锂离子电池正极材料LiNi0.8 Co0.2 O2的研究进展

综述了LiNi0.8co0.2O2的研究进展.对固相法、共沉淀法、溶胶.凝胶法、络合法、电解法和共熔直接混合法等制备方法进行了介绍;对高温稳定性、循环稳定性和首次充放电容量等电化学性能的改善进行了总结.     

LiNi0.8Co0.2O2的制备及性能研究

用共沉淀法合成了球形Ni0.8Co0.2(OH)2,然后将其与LiOH·H2O混合后在不同高温合成条件下制得LiNi0.8Co0.2O2。系统地研究了保温时间、Li/(Ni Co)配比、焙烧温度对合成的Li-Ni0.8Co0.2O2材料的电化学性能的影响。电化学充放电循环测试结果表明:在优化条件下制得的LiNi0.8Co0.2O2材料表现出优良的电化学性能,其首次充电容量达到219.3mAh/g,首次放电容量达到195.4mAh/g,首次充放电效率89.1%,循环20次后放电容量仍能保持在185mAh/g。     

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。     

锰掺杂LiNi0.8Co0.2O2的合成及电极性能研究

为了获得高性能锂离子电池的正极材料,采用共沉淀法,对LiNi0.8Co0.2O2进行Mn元素的掺杂改性,考察了不同Mn掺杂量对LiNi0.8Co0.2O2材料的结构和其电化学性能的影响,并对材料进行X射线衍射、扫描电镜、循环伏安分析和恒流充放电测试。实验表明,锰掺杂改善了LiNi0。8Co0.2O2材料循环性能,LiNi0.78Nn0.02Co0.2O2的首次放电比容量达到180.8mA·h/g,50循环后放电比容量还能保持在169.8mA·h/g,50循环比容量保持率达到94%。     

两步固相法制备正极材料LiNio.8Co0.2O2

以球形Ni(OH)2、Co3 O4和LiOH· H2O为原料,采用改进的两步固相法制备正极材料LiNi0.8 Co0.2 O2.考察了预处理温度和时间对材料结构、形貌和性能的影响.优化条件为:将Ni(OH)2和Co3O4在750 ℃下预处理4h,再加入LiOH·H2O,在750℃焙烧15 h.在此条件下制备的材料为纯相α-NaFeO2型层状结构,没有杂质,电化学性能良好.在2.8～4.3 V充放电,0.1C首次放电比容量约为184 mAh/g;经过50次不同倍率的循环,0.1C放电比容量仍有164.7 mAh/g.     

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%。     

LiNi0.75Co0.2Al0.05-xMgxO2的合成及性能研究

采用溶胶-凝胶法制备了锂离子电池正极材料LiNi0.75Co02Ab0.05-xMgxO2(x=0,0.01,0.025),通过充放电实验、慢扫描循环伏安法和交流阻抗技术进行了电化学性能测试.结果表明:对LiNi1-xCoxO2实施共掺杂Mg2 、Al3 ,可改善其层状结构稳定性和充放电循环特性.将所得LiNi075Co0.2Al0.025Mg0.025O2作为锂离子二次电池正极材料,电池首次放电比容量达170 mAh/g,经100次循环充放电后仍能保持初始容量的78.3%.     

层状结构LiMn0.5Ni0.5O2材料的合成及性能

廉价正极材料的研究开发及应用是目前锂离子电池进一步发展和推广应用的关键.采用高温固相合成LiMn0.5Ni0.5O2材料,用XRD对合成材料结构进行表征,并用恒电流法进行电化学性能测试,在此基础上对材料进行Al掺杂改性.实验结果表明,合成材料经微量掺杂后具有较好的电化学循环性能,可作为锂离子电池的替代正极材料。     

锂离子蓄电池用正极LiNi0.8Co0.2O2的研究

总结了聚合物锂离子蓄电池正极材料的研究现状,通过研究提出了一种新型正极改性材料LiNi0.8Co0.2O2的制备工艺,该材料在聚合物锂离子蓄电池中的应用研究表明,LiNi0.8Co0.2O2改善了材料的放电性能并降低了电池成本。本研究将凝胶-溶胶法和喷雾干燥法相结合,采用高分子化合物RB-1(由多元有机酸和高分子聚合物例如明胶和淀粉等组成)来调整溶胶体,结合煅烧过程中对温度和时间的控制,研究出溶胶-喷雾干燥-煅烧的制备工艺。实验以差热分析-热重分析(DTA-TGA)法来分析喷雾干燥的过程和作用,以X射线衍射(XRD)分析材料的结构,以容量测试来分析材料的放电性能。所得LiNi0.8Co0.2O2具有优良的层状结构,应用于聚合物锂离子蓄电池中,可使电池的可逆比容量达到180mAh/g,并保持良好的稳定性和循环寿命。     

水热电化学法制备LiCo0.2Ni0.8O2薄膜电极

采用水热电化学法在金属Ni基体上一步合成LiCo0.2Ni0.8O2薄膜电极.ICP-AES、IR、XRD、SEM、CV等测试表明:薄膜电极LiCo0.2Ni0.8O2晶体为R3m型结构;薄膜由大小均匀、直径约为1 μm的晶粒组成.通过水热电化学法制备的Li-Co0.2Ni0.8O2薄膜电极具有良好的电性能.     

烧结温度对LiNi0.8Co0.2O2电化学性能的影响

采用共沉淀法合成正极材料LiNi0.8Co0.2O2,通过TG、XRD、循环伏安和充放电测试考察烧结温度对材料的影响。LiNi0.8Co0.2O2的结构和性能对烧结温度敏感,在空气气氛下第一、二段焙烧温度分别为700℃、750℃的产物,具有良好的α-NaFeO2层状结构,以0.2C在2.7~4.3V循环,首次放电比容量为152.2 mAh/g,第20次循环的容量保持率为86.5%。     

LiNi0.8-xCo0.2AlxO2的合成及性能研究

以硝酸盐为原料,用溶胶-凝胶法合成锂离子电池正极材料LiNi0.8-xCo0.2AlxO2(x=0.01,0.03,0.05,0.07),采用XRD、SEM和电化学测试等方法对材料的物理化学性质以及电化学性能进行表征。结果表明,经过Al掺杂后,材料具有较高的初始放电比容量和容量保持率。在750℃下合成的LiNi0.77Co0.2Al0.03O2在3.0～4.2V,以0.2C恒电流充放电测试,其首次放电容量为164.9mAh/g,经过50次充放电循环后放电容量为149.5mAh/g,可逆容量的保持率为90.66%。     

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%。     

LiCo0.5Ni0.5O2的恒流电压模型研究

为了得到LiCo0.5Ni0.5O2的恒流电压模型,用高温固相反应合成了LiCo0.5Ni0.5O2,并用修正的Frumkin模型研究了它的充放电过程。修正的Frumkin模型可以较好地描述恒流充放电循环过程中LiCo0.5Ni0.5O2的电压行为,模型参数E1/2、a和g反映了充放电过程中材料结构和反应可逆程度的变化。随电流和循环次数的增加,充电过程的E1/2、a和g也增加,但放电过程的E1/2减少。     

高容量锂离子正极材料LiNi_(0.5)Co_(0.3)Mn_(0.2)O_2的制备与性能

采用化学共沉淀法预先合成球形前驱体Ni0.5Co0.2Mn0.3(OH)2,再与锂源共混后高温煅烧合成高容量正极材料Li Ni0.5Co0.3Mn0.2O2。探讨了不同烧结制度对材料结构性能的影响。X射线衍射(XRD)结果表明,产物结构为α-Na Fe O2型层状结构。扫描电子显微镜(SEM)显示材料具有良好的球形形貌。测试材料的电化学性能,在2.75~4.20 V和2.75~4.35 V充放电截止电压,0.5 C充放电电流下,首次放电比容量分别为162.2和172.6 m Ah/g,循环3周后容量保持率分别为96.73%和94.62%。材料还表现出良好的倍率性能。