共沉淀法制备锂离子正极材料LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2

采用化学共沉淀法,以硫酸盐为原料,氨水为络合剂,NaOH为沉淀剂,制备得到颗粒均匀的镍钴锰氢氧化物Ni_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)(OH)_2前驱体,通过跟Li_2CO_3混合烧结后得到类球形的LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2。采用热重分析(TG)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)对样品的结构、形貌、粒径分布进行表征,并利用恒流充放电测试对材料的电化学性能进行了分析。结果表明,在pH值=11.5的条件下制备得到的前驱体,与Li2CO3混合后,900℃下烧结后的正极材料,球形形貌规整,具有层状结构和优异的电化学性能,首次放电比容量达159mAh/g,60次充放电循环后放电比容量为147.1mAh/g,容量保持率为92%。可见所制备的LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2材料具有高放电比容量、良好的循环性能和结构稳定性。     

锂离子电池正极材料LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2的制备与性能研究

采用柠檬酸为络合剂,新型无氨共沉淀法合成了LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2材料,通过XRD、CV和电化学性能测试与溶胶-凝胶法和流变相法得到的材料进行对比分析。结果表明,新型无氨共沉淀法得到的材料具有更完美的层状结构,最小的阳离子混排度。电化学测试说明不论是常温还是高温,共沉淀法得到的材料具有最优异的电化学性能;该材料在2.5~4.6V范围内,0.2C时的首次放电比容量为192.0mAh/g(25℃)、217.7mAh/g(55℃),对应的50次循环后的容量保持率分别为94%、86.7%,该材料具有良好的循环稳定性和大倍率放电性能;CV结果显示共沉淀法得到的材料在多次充放电循环后的极化最小。     

锂离子电池正极材料LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2研究进展

三元正极材料LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2具有能量密度大、比容量高、成本低等优点,已基本实现产业化。但该材料的容量保持率低和热稳定性能差阻碍了其全面快速的发展。综述了制备工艺的优化、掺杂和包覆等改性方法对三元正极材料性能的影响,重点介绍了热电化学和数值模拟的研究现状和应用。     

正极材料LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2的表面包覆改性研究

采用沉淀法对镍钴猛锂正极材料(LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2)分别以氧化钇(Y_2O_3)、磷酸钇(YPO_4)、氧化铝(Al_2O_3)和磷酸铝(AlPO_4)行了表面包覆。采用X射线衍射光谱法(XRD)、扫描电子显微镜法(SEM)、电化学交流阻抗谱(EIS)及恒流充放电等方法表征了材料的结构、形貌及电化学性能。结果表明,包覆剂没有改变材料的晶体结构,可以均匀包覆在LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2材料表面,并且显著提高了材料的电化学性能。在2.5~4.5V电压范围和20mA/g电流密度下,包覆0.5%AlPO_4的材料首次放电容量为198.6mAh/g,50次循环后材料的放电容量保持到196.1mAh/g,而包覆Y_2O_3、YPO_4、Al_2O_3的材料其电化学性能均低于AlPO_4包覆材料。     

纳米磷酸铁包覆锂离子电池正极材料LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2的制备及其电化学性能

为改善LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2正极材料的电化学性能,采用自制的磷酸铁纳米悬浮液,通过共沉淀法在LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2正极材料表面包覆纳米磷酸铁。应用XRD,TG-DTA,TEM等手段表征制备的磷酸铁的结构,形貌和液相状态;通过XRD,SEM,EDS,TEM,ICP,恒流充放电、循环伏安、交流阻抗表征制备的包覆材料的结构、形貌及电化学性能。研究烧结温度和包覆量对LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2正极材料电化学性能的影响。结果表明,热处理温度为400℃,2%(质量分数,下同)磷酸铁包覆能显著地改善LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2正极材料的循环性能和倍率性能。循环伏安和交流阻抗结果显示,包覆磷酸铁后改善了LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2正极材料的可逆性和动力学性能。ICP测试结果表明,磷酸铁包覆层能够有效地降低电解液对正极材料的溶解与侵蚀,稳定其层状结构,从而提高正极材料的电化学性能。     

类单晶正极材料LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_2的制备与表征

采用共沉淀-高温固相法制备了类单晶正极材料镍钴锰酸锂(LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2)。通过XRD、SEM、恒流充放电测试等对合成样品的结构、形貌及电化学性能进行了测试与表征。结果表明,该样品具有良好的α-NaFeO2层状结构,形貌为类单晶,并显示出良好的电化学性能。在3.0~4.2V电压区间内,软包全电池0.2C的放电比容量可达162.2mAh/g;45℃下1C倍率循环412周后,其容量保持率仍有83.84%。     

三元正极材料LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_2制备及改性方法进展

三元正极材料镍钴锰酸锂(LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_2)具有比容量高、成本低和安全性好等特点,被认为是较具有应用前景的三元正极材料。对比了几种三元材料的优缺点,综述了三元正极材料LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_2主要的制备方法,介绍了制备方法存在的问题及改性方法,展望了三元正极材料LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_2未来的应用和发展方向。     

锂离子电池正极材料LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_2的研究进展

高镍三元正极材料LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_2因具有高能量密度和相对较低成本等优点,有望被广泛应用于汽车动力电池,受到科研工作者的广泛关注。现阶段的研究主要集中在解决该材料的循环稳定性、倍率性能以及高温性能。通过文献调研,从合成方法、离子掺杂和表面包覆3个方面较全面的分析和总结了近期对LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2材料的主要研究成果,重点讨论了不同合成条件和处理方式对该材料循环稳定性、倍率性能以及高温性能的作用和影响。     

氢氧化物共沉淀法合成LiNi_(0.4)Co_(0.2)Mn_(0.4)O_2及其性能研究

以氢氧化物共沉淀法合成了Ni0.4Co0.2Mn0.4(OH)2前驱体,然后以Ni0.4Co0.2Mn0.4(OH)2和LiOH为原料,合成出了层状结构的锂离子电池正极材料LiNi0.4Co0.2Mn0.4O2.通过XRD、SEM和电化学测试对LiNi0.4Co0.2Mn0.4O2材料的结构、形貌及电化学性能进行了测试和表征.结果表明,800℃烧结12h合成的样品粒度大小分布比较均匀,以0.2C充放电,其首次放电容量为148mAh·g-1,循环30次后容量为136mAh·g-1.     

LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2三元正极材料表面残锂和pH值的后处理控制研究

利用溶液洗涤法,在水、水和乙醇溶液中对LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2三元正极材料进行洗涤,120℃烘干后,400℃回火热处理4h,得到处理后的LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2三元正极材料。利用化学分析法、比表面分析仪、XRD分别对处理后的LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2三元正极材料进行pH值、可溶Li含量、BET、物相结构进行测试。结果表明,采用水洗涤和回火热处理的后处理工艺,LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2三元正极材料的pH值由11.5降至11以下,可溶Li含量由4×10~(-4)左右降至2×10~(-4)左右,比表面积控制在0.5m~2/g以下;材料的物相结构没有发生变化;材料的放电容量和倍率性能基本和原样相当。     

锂电池正极材料LiNi_(0.8)Co_(0.2)O_2的制备

用固相烧结合成方法合成了Li离子电池用正极材料LiNi0.8Co0.2O2,试验分析了合成温度、时间、预处理方式和Li/(Ni+Co)摩尔比等因素对产物的结构和性能的影响。通过严格控制各影响因素,制得LiNi0.8Co0.2O2正极材料,其松装密度大于2.0g/cm3,首次放电容量大于160mAh/g。     

湿法合成LiNi_(0.8)Co_(0.2)O_2及其性能表征

LiNi0.8Co0.2O2是极为看好的下一代锂离子电池正极材料,以湿法合成可得到成分均匀、颗粒尺寸一致的材料,有效提高电池性能,所以采用共沉法与微粒溶胶凝胶法(PSG)合成锂离子电池正极材料LiNi0.8Co0.2O2。共沉法先形成-β(Ni,Co)(OH2),然后与计量比的锂混匀,煅烧获得材料。PSG法在制得凝胶的同时发生酯化反应,将当中的镍与钴还原为金属,锂则以碳酸锂形态存在;随后煅烧得到LiNi0.8Co0.2O2。两种方法所得材料进行红外光谱、X射线衍射及XRD精修结构分析、电化学阻抗谱、循环性能等检测。其中X射线衍射鉴定出这两种方法合成物相结晶都良好,XRD精修结构分析、电化学阻抗谱、循环性能测试都表明PSG结构比较优良。     

无钴镍基正极材料LiNi_(0.7)Mn_(0.3)O_2制备及性能研究

采用共沉淀-高温固相法合成正极材料LiNi0.7Mn0.3O2,利用X射线衍射分析(XRD)表征其结构、扫描电子显微镜(SEM)表征其形貌、X射线光电子能谱(XPS)表征其价态,最终确定了该材料最佳烧成温度为820℃。研究表明,该温度下合成的Li Ni0.7Mn0.3O2具有典型的α-NaFeO2型层状结构,颗粒形貌呈类球形且分布均匀;XPS数据表明,LiNi0.7Mn0.3O2中的Ni主要以+3价形态存在,Mn主要以+4价形态存在。室温条件下以0.2 C倍率在2.75~4.35 V的电压范围内充放电,首次放电比容量高达188.9 m Ah/g,70次循环后容量保持率为95.2%。     

AlF_3包覆改性LiNi_(0.4)Co_(0.2)Mn_(0.4)O_2正极材料的制备与性能

制备了4.6V高截至电压下具有良好循环表现的AlF_3包覆改性LiNi_(0.4)Co_(0.2)Mn_(0.4)O_2正极材料,通过XRD、SEM、交流阻抗(IMP)分析、充放电测试研究了不同用量AlF_3包覆LiNi_(0.4)Co_(0.2)Mn_(0.4)O_2正极材料的结构与电化学性能.结果表明,AlF_3以非晶态形式包覆于LiNi_(0.4)Co_(0.2)Mn_(0.4)O_2材料颗粒的表面.当包覆量<1.0%(摩尔分数,下同)时,AlF_3包覆导致轻微的初始容量损失,但显著抑制了高充电电压下膜阻抗和电荷传递阻抗的增加,较好改善了LiNi_(0.4)Co_(0.2)Mn_(0.4)O_2材料的循环稳定性;当包覆量达到2.0%以上时,因AlF_3无电化学活性,使得初始容量损失过大.综合各方面表现,0.5%AlF_3包覆样品的电化学性能较佳,2.5～4.6V范围0.5C放电容量为182.2mAh·g~(-1),循环30次后容量保持率达88.1%.     

低温共熔盐法制备LiNi_(0.8)Co_(0.2)O_2的结构与电化学性能

低温共熔盐0.434LiNO3-0.266LiOH·H2O-0.3CH3COOLi·2H2O在80～90℃范围实现很好的熔融态。采用这种低温共熔盐制备出了锂离子电池正极材料LiNi0.8Co0.2O2,XRD检测显示材料结晶度高,具有规整的层状α-NaFeO2结构,SEM扫描显示样品形貌均一,颗粒大小均匀。充放电测试表明,材料具有良好的电化学性能,在2.8～4.3V电压范围0.2C首次放电比容量为174.1mAh/g,循环20次后容量保留95%。     

锂离子电池正极材料LiNi_(0.4)Mn_(0.4)Co_(0.2)O_2的草酸共沉淀合成

以NiSO_4·6H_2O、MnSO_4·H_2O、Co(NO_3)_3·6H_2O和LiNO_3为原料,通过草酸共沉淀法合成了锂离子电池正极材料LiNi_(0.4)Mn_(0.4) Co_(0.2)O_2。采用SEM、XRD和充放电试验对合成样品进行了表征。研究了合成温度、合成时间以及锂过量对合成产物结构的影响。实验结果表明,采用草酸共沉淀法合成LiNi_(0.4)Mn_(0.4)Co(0.2)O_2的最佳条件为:将共沉淀合成的掺钴Ni-Mn复合草酸盐与LiNO_3的混合物于850℃煅烧20h,锂过量10%(摩尔分数)。合成的LiNi_(0.4)Mn_(0.4)Co(0.2)O_2具有α-NaFeO_2型层状结构和良好的电化学性能,在2.5～4.35V的首次放电比容量达到158.7mAh/g,经20次循环后放电比容量稳定在145mAh/g左右。     

LiNi_(0.8)Co_(0.2)O_2合成工艺对其电化学性能的影响

采用液相共沉淀法合成前驱体Ni_(0.8)Co_(0.2)(OH)_2,再通过高温焙烧合成LiNi_(0.8)Co_(0.2)O_2。研究了前驱体反应时间、反应温度、高温焙烧温度及焙烧时间对材料电化学性能的影响。对所制备材料进行恒流充放电测试,结果表明,在55℃下,共沉淀反应时间为3 h时,制备的材料具有较好的电化学性能,其首次放电比容量为164.5 mAh·g~(-1),50次容量保持率为92.6%。不同焙烧温度和焙烧时间制备材料的电化学性能的测试结果表明,随着焙烧温度的升高和焙烧时间的增加,产物的电化学性能逐渐提高。焙烧温度为800℃,焙烧时间为20 h得到材料的电化学性能最优,其首次放电比容量为162 mAh·g~(-1)。。因此,所制备的LiNi_(0.8)Co_(0.2)O_2最佳合成工艺条件为:共沉淀反应温度55℃,反应时间3 h,焙烧温度为800℃,焙烧时间为20 h。     

以球形α-Ni_(0.8)Co_(0.2)(OH)_2制备锂离子电池正极材料LiNi_(0.8)Co_(0.2)O_2

ＬｉＮｉ０．８Ｃｏ０．２Ｏ２是很有希望取代ＬｉＣｏＯ２的新一代锤离子电池正极材料．采用控制结晶法合成球形 α－Ｎｉ０．８Ｃｏ０．２（ＯＨ）２为前驱体,与 ＬｉＯＨ·Ｈ２Ｏ混合,在７００℃通Ｏ２热处理４ｈ合成锂离子电池正极材料ＬｉＮｉ０．８Ｃｏ０２Ｏ２粉末．Ｘ光衍射分析表明合成的ＬｉＮｉ０．８Ｃｏ０．２Ｏ２粉末结晶良好,具有规整的α－ＮａＦｅＯ２层状结构．扫描电镜分析表明粉末颗粒呈球形,粒径约８μｍ．粉末的流动性好,堆积密度高．充放电测试表明,合成的 ＬｉＮｉ０．８Ｃｏ０．２Ｏ２正极材料具有优良的电化学性能：首次充电比容量为１９７ｍＡｈ·ｇ－１,放电比容量为１７４ｍＡｈ·ｇ－１,１０次充放电循环后保持初始放电比容量的９６．６％．     

水洗工艺对正极材料LiNi_(0.8)Co_(0.1)Mn_(0.1)O_2性能的影响

研究水洗工艺对正极材料LiNi_(0.8)Co_(0.1)Mn_(0.1)O_2性能的影响,分别采用不同的水洗时间、温度、搅拌频率和水料比进行水洗实验。采用场发射电子显微镜(SEM)和自动电位滴定仪对样品进行表征,并用半电池对样品进行容量和循环寿命测试。结果表明:搅拌频率为25Hz,搅拌时间为30min,水温在35℃,水料比为1.5∶1时其性能最佳。     

水热法合成LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2及其性能研究

采用水热法制备LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2,研究了在合成过程中添加不同表面活性剂对锂离子电池正极材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2电化学性能的影响。利用XRD和SEM对其结构和形貌进行表征,并采用循环伏安、交流阻抗、恒流充放电测试其电化学性能。结果表明,均合成了LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2,其中用十二烷基苯磺酸钠合成的样品电化学性能较好,在C/2倍率的放电条件下,首次比容量达到143.8mAh/g,经过100次循环后,比容量保持为106.8mAh/g,容量保持率为74.3%。