锂离子电池正极材料LiCo1/3Ni1/3Mn1/3O2的研究进展

综述了近几年锂离子电池正极材料层状三元过渡金属氧化物LiCoxNiyMn1-x-yO2的研究进展，重点讨论了综合性能优异的LiCo1/3Ni1/3Mn1/3O2的电化学性能、结构、制备方法以及存在的不足，LiCo1/3Ni1/3Mn1/3O2与其它商业化正极材料相比具有高容量、热稳定性好、高倍率放电等诸多优异的性能，若能解决循环、存放等问题，将有望成为新一代锂离子电池正极材料。     

锂离子在正极材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2中扩散系数的测定

对改进固相反应法合成的锂离子电池层状正极材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2,利用XRD,SEM对粉体进行了物相结构和形态表征.当电池充放电时,设定电流密度为120mA/g,电压在2.75～4.5V区间,20次循环后放电比容量为164.5mAh/g.在开路电压到4.5V作为材料的锂离子扩散系数测试电压区间进行CITT循环测试,测定了材料在不同电压,不同循环下的扩散系数,测得扩散系数在10-11～10-12 cm2/s范围内;当电压E=4.3V时扩散系数达到最大值2.8×10-11 cm2/s,随着充放电循环的进行,Li+固相扩散系数先增大后减小.     

合成方法对LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2电化学性能的影响

采用碳酸盐共沉淀法、草酸盐共沉淀法、溶胶-凝胶法、高温固相法、氢氧化物共沉淀法(pH=10、11、12)制得LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2正极材料,通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和电化学性能测试对样品的结构和性能进行了表征.结果表明,溶胶-凝胶法合成的样品层状结构较完整,阳离子混排程度低,粒径相对较小,颗粒分布均匀;该样品首次放电比容量较高为151 mAh·g-1,循环30次后容量保持率达到93.31％.     

LiOH-LiNO3低共熔混合锂盐体系合成LiNi1/3CO1/3Al1/3O2

利用低共熔组成的0.38LiOH " H20-0.62LiN03混合锂盐体系与共沉淀合成的前躯体Ni1/3Co1/3Al1/3 (OH)2简单混合,经三阶段温度烧结制备出锂离子电池正极材料LiNi1/3 CO1/3 A11/3 O2,该法工艺简单,成本低,无需研磨即可以使物料在低共熔点温度上达到均匀混合的目的.经X粉末...     

前驱体热处理温度对LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2材料的影响

以NaCO3为沉淀剂,NH3·H2O为缓冲溶液,将NiSO4、CoSO4和MnSO4混合溶液共沉淀制备（Ni1/3Co1/3Mn1/3）CO3前驱体,将其在400-900℃热处理5h制备得（Ni1/3Co1/3Mn1/3）Ox氧化物。EDTA络合滴定、BET、XRD及SEM研究表明,随着热处理温度的升高,（Ni1/3Co1/3Mn1/3）Ox中过渡金属含量及结晶度随着增加,而比表面积却减小。（Ni1/3Co1/3Mn1/3）Ox与LiOH混合后在850℃热处理24h制备出LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2材料,其结构、形貌及电性能的测试结果表明,前驱体在600℃条件下热处理制备的正极材料电化学性能最佳,其首次放电比容量为189.7mAh·g^-1,不同倍率循环60周后,循环保持率为92.4%。     

层状锂离子电池正极材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的共沉淀法合成

以Ni(NO3)2·6H2O,Co(NO3)2·6H2O,Mn(CH3COO)2·4H2O,LiOH·H2O为原料,采用NaOH-Na2CO3共沉淀的方法,在空气中合成了三元层状锂离子电池正极材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2.采用XRD研究了所合成材料的结构.考查了不同烧结温度对材料电化学性能的影响.结果表明,所合成的材料具有典型的α-NaFeO2层状结构特征,900℃下合成的材料具有最优的循环性能,初始放电容量为169.4mAh/g,初次库仑效率为83.2%,且20次循环后,容量保持率达到96.3%.     

锂离子电池正极材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的合成及性能研究

以氢氧化钠为沉淀剂,采用共沉淀法合成了Ni1/3Co1/3Mn1/3(OH)2前驱体,前驱体和LiOH·H2O充分混合高温烧结制备了锂离子电池正极材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2.采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和电化学性能测试对LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2正极材料的结构、微观形貌及电化学性能进行了表征.XRD结果表明,所合成的LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2物相单一无杂相,具有标准的α-NaFeO2型层状结构.SEM测试显示,颗粒粒度均一,粒径大约在0.5μm,粒径分布窄.以20mA/g电流密度放电,充放电电压在2.8～4.4 V之间,首次放电比容量达到181mAh/g,80次循环之后放电比容量仍然保持在172mAh/g;循环伏安测试显示,LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2反应中主要是Ni2 /Ni4 、Co3 /Co4 2个电对在起作用,锰的价态保持不变,起到支撑结构的作用.     

合成方法对LiNil/3Co1/3Mn1/3O2电化学性能的影响

采用碳酸盐共沉淀法、草酸盐共沉淀法、溶胶-凝胶法、高温固相法、氢氧化物共沉淀法(pH=10、11、12)制得LiNil/3Co1/3Mn1/3O2正极材料,通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和电化学性能测试对样品的结构和性能进行了表征。结果表明,溶胶-凝胶法合成的样品层状结构较完整,阳离子混排程度低,粒径相对较小,颗粒分布均匀;该样品首次放电比容量较高为151mAh·g-1,循环30次后容量保持率达到93.31%。     

纳米Al2O3掺杂对LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2性能的影响

为提高LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2正极材料的循环性能和倍率性能,采用在底液中添加纳米Al2O3的方法,在氢氧化物共沉淀法制备前驱体过程中进行铝元素掺杂,并考察了铝掺杂量对材料形貌和电化学性能的影响。电化学性能测试结果表明,当铝掺杂量为0.02(n Al:∶n Li=0.02)时,在电压范围2.7~4.2V和0.2C倍率下,循环50次后容量保持率高达95.7%,高于未掺杂的81.5%,同时材料的倍率性能也明显提高。     

三元正极材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的结构及第一性原理计算

以共沉淀法、喷雾干燥法制备了三元正极材料LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2,应用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,与实验制备的LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2进行对比,对3种不同的预想结构模型(堆叠结构、随机排列结构、超晶格结构)进行研究。实验结果表明,两种方法制备的三元材料都具有良好的层状结构,其中共沉淀法制备的层状结构更加明显,而喷雾干燥法制备的材料中过渡金属元素比更接近LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2的化学计量比。计算结果表明,随机排列的结构模型能量最低、最稳定,与实验制备的三元正极材料结构最为相似。     

LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2正极材料的合成及电化学性能研究

通过固相自引发基团置换反应——流变相法制备出层状LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2正极材料,研究了不同烧结温度对材料的结构特性、微观形貌以及电化学性能的影响。结果表明,850℃煅烧20h的样品具有最佳的二维层状结构和阳离子有序度,产物颗粒呈球形,分布均匀,平均粒径约250nm。在2.8～4.3V区间,以80mA/g充放电,首次放电比容量为169mAh/g,30次循环后容量保持率为82.6%。将充电截止电压提高至4.4V,材料的前几次放电容量明显提高,以32mA/g充放电,10次循环后的放电比容量为174mAh/g,其后容量衰减加快,循环稳定性变差。     

锂离子电池正极材料LiNi1/3 Co1/3 Mn1/3O2的研究进展

介绍了锂离子电池正极材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的结构,综述了LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的正极材料制备与改性及其电化学性能研究,并对其应用前景进行了展望.     

正极材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的结构、性能及制备技术研究

镍钴锰三元材料作为锂二次电池正极材料是目前国内外研究热点.综述了三元材料近几年国内外的研究状况,重点介绍了LiNi1/Co1/3Mn1/3O2的晶体结构和作为锂离子电池正极材料的电化学反应特征及热稳定性,总结了制备技术对其性能的影响,以及不同掺杂元素(Mg、Al、Ti、Cr、F等)对其的改性作用,并展望了正极材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的发展.     

超声喷雾热分解制备锂离子电池正极材料 LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2 及表征

采用超声喷雾热分解工艺合成了球形锂离子电池正极材料LiNi1／3Co1／3Mn1／3O2．考察了不同前驱溶液对粉体形貌的影响，用喷雾热分解过程机理分析了形貌差异的原因，另外研究了不同的后处理烧结时间对样品电化学性能的影响．试验结果表明，采用硝酸盐溶液经喷雾热分解制备的前驱体在900℃烧结6h可以得到电化学性能优良的正极材料，在3．0-4．3V电压区间里，首次放电容量达157．7mAh／g，40次循环后容量仍保持146．6mAh·g^-1．     

锂离子电池正极材料LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2的合成及性能

采用氢氧化物共沉淀法合成了LiNi1/3Co1/3Mn1/3(OH)2前驱体,然后以Ni1/3Co1/3Mn1/3(OH)2和LiOH·H2O为原料,合成出了层状锂离子电池正极材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2.通过XRD、SEM和电化学测试对LiNi1/3-Co1/3Mn1/3O2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所合成的样品粒度大小分布比较均匀,该材料以0.2C充放电,其首次放电容量为150mAh·g-1,循环30次后容量为137mAh·g-1.     

新型三元锂离子正极材料Li_2Ru_(1/3)Co_(1/3)M_(1/3)O_3的合成及其电化学性能

利用高温固相反应法制备了新型三元锂离子电池正极材料Li2Ru1/3Co1/3M1/3O3(M=Mn、Ni、Fe)。通过X射线衍射技术和电化学性能测试对Li2Ru1/3Co1/3M1/3O3的微观结构及其电化学性能进行了表征。研究结果表明,Li2Ru1/3Co1/3Ni1/3O3和Li2Ru1/3Co1/3Fe1/3O3为六方层状结构,空间群为R-3M,而Li2Ru1/3Co1/3Mn1/3O3保持了单斜结构;电化学性能测试表明Li2Ru1/3Co1/3Mn1/3O3的电化学性能优于掺杂Fe和Ni的三元材料,该材料具有良好的循环性能,在电流密度为16 m A/g情况下,首次充电容量达到190 m Ah/g,首次放电容量为171 m Ah/g,50次循环后容量保持率为98%。