材料掺杂的重要性,研究了反尖晶石离子掺杂(Fe3 、Ga3 、Al3 )对锰酸锂正极材料结构和电化学性能的影响,并提出了影响锂离子电池充放电循环性能的机理。展望了反尖晶石离子掺杂在锂离子电池锰酸锂正极材料中的发展前景。     

掺杂对混合锰源合成锰酸锂正极材料的影响

以电解二氧化锰及自带掺杂元素的四氧化三锰为混合锰源，采用高温固相法合成锰酸锂材料，通过XRD、SEM和扣电测试等方法表征材料的结构、形貌和电化学性能。研究发现，此方法合成的单晶锰酸锂材料，形貌呈类球型，(111)面面积较小，能有效抑制锰溶解的发生。通过掺杂改性，更好地稳定了材料晶体结构，有效抑制了Jahn-Teller畸变，从而得到电化学性能优异的单晶锰酸锂材料。当掺杂质量分数为0.5%LiF、0.1%Al₂O₃时，0.1 C首次放电比容量为106.11 mAh/g，首次效率可达98.07%，常温1 C循环200次容量保持率为95.94%。     

LiMn_2O_4/Li_4Ti_5O_(12)锂离子电池的制备及电化学性能的研究

采用商品化的LiMn2O4和Li4Ti5O12作为正负极材料制作锰酸锂-钛酸锂锂离子电池,研究了不同正负极容量配比对锰酸锂/钛酸锂锂离子电池的循环性能、自放电性能、高温搁置性能以及正负极活性物质的克容量发挥的影响,并利用扫描电子显微镜法(SEM)和能量散射光谱(EDS)表征循环900周后电池负极极片的形貌和成分。研究结果表明:正负极容量配比大的电池各方面性能要优于正负极容量配比小的电池。     

LiNi0.8Co0.15Al0.05O2正极材料的电化学与热稳定性改善

锂离子电池正极材料LiNi_(0.8)Co_(0.15)Al_(0.05)O_2(NCA)面临着成本和安全稳定性挑战,为了降低成本,提高NCA的电化学与热稳定性能,加入Li Mn_2O_4(LMO)和LiFePO_4(LFP)制备成混合正极材料LMO/LFP/NCA。通过X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)表征了材料的结构和形貌,采用恒流充放电和电化学阻抗谱(EIS)测试电化学性能,使用差示扫描量热仪(DS C)测试了热稳定性。结果表明:简单物理混合后,NCA颗粒形貌保持完整,小颗粒的LMO和LFP材料均匀地分散在NCA二次颗粒表面和NCA颗粒之间的空隙中。所制备的混合正极材料LMO/LFP/NCA在45℃下循环50圈容量保持率为81.2%,明显优于单组分NCA材料(70.3%),热稳定性提高了16℃。说明LMO和LFP的加入,可以改善NCA正极材料的循环性能与热稳定性。     

废旧锂离子电池再生制备LiNi_xCo_yMn_(1-x-y)O_2正极材料及其性能

对利用废旧锂离子电池,再生制备镍钴锰酸锂正极材料的工艺进行研究。废旧电池经拆解、破碎、浸出、中和、萃取、深度除杂、共沉淀及高温合成等工序,可再生制得镍钴锰酸锂正极材料。使用化学滴定和分光光度法分析常量元素,ICP-AES分析微量元素,S EM、XRD表征材料的形貌和物相,纽扣电池和聚合物电池测试材料的电化学性能。研究表明,在900~950℃的反应温度下,可以再生制备出具有较高容量和优异循环性能的镍钴锰酸锂正极材料。LiNi_xCo_yMn_(1-x-y)O_2系列正极随着Ni含量的增加,容量逐渐增加,而工作电压逐渐降低。     

电池发热性能评价及影响因素

为评价不同化学体系动力电池的发热性能,以电池发热功率与总功率的比值(即发热耗散率,B_HDR)作为评价指标,其值越低,电池发热性能越好。使用绝热加速量热仪,测试磷酸铁锂（LFP）、钛酸锂（LTO）、镍钴锰酸锂（NCM）和锰酸锂（LMO）正极锂离子电池,以及金属氢化物-镍（MH/Ni）电池的发热性能。1 C放电倍率下,NCM锂离子电池的B_HDR为2.36%,发热性能最好;LFP锂离子电池、LMO锂离子电池的B_HDR小于5.00%,发热性能较好;LTO锂离子电池、MH/Ni电池的B_HDR为5.00%～8.00%,发热性能较差。随着放电倍率增大,所有电池B_HDR均显著增加,提供的有效能量减少;LTO锂离子电池放电过程的B_HDR高于充电过程;LFP、LTO锂离子电池在-5～5℃的B_HDR更高,发热性能更差。     

功率型LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4正极材料的研究进展

电动汽车等高功率用电终端对提高锂离子电池的工作电压提出了更高要求,镍锰酸锂因具有4.7 V的放电电压而成为高功率锂离子电池正极材料的首选。综述了镍锰酸锂正极材料的结构特点、制备方法,并介绍了通过掺杂,包覆和控制形貌来提高其倍率、循环等电化学性能的研究进展,为功率型锂离子电池的研发提供了参考。     

球形锰酸锂电池制备及性能的计算机图像分析

动态高温分解和低温分解结合使用合成的球形锰酸锂材料具有非常优异的电化学性能。工业化生产球形锂离子电池正极材料采用这种方法制备的产品质量可靠且成本较低。以醋酸锰、氢氧化锂、碳酸锰为基本材料,用液相法合成凝胶浆料和半固相浆料,利用喷雾干燥法制备了球形锰酸锂前驱体,最后动态焙烧喷雾干燥前驱体制备球形锰酸锂正极材料,并对其性能进行了计算机图像分析。     

梯度包覆镍钴锰酸锂材料Li[Ni_(0.83)Co_(0.07)Mn_(0.10)]O_2的合成

采用溶胶凝胶法在球形Ni(OH)2颗粒表面包覆钴、锰氧化物,作为镍钴锰氢氧化物浓度梯度包覆的复合前驱体,然后配锂高温焙烧,合成了梯度包覆的镍酸锂复合正极材料Li[Ni0.83Co0.07Mn0.10]O2。采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、恒电流充放电测试等方法对材料的结构、表观形貌及电化学性能进行了表征。结果表明,该材料具有良好的六方单相层状α-Na Fe O2结构,呈类球状。切面元素线扫描显示该材料的包覆壳层中锰金属元素呈梯度变化。同时该新型梯度包覆的镍钴锰酸锂复合正极材料表现出了优越的电化学性能:在25℃下,2.8~4.3 V充放电范围,0.5 C首次放电比容量可达190.5 m Ah/g,循环50次容量保持92.5%;55℃下,该材料首次放电比容量可达210.1 m Ah/g,循环50次容量仍能保持81.1%。     

锰酸锂电池铅源添加对性能影响的计算机分析

在850℃下焙烧20 h得到产物尖晶石型Li_(1.05)Mn_(1.95-x)Pb_xO_4,其中原料分别为以电解二氧化锰、碳酸锂、硝酸铅。采用计算机图像分析的方法对掺杂不同量的元素铅对尖晶石锰酸锂结构、形貌以及电化学性能等的影响,结果表明:尖晶石型Li_(1.05)Mn_(1.95-x)Pb_xO_4中掺杂量x的变化会对锰酸锂的颗粒团聚、循环性能产生影响,同时材料的电化学性能也会随着掺杂量x的变化而变化。     

球形Li_4Ti_5O_(12)/NC复合材料的制备及性能

以CH_3COOLi为锂源、Ti(OC_4H_9)_4为钛源、聚乙二醇(PEG)1000为碳源、CO(NH_2)_2为氮源,采用溶胶-凝胶法制备球形氮修饰碳(NC)包覆钛酸锂(Li_4Ti_5O_(12))复合材料。用XRD、X射线光电子能谱(XPS)和热重测试分析材料的晶型及元素组成,用SEM和透射电子显微镜测试分析结构。制备的材料呈球形,NC包覆未改变Li_4Ti_5O_(12)的晶型,但会导致烧结过程中部分Ti~(4+)还原成Ti~(3+)。恒流充放电、循环伏安和交流阻抗等测试表明:NC包覆,可提高Li_4Ti_5O_(12)的电化学性能,当NC包覆量为4.11%时,复合材料的循环性能最好,以1 C在0.8~2.5 V循环100次,仍保持103.5 mAh/g的比容量。     

基于多事件同步软件锰酸锂电池锂离子筛研究

通过溶胶-凝胶法、低温固相反应法分别合成锰酸锂(Li_4Mn_5O_(12))锂离子筛,采用自行设计的多事件同步软件对不同方法合成的锰酸锂锂离子筛的结构、分离因子及饱和交换容量等进行比较分析,同时利用X射线衍射对材料的结构进行表征分析。结果表明,通过两种方法合成的锰酸锂及其离子筛均为尖晶石结构,锂离子筛中锂离子的饱和交换容量分别为27.25 mg/g(3.76 mmol/g)、16.12 mg/g(2.34 mmol/g),分离因子αNaLi分别为213、21,这表明通过溶胶-凝胶法合成的锂离子筛的性能较好。     

锂电池正极材料磷酸铁锂的研究现状与展望

橄榄石型的LiFePO4是新开发成功的一类锂离子电池用正极材料,它具有价格低廉,热稳定性好,对环境无污染的特点,使其成为最具潜力的正极材料之一。介绍了LiFePO4的结构及合成方法。评述了近年来国内外对于改善磷酸亚铁锂的电化学性能所进行的研究,重点介绍了添加导电材料、提高离子扩散效率等方法对锂离子电池正极材料磷酸亚铁锂的影响,对该材料的应用前景进行了展望,并提出了下一步可能的研究趋势。     

镍铝层状双氢氧化物正极锌镍电池充放电性能

在化学共沉淀法的基础上采用喷涂技术制备镍铝层状双氢氧化物,对产物进行了结构表征和物理性能测试,并用作正极活性物质制备锌镍实验电池,考察了电池的充放电性能.果表明,合成样品晶型结构为单-α相,颗粒形貌呈不规则角块状,比表面积达到14.1m2/g,平均粒径为18.8μm.球形β-Ni(OH)2正极锌镍电池相比,实验电池的循环稳定性、放电容量和电压平台均有明显提高,1 C倍率充放电120次循环平均比容量达到287.4mAh/g,放电中值电压达到1.688 V.     

镍钴锰酸锂的制备及高电压充放电性能

用共沉淀-机械球磨-高温煅烧法制备纳米三氧化二铝(Al_2O_3)包覆镍钴锰酸锂材料,研究材料在高电压充放电条件下的电化学性能。XRD、SEM、容量微分(d Q)/电压微分(d U)和电化学性能测试结果表明:在镍钴锰酸锂颗粒表面得到了均匀的纳米级Al_2O_3包覆层,并提高正极材料的电化学性能。以0.5 C在3.0~4.6 V循环,Al_2O_3包覆量为0.5%材料第50次循环的放电比容量由未包覆材料的155.3 m Ah/g上升到172.7 m Ah/g。包覆处理可提升正极的热稳定性和高电压高温持续充电的时间,从而提高电池的高温安全性能。     

锂二次电池正极含硫复合材料的研究

采用聚丙烯腈与单质硫在一定条件下制备含硫复合材料,并利用蔗糖进一步对所得含硫材料进行碳包覆。采用XRD和SEM对该材料进行了表征。以碳包覆材料为正极活性物质,金属锂为负极制备锂二次电池,检验其充放电性能,并考察了碳包覆工艺过程对材料性能的影响。实验证明,经过碳包覆后的材料有较高的质量比容量和良好的循环稳定性。同时,通过组装硫基材料为正极、中间相碳微球材料为负极的全电池,初步考察了硫基正极新型锂电池的充放电特性。     

溶胶-凝胶法制备球形负极材料Li4Ti5O12

以二乙醇胺为抑制剂、Ti(OC4H9)4和CH3COOLi为原料,用溶胶-凝胶法制备球形负极材料钛酸锂(Li4Ti5O12)。用TG、XRD、SEM和电化学性能测试,研究了煅烧温度和时间的影响。最佳条件为:在750℃下煅烧12 h。在此条件下合成的样品具有典型的尖晶石结构和球形形貌,在0.5～3.0 V以0.1C循环,首次放电比容量为167.1 mAh/g,循环性能良好。     

一次颗粒高温动力型锰酸锂制备方法

采用共沉淀法制备一种在原子级别混匀、粒度分布集中的前驱体,有效地控制前驱体的化学成分、相成分,减小粒度分布范围。通过掺杂和烧结工艺使材料由烧结型转变为结晶型。如此通过掺杂和形貌控制得到电化学性能优异的高温动力型锰酸锂。     

CoS_2材料的纯化工艺优化及其在热电池中的应用

利用真空管式高温烧结法对CoS_2材料进行了热处理,以达到除去CoS_2材料中杂质硫的目的。采用SEM、XRD和TG-DSC对材料进行了微观形貌、晶相结构和热稳定性的测试,比较了不同纯化处理工艺对材料性能的影响。测试结果表明,500~560℃的高温烧结对CoS_2材料微观形貌影响较小,颗粒之间呈现一定的团聚现象,团聚体为微米级;550℃,18 h高温烧结后材料晶相结构发生了改变,变为Co3S4,550℃,10 h高温烧结后获得的材料仍为黄铁矿型CoS_2;550℃的高温烧结后CoS_2材料DSC曲线相对平滑,没有明显的杂质峰,具有最好的热稳定性。采用热电池活性检验单体电池自动放电系统对材料进行了电性能的测试,脉冲放电曲线的测试结果表明,CoS_2材料纯化处理后,整个放电过程中,其单体电池放电电压都明显提高,且具有更高的容量和更好的抗脉冲性能。