高镍三元正极材料锂离子电池的热失控分析

研究使用3种高镍三元正极材料[Li(Ni0.8Co0.1Mn0.1)O2(NCM811)、Li(Ni0.5Co0.2Mn0.3)O2(NCM523)和 Li(Ni0.8Co0.15Al0.5)O2(NCA)]的锂离子电池在100％荷电状态(SOC)状态下的热失控特征参数.进行3组重复性实验,对比自产热起始温度θ1、热失...     

充放电过程中正极材料的结构变化

介绍了原位XRD和原位XAS技术,综述了循环过程中正极材料发生的相变、电子结构及局域结构变化等方面的研究进展.充电时,LiCoO2和LiNiO2发生多次相变;Co、Ni价态升高,NiO6、CoO6八面体发生形变,但LiNi0.8Co0.2O2结构变化较小,表现出良好的循环性能.LiMO2(M=Co,Ni)和LiMn2O4材料中,对于Li 的脱出而发生的电荷补偿由过渡金属和氧原子共同分担,但在LiCoO2材料中氧原子贡献显著.在复合正极材料LiNi1-yMyO2(M=Co,Mn;0＜y＜1)中,Ni首先响应Li 脱出引起的变化.     

LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2-LiMn_(0.7)Fe_(0.3)PO_4混合正极电池性能研究

以Li Ni0.5Co0.2Mn0.3O2和Li Mn0.7Fe0.3PO4混合材料为正极活性物质、人造石墨为负极活性物质,制备锂离子电池。两种正极材料均为球形,粒径分布相近,D50分别为7.93μm和7.21μm。差示扫描量热测试结果表明:混合正极的热分解温度较高(263℃)且放热量小。分别以Li Ni0.5Co0.2Mn0.3O2、Li Mn0.7Fe0.3PO4和两者质量比为78∶22的混合材料制备电池,以1 C在3.0~4.2 V充放电,循环300次的容量保持率分别为92.8%、97.0%和97.6%。混合正极电池2 C倍率放电容量保持率为94.0%,在针刺和过充等测试过程中不起火、不爆炸。     

高镍三元正极材料后处理降碱工艺

以高镍含量镍钴锰氢氧化物、氢氧化锂为原料,采用高温固相法合成锂离子电池正极材料LiNi_(0.8)Co_(0.1)Mn_(0.1)O_2(NCM811)。温度为750~850℃、n(Li)∶n(Ni+Co+Mn)为1.02∶1.00~1.08∶1.00,合成的NCM811材料保持纯相,但材料中残留的碱性杂质仍然较多。通过引入磷酸二氢铵、纯水淋洗等手段,可较为简便地处理残留的碱性杂质。与未处理的相比,淋洗降碱后的样品在3.0~4.3 V充放电,0.5 C、1.0 C及2.0 C倍率性能约有1%的降低,但0.1 C首次充放电效率由89.1%上升到93.0%,1.0 C放电比容量由179.2 m Ah/g上升为181.8 m Ah/g,循环100次,容量保持率由90.8%上升到94.1%。     

Li[Li_(0.2)Mn_(0.54)Ni_(0.13)Co_(0.13)]O_2/BiPO_4的高循环性能

用固相法合成富锂材料Li[Li0.2Mn0.54Ni0.13Co0.13]O2,通过包覆磷酸铋(Bi PO4)对材料进行表面改性,以提高循环稳定性。XRD、SEM及TEM测试结果表明,包覆材料Li[Li0.2Mn0.54Ni0.13Co0.13]O2/Bi PO4的结构与Li[Li0.2Mn0.54Ni0.13Co0.13]O2相比没有发生变化,Bi PO4均匀地包覆在材料表面,包覆层厚度约为10 nm。在2.0~4.8 V充放电,当电流为0.1 C时,制备的Li[Li0.2Mn0.54Ni0.13Co0.13]O2/Bi PO4的首次库仑效率从Li[Li0.2Mn0.54Ni0.13Co0.13]O2的75%提高到83%,以0.2 C循环100次,放电比容量保持在249 m Ah/g。     

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...     

氢氧化物前驱体制备LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2的机理

用共沉淀法制备前驱体Ni0.5Co0.2Mn0.3(OH)2,焙烧前驱体与Li2CO3制备Li Ni0.5Co0.2Mn0.3O2。用XRD、SEM和DSCTGA分析焙烧中间产物的结构、形貌及变化,探索制备Li Ni0.5Co0.2Mn0.3O2的机理。随着焙烧温度的升高,前驱体分解成(Ni0.5Co0.2Mn0.3)3O4,随后Li2CO3参与反应,形成Li Ni0.5Co0.2Mn0.3O2。Li Ni0.5Co0.2Mn0.3O2的生成在650℃时结束,但层状结构在900℃时才趋于完美。     

新型富锂相层状正极材料的合成及电化学性能

以醋酸盐燃烧法按照相图(Li1.2Co0.4Mn0.4O2-Li1.2Ni0.4Mn0.4O2-Li1.2Ni0.2Mn0.6O2三角相图)设计合成了Li1.2-(Co0.4Mn0.4)1-x-y(Ni0.4Mn0.4)x(Ni0.2Mn0.6)yO2(0≤x+y≤1)系列固熔体锂离子电池正极材料。通过X射线衍射(XRD)和电化学性能测试对所得样品的结构及电化学性能进行了初步表征。XRD物相分析表明,温度对Li1.2(Co0.4Mn0.4)1-x-y(Ni0.4Mn0.4)x-(Ni0.2Mn0.6)yO2的合成有明显影响。可以判断:合成温度为950℃以上时,相图中所有成分点能够形成纯相,可鉴定为α-NaFeO2层状结构。初步的电化学性能测试表明,在2～4.8 V范围内,以20 mA/g的电流充放电,材料依据成分不同,有不同电化学性能(充电曲线形状、充放电容量等),最高放电容量达到228 mAh/g。     

Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)O2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.     

固相法合成xLi_2MnO_3·(1-x)LiMn_(0.6)Ni_(0.2)Co_(0.2)O_2

以过渡金属乙酸盐和碳酸锂为原料,使用固相法合成x Li2Mn O3·(1-x)Li Mn0.6Ni0.2Co0.2O2(x=0.7、0.6、0.5和0.4)。对制备的材料进行XRD测试和电化学性能分析。当x=0.5时,材料0.5Li2Mn O3·0.5Li Mn0.6Ni0.2Co0.2O2具有较好的层状结构和电化学性能,以0.1 C在2.0~4.8 V循环,首次充、放电比容量分别为218.0 m Ah/g和162.1 m Ah/g,循环5次的容量保持率为97.91%。