富锂量对掺铝型锰酸锂性能的影响

研究了不同富锂量对锰酸锂性能的影响.对合成的材料进行了XRD、SEM、全电池充放电测试.结果表明,在热处理温度为920℃时,合成材料均为尖晶石相,随着富锂量的增加,颗粒的一次粒子粗化明显,比容量减小,倍率性能和循环性能提高;当富锂量为0.20 mol时,样品综合电化学性能最佳,1C放电比容量为90.4 mA·h/g,25℃和55℃下的1C充放50次,循环保持率分别为97.9％和94.1％.     

原材料预处理对锰酸锂性能的改性研究

以经过某种特殊方式预处理后的电解二氧化锰为原料,采用机械活化—高温固相法得到掺杂尖晶石锰酸锂,经过化学分析、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、粒度分析、比表面积分析、电化学性能测试对锰酸锂进行表征。结果表明:经过原料预处理后,锰酸锂产品的杂质含量降低,粒度分布更加集中,颗粒大小均匀。电化学性能测定,经过原料预处理后锰酸锂0.5C容量达到113.7 mAh/g,1C循环53次后容量保持96.72%,较未经过原料预处理的锰酸锂性能有明显改善。     

层状锂镍钴锰氧化物正极材料的改性研究进展

过渡金属(Ni,Co,Mn)氧化物、氢氧化物或碳酸盐前驱体与锂盐经高温焙烧形成的固溶态层状锂镍钴锰氧化物正极材料,具有高放电比容量、低成本等一系列优点,成为研究的热点,并开始广泛应用。然而锂镍钴锰氧化物正极材料在安全性、循环性等方面仍需改善,尤其是在高电压、高温度和高倍率下的充放电性能有待进一步提高。很多研究结果已证明表面包覆和体相掺杂是改善正极材料电化学性能的有效方法。通过表面包覆改性可阻止电极材料与电解液的直接接触,抑制循环过程中HF对电极材料的侵蚀,减少电极材料与电解液的副反应,降低电池在充放电过程中的电荷转移电阻,可进一步提高材料的高倍率电化学性能;而引入掺杂离子可以提高晶体晶格能,稳定材料结构,可提高材料的循环性能。本文对锂镍钴锰氧化物正极材料表面包覆和掺杂的研究现状进行了较全面的分析和总结,并对今后的研究方向提出展望。     

锂改性尖晶石锰酸锂的循环伏安特性及其电化学性能研究

用LiMn2O4和碳酸锂制备了锂改性的锰酸锂产物，循环性能和比容量测试结果表明随着碳酸锂加入量的增加，循环稳定性逐渐增强，而比容量有逐渐下降的趋势。循环伏安测试结果表明，LiMn2O4及其改性产物具有两对氧化还原峰。随着碳酸锂加入量的增加，两对氧化峰和还原峰峰电位差呈逐渐下降趋势，说明了锂脱嵌的可逆性越来越好；氧化（或还原）峰之间的分形变得不明显，峰形逐渐宽化，说明锂离子两步脱嵌过程变得越来越不明显。研究表明锂离子脱出和嵌入的总量随着碳酸锂量的增加而减少。XRD结果显示，随着碳酸锂加入量的增大，晶格常数逐渐降低，晶格逐渐收缩，结构稳定性增强。     

不同形貌锰酸锂材料的合成及性能研究

介绍了3种不同形貌（不规则团聚态、球形和单晶态）的锰酸锂的制备方法,并研究了他们的性能.将3种样品分别制成扣式电池、聚合物电池,研究材料形貌与电化学性能关系,同时采用XRD、DTA等测试方法,研究材料形貌对材料结构和热稳定性的影响.研究发现不规则团聚态锰酸锂各项性能指标最差;球形锰酸锂倍率放电能力最好,其他性能居中;单晶态锰酸锂压实密度最高,循环性能和热稳定性最好.     

从废旧锂离子电池中回收镍钴锰试验研究

研究了采用H₂SO₄+Na₂SO₃溶液从废旧锂电池正极材料中浸出有价金属镍、钴、锰,然后以共沉淀—固相法从浸出液中回收镍钴锰酸锂,考察了硫酸浓度、亚硫酸钠用量、浸出时间、温度和液固体积质量比对金属浸出率的影响。结果表明：在硫酸浓度2 mol/L、亚硫酸钠用量为理论量1.2倍、温度70℃、浸出时间90 min、液固体积质量比11 mL/1 g条件下,镍、钴、锰浸出率分别为98.21%、97.46%、96.87%;从浸出液中回收的镍钴锰酸锂结晶性良好,金属元素分布均匀,可用于制备电池正极。     

新能源汽车动力型锂离子电池锰酸锂正极材料循环性能的改性

在目前主流的锂离子正极材料中，尖晶石锰酸锂(LiMn₂O₄)具有成本低廉与安全性能高的优势，因此在小型新能源汽车领域有广泛的应用。目前锰酸锂正极材料发展与应用的主要障碍在于锰元素的溶解。锰的溶解将导致循环性能的迅速衰退，在高温循环中尤为显著。在实验中，以氟化锂作为包覆物质，将其包覆于锰酸锂正极材料表面，从而将锰酸锂与电解液隔绝，起到抑制锰溶解的目的。X射线衍射表明，氟化锂与锰酸锂的共烧结过程中未发生氟掺杂，因此未引起锰酸锂的结构变化。通过对不同氟化锂包覆量电化学阻抗谱的研究，能够确定最合适的氟化锂包覆量。相比原始锰酸锂样品，经氟化锂包覆的锰酸锂正极材料与金属锂和石墨组成的软包电池均表现出了更加优异的电化学性能。其中，软包全电池能量密度达到183 Wh/Kg,1C条件下常温与高温循环1 000圈后容量保持率可达90.3%与75.7%。     

尖晶石锰酸锂粒度和离子改性对其循环性能的影响

以电解二氧化锰(EMD)和碳酸锂为原料采用固相法合成了尖晶石结构锰酸锂, 锰酸锂和原材料电解二氧化锰的颗粒粒度和形貌具有相似性.在试验范围内, 降低锰酸锂中超细颗粒, 其循环稳定性得到了明显的改善; 过量的锂对锰酸锂改性, 随着锂加入量的增大, 50℃下改性锰酸锂材料循环稳定性呈逐渐上升趋势, 同时比容量有所下降.通过粒度调整、离子改性, 合成了比容量为92.2 mAh·g-1的改性锰酸锂材料, 50 ℃下循环170次容量保持88%, 显示出较好的循环稳定性.     

浅谈镍钴锰三元前驱体合成工艺

随着车载锂离子动力电池对于能量密度要求的不断提高,镍钴锰三元正极材料不断向高镍含量、高电压、高压实密度和高安全性的方向发展。镍钴锰三元前驱体对三元正极材料的生产至关重要,三元前驱体的品质直接决定了三元正极材料的性能发挥。高性能镍钴锰三元前驱体是生产锂离子动力电池用三元正极材料的基础,制备高性能镍钴锰三元前驱体,合成工艺是关键。浅析了传统合成工艺与新型多釜连续合成工艺的优劣,并对合成的镍钴锰三元前驱体产品性能指标进行了对比。     

Pb掺杂对尖晶石型锰酸锂结构和性能的影响

以电解二氧化锰为锰源,碳酸锂为锂源,硝酸铅为铅源,采用高温固相法在800℃下焙烧24 h合成尖晶石型Li1.05 Mn1.95-xPbxO4.系统地研究了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:当Li1.05Mn1.95-xPbxO4中掺杂量x＞0.02时,材料的XRD图中出现杂质峰,随着x的增大,锰酸锂的颗粒有团聚趋势;当x=0.02时锰酸锂的循环性能得到一定的改善,锂离子扩散阻抗有所减小,之后随着x增大,Li1.05Mn1.95-xPbxO4的循环性能下降,材料的电化学性能变差.     

硼掺杂镍酸锂的改性研究

采用共沉淀法制备了Ni(OH)₂前驱体材料,通过高温固相法制备了LiNiO₂和B掺杂LiNiO₂（B的摩尔分数为1%）,利用X射线衍射（XRD）、里特维尔德（Rietveld）精修、扫描电子显微镜（SEM）、恒流充放电测试、循环伏安（CV）和电化学阻抗谱（EIS）对材料的晶体结构、表面形貌和电化学性能进行了系统性表征。XRD和Rietveld精修结果表明,LiNiO₂和B掺杂LiNiO₂均具有良好的层状结构,B因为占据在过渡金属层和锂层的四面体间隙位而导致掺杂后略微增大材料的晶格参数和晶胞体积,同时增大了LiO₆八面体的间距,进而促进锂离子运输。由于掺杂的B的摩尔分数仅为1%,LiNiO₂和B掺杂LiNiO₂均表现为直径10 μm左右的多晶二次颗粒,且一次颗粒晶粒尺寸没有明显区别。长循环数据表明B掺杂可以有效提高材料的循环容量保持率,经100次循环后,B掺杂样品在40 mA·g?1 电流下的容量保持率为77.5%,优于未掺杂样品（相同条件下容量保持率为66.6%）。微分容量曲线和EIS分析表明B掺杂可以有效抑制循环过程中的阻抗增长。      

原料粒度对固相合成锰酸锂正极电化学性能研究

近年来锂离子电池飞速发展已被广泛应用于便携式电子设备、新能源汽车和储能等领域。具有三维通道的尖晶石LiMn_2O_4材料由于其丰富的资源、低廉的价格和环境友好性,被认为是锂离子电池理想的正极材料。材料的形貌和尺寸决定了其物理化学性能,文中研究了不同粒度MnO_2原材料固相合成LiMn_2O_4材料及其电化学性能。研究结果表明原料粒径最小合成的LiMn_2O_4正极具有最佳的电化学性能,在0.2 C倍率下,首次放电比容量达到141 mAh/g,在1 C倍率下,循环100次,容量保持率为80.9%。     

锰系三元材料合成试验研究

通过对三元前驱体的热反应过程分析，摸清了三元材料合成过程中的热行为，并以此确定合成温度范围。通过系列温度及气氛试验，研究了温度及气氛对锰系三元材料产品的晶体形貌、电化学性能及pH值的影响。试验表明，在先低温后高温的热处理制度下，当合成温度为450～880℃、通氧气时，合成的三元材料的综合性能最优。同时，借助TG—DSC、XRD、SEM等现代分析检测技术，系统研究了温度、气氛等参数对烧制过程的影响，探明了高温过程中材料的结构、组成、形貌及粒度的变化规律。     

用球形化学二氧化锰制备锰酸锂的研究

采用液相氧化还原的方法,制备了适合于锰酸锂合成的高密度、高纯度球形化学二氧化锰。实验结果表明反应温度、反应物浓度、pH值、加料速度是影响生成物物理化学性质的主要因素。通过优化反应条件,在溶液的pH=2,温度T=50qC,反应物硫酸锰浓度C=0．3mol／L,加料速度10mL／min的条件下,可以制备出高密度球形化学二氧化锰;通过H^＋离子交换法降低二氧化锰中钾离子含量,从而得到高纯度化学二氧化锰。     

以煅烧二氧化锰制备尖晶石型锰酸锂研究

研究了电解二氧化锰粉体经850℃煅烧后的物相、形貌和比表面积,并分别以煅烧二氧化锰和未煅烧二氧化锰为锰源采用固相法制备了尖晶石型锰酸锂,比较了2种锰酸锂在物相、形貌、比表面和电性能方面的差异。结果表明:电解二氧化锰经850℃煅烧10 h后,产物为多孔的Mn2O3颗粒,比表面为1.250 m2/g;与用普通二氧化锰制备的锰酸锂相比,用煅烧二氧化锰制备的锰酸锂晶粒较大且尺寸均一、比表面积较小(0.677 m2/g)、循环性能较好,25℃下1 C循环50次后容量保持率为97.11%。     

动力型锰酸锂正极材料生产工艺的优化

介绍了影响锂离子动力电池用动力型锰酸锂正极材料产品质量的各种因素,以及消除这些因素所采取的措施。通过各工序工艺条件的优化,不仅提高了产品质量,也使生产过程进一步受控。     

两种不同锰源制备锰酸锂实验研究

电解二氧化锰和四氧化三锰是当前制备锰酸锂的两大锰源,分别以电解二氧化锰和球形四氧化三锰为原料,采用高温固相法来制备锰酸锂,并对锰酸锂的理化性能及电性能进行了对比分析。结果表明,烧结温度为760℃时,以球形四氧化三锰为原料制备的锰酸锂的性能较好,粒度D₅₀为15.182μm,振实密度为2.39 g/cm³,比表面积为0.289 cm²/g,放电容量为111.65 mAh/g, 50次循环容量保持率为95.71%。     

废旧锰酸锂电池正极粉中锰的浸出

废旧锰酸锂电池中含有大量的锰、锂等有价金属元素,具有非常高的经济回收价值。以硫酸作为浸出剂,研究了酸料比、还原剂种类、还原剂加入量、反应温度及反应时间对锰浸出率的影响。结果表明,在酸料比为2.5、浸出温度60℃、还原剂与原料比为1︰1,硫代硫酸钠为还原剂,反应时间1 h时,锰浸出率为94.01%;以过氧化氢为还原剂、反应0.5 h时,锰浸出率为99.91%。最终确定了硫代硫酸钠︰过氧化氢=8︰2作为联合还原剂,锰浸出率高达99.99%。     

正极材料锰酸锂中锰的价态分析

探讨了锂离子电池正极材料LiMn_2O_4中Mn价态的分析方法。样品溶解后,在pH 6时,以二甲酚橙为指示剂,EDTA络合滴定法测定溶液中Mn~(2+)含量,与碱性溶液中络合滴定法测定Mn~(2+)含量的方法相比,该方法简单、快速,准确度高,测定结果的RSD为0.08%～0.16%。采用氧化还原滴定法测定锰酸锂样品中锰总量,测定结果的RSD为0.10%～0.33%。将两种滴定试验结果相结合,计算得到锰酸锂材料中Mn(Ⅲ)和Mn(Ⅳ)的含量,进一步计算求得样品中Mn的平均化合价。     

磷酸铁锂掺杂改性的研究

概述了锂离子电池正极材料磷酸铁锂的结构及充放电机理,并阐述了磷酸铁锂的掺杂改性的方法,对下一步的研究工作进行了展望。