锂离子蓄电池正极材料LiNi1-yCoyO2的合成及性能

采用球形氢氧化镍的生产工艺合成了Ni1-yCoy(OH) 2 (0≤y≤ 0 .5 )共沉淀前驱体 ,利用该前驱体和锂盐一同焙烧后得到系列LiNi1-yCoyO2 固溶体。该方法避免了共沉淀时胶体的生成 ,而且与普通高温固相产物相比 ,烧成后的Li Ni1-yCoyO2 产物不仅保持了前驱体的原有形貌 ,而且具有更优良的电化学性能。通过电化学性能测试、SEM及X射线衍射等分析方法 ,我们系统研究了不同Co含量对材料电化学性能、结构以及前驱体形貌的影响。随着Co含量的增加 ,材料粒度逐渐降低 ,颗粒形貌由球形变为不规则形状 ;并且LiNi1-yCoyO2 材料的充放电及不可逆容量、放电电压均随Co含量的增加而呈降低趋势。当 0 .10≤y≤ 0 .2 0时 ,材料比容量可达 190mAh/g以上 ,且循环性能最优     

锂离子蓄电池正极材料LiNi1-yCoyO2的研究

从材料的结构、合成、电化学性能、热稳定性和贮存性能几个方面综述了LiNi1-yCoyO2 材料近期的研究开发状况。LiNi1-yCoyO2 不仅具备了LiCoO2 的特性 (易合成、性能稳定 ) ,更兼有LiNiO2 的高比容量、低成本之优点。而且在充放电过程中LiNi1-yCoyO2 没有发生纯的LiNiO2 材料所经历的三次相变 ,因而具有较好的循环性能。同时LiNi1-yCoyO2的不可逆容量可以为负极SEI膜的形成提供Li源 ,从而减少正极的额外装载量。其它过渡金属离子对LiNi1-yCoyO2 的再掺杂 ,进一步改善了材料的稳定性。实践表明 ,以LiNi1-yCoyO2 为正极材料的锂离子蓄电池具有较好的综合性能     

LiNi1-x-yCoxMnyO2材料的研究进展

综述了锂离子电池正极材料LiNi1-x-yCoxMnyO2的研究现状。对该材料制备方法、组分优化,材料的掺杂、表面修饰改性几个方面的研究进展作了较为详细的介绍,并对它的发展进行了展望。     

正极材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的研究进展

介绍了LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2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,总结了合成条件和制备方法对其物理性能和电化学性能的影响,以及不同掺杂元素(B,F,Mg,Fe,Al,Si等)对其的改性作用.     

三元正极材料LiNi_(1-x-y)Co_xAl_yO_2的研究进展

对含有Ni、Co和Al等3种金属元素的镍钴铝酸锂(LiNi_(1-x-y)Co_xAl_yO_2)的合成工艺、离子掺杂和表面包覆等改性方法的研究进展进行综述,展望LiNi_(1-x-y)Co_xAl_yO_2的商业化应用前景和发展趋势。     

锂离子电池正极材料LiNi0.7Co0.3O2的研制

介绍了采用LiCH3COO·2H2O、Ni(CH3COO)2·4H2O、Co(CH3COO)2·4H2O为原料,通过均匀沉淀法合成锂离子电池正极材料LiNi0.7Co0.3O2;X-射线衍射分析表明,所得材料为层状结构的单一固溶体相.电化学性能研究表明,在750℃烧结20小时所制得的试样,首次充放电容量分别达到197.26 mAh/g和148.02 mAh/g,且循环性能优良.     

锂离子电池正极材料LiNi0.5Co0.5O2的制备及性能

LiNixCo1-xO2(0≤x≤1)系是一种很有希望的新型的锂离子电池电极材料.以Li2CO3,NiO,Co3O4为原料,经过造粒的预处理,固相反应合成了锂离子电池正极材料LiNi0.5Co0.5O2.研究了不同的合成条件对产物结构、性能的影响.结果表明,反应温度、时间、Li/(Ni+Co)摩尔比等因素对产物的结构、电性能有一定的影响.XRD分析表明合成的产物LiNi0.5Co0.5O2结晶良好,具有规整的a-NaFeO2层状结构的.充放电测试表明在优化条件下合成的LiNi0.5Co0.5O2首次充电容量为170.1mAh/g,放电容量为157.4mAh/g,20次循环后保持初始容量的92%,循环稳定性良好.以MCMB为阳极材料,合成产物为阴极材料,组装成18650型锂离子电池,性能与LiCoO2相当.     

球形正极材料LiNi0.75Co0.2Mg0.05O2的合成及表征

用控制结晶法合成球形材料Ni0.75Co0.2Mg0.05(OH)2与LiOH·H2O混合后,在750℃氧气气氛中焙烧得到LiNi0.75-Co0.2Mg0.05O2.电镜扫描(SEM)结果显示,焙烧后的材料保持了原有的球形形貌.X射线衍射光谱(XRD)和能量色散谱显微分析(EDS)显示,掺镁后的样品晶型结构好,所得产物成分均一.电化学测试表明,LiNi0.75Co0.2Mg0.05O2材料表现出优良的电化学性能,其首次充电比容量达到271 mAh/g,首次放电比容量达到217.7 mAh/g,循环50次后放电比容量仍能保持211.7 mAh/g,仅衰减了3%(3.0～4.3 V,0.2 C).结果表明,镁的掺入减少了材料的阳离子混排,大大提高了循环性能,抑制了充放电过程中的相变和电池阻抗的增加.     

正极材料LiNi0.5Mn0.5O2的合成及其性能研究

用共沉淀法制备镍锰氢氧化物前驱体,并通过高温固相反应在800℃空气气氛下煅烧12h合成锂离子蓄电池正极材料LiNi0.5Mn0.5O2,研究了冷却速度和升温制度对材料电化学性能的影响。结果表明,在500℃预处理5h,800℃煅烧完毕立即从炉中取出,环境温度下在空气中冷却,得到的样品比容量能达到180mAh·g-1,材料在2.5～4.6V范围内循环时性能不佳,当采用恒流/恒压模式,在2.5～4.3V范围内,材料具有良好的循环性能。     

LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2-zFz正极材料的合成及电化学性能

以共沉淀碳酸盐为前驱体制备了层状LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2正极材料,采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、充放电测试、差分计时电位等方法研究了其结构与电化学性能,同时研究了F-掺杂对于材料电化学性能和结构的影响。SEM分析表明,LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2产物基本为球形颗粒。F-掺杂后,粉末形状变得不规则。LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2材料在2.5～4.4V电位区间内,首次放电比容量为162mAh·g-1,50次循环后容量保持率为93.2%。适量的F-掺杂能显著提高材料的循环性能,F-掺杂量z为0.1时,50次循环后容量保持率为98.1%。     

微粒溶胶-凝胶法合成LiNi0.75 Co0.25O2及表征

通过LiOH·H2O、Ni(OAc)2·4H2O和Co(OAc)2·4H2O在水和乙醇混合溶剂中形成微粒溶胶-凝胶来合成LiNi0.75Co0.25O2.TG-DTA、XRD和充放电实验结果表明:当原料n(Li):n(Ni):n(Co)=1.05:0.75:0.25时,形成的凝胶经300℃预处理、600℃顸烧之后,再在氧气氛中700℃焙烧24h,所得产物的层状晶体结构最完整,其首次放电容量为176.6mAh/g;经过10次循环之后,放电容量还有170.1 mAh/g,容量衰减3.7%,显示出较高的初始放电容量及良好的循环性能.     

LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2正极材料的413450型电池的性能

采用自制的LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2作正极材料,以石墨作负极,组装成413450型锂离子电池。分别在25℃和55℃下以3.0~4.2 V为电压区间,1C充放电,对其电化学性能进行测试和研究。结果表明:55℃下电池的首次放电比容量为143 mAh/g,25℃下为138 mAh/g;电池在55℃下充放电循环85次,容量保持率为92.15%。过充、热冲击和常温短路实验的顺利通过,证明样品材料有很好的安全性能。     

锂离子蓄电池正极材料LiNi0.5Mn1.5O4的合成

采用Pechini预燃烧法制备锂离子蓄电池正极材料尖晶石型LiNi0.5Mn1.5O4,将生成的聚合物前驱体在开放的空气中点燃,燃烧后的粉料在550～850℃中焙烧8h得到最终产物。研究了焙烧温度以及冷却速度对合成产物组成结构以及电化学性能的影响。结果表明在600℃焙烧8h,冷却速度为0.5℃/min,所得试样的电化学性能最好:在4.7V时,首次充放电容量为103mAh/g和100mAh/g,15次循环放电容量保持95.2%;在3.0V时,首次充放电容量为145mAh/g和134mAh/g,15次循环放电容量保持91.5%;2.6～4.9V范围内总的充放电容量为250mAh/g和242.5mAh/g,15次循环放电容量保持88.4%。     

锂离子蓄电池正极材料LiNi0.85Co0.1M0.05O2的合成及性能

采用共沉淀前驱体法,对LiNiO2进行金属元素Co和M(M代表Mg、Mn、Al)的共掺杂,得到系列LiNi0.85Co0.1 M0.05O2材料。并对材料进行了SEM、XRD分析以及电性能测试。另外从离子半径的角度出发,对各掺杂元素在晶体结构中的占位以及对材料性能的影响做了合理解释。由于Mg2 的半径与Li 的半径最为接近,可优先占据锂位。加之Mg2 不参与电化学过程,在层间起到支撑稳定作用。所以Mg2 的共掺入在改善材料循环性能方面表现出特有的优势。     

铝掺杂正极材料Li(Ni0.5Mn0.5)1-xAlxO2的结构和性能

采用一步固相法制备了正极材料Li(Ni0.5Mn0.5)1-xAlxO2,研究了掺杂Al3 对材料结构和电化学性能的影响.X射线衍射分析(XRD)图表明当x≥0.1时样品中有杂质出现.扫描电子显微镜(SEM)分析表明,各样品粒径分布均匀,x=0.02时样品平均粒径小于150 nm.掺杂少量Al3 能有效提高材料的放电比容量.随着掺杂量的增大,材料的循环性能得到改善.     

碳酸盐共沉淀法制备LiNi0.5Co0.3Mn0.2O2及其性能

以化学共沉淀法制备出的球形Ni0.5Co0.3Mn0.2CO3前驱体,合成了振实密度高达2.60 g/cm3的球形正极材料LiNi0.5Co0.3Mn0.2O2.研究表明,LiNi0.5Co0.3Mn0.2O2为10 μm左右的球形粉体,为纯相的α-NaFeO2层状结构.在2.7～4.3V,0.2 C倍率进行充放电,LiNi0.5Co0.3Mn0.2O2的首次放电比容量170.2 mAh/g,50次循环后容量保持率为94.3%;在2.7～4.6 V,在0.2 C倍率下放电,首次放电比容量为191.8 mAh/g,循环50次后容量保持率为90.5%.LiNi0.5Co0.3Mn0.2O2的首次循环伏安测试结果和交流阻抗测试结果进一步表明材料具有良好的电化学性能.     

正极材料Li1+xV3O8的合成及电化学性能

以Li2CO3和V2O5为原料,采用固相法合成了锂离子电池正极材料Li1 xV3O8。通过TG-DTG分析,确定了合成过程的反应机理。通过XRD和恒流充放电测试,研究了Li1 xV3O8样品的结构及电化学性能。580℃焙烧得到层状结构的Li1 xV3O8产品,电化学性能优于630℃焙烧得到的产品;以C/8充放电,首次放电比容量达到245.1 mAh/g,第30次循环的比容量仍为246.7 mAh/g。     

合成条件对LiNi0.5Co0.5O2结构和性能的影响

以聚丙烯酰胺(PAM)为模板剂,用微波加热法合成了锂离子电池层状正极材料LiNi0.5Co0.5O2。通过SEM、激光粒度分析和XRD等技术,研究了PAM和微波处理对材料的形貌、粒度和晶相结构的影响。结果表明:PAM可以有效地控制材料的形貌及粒度。充放电测试表明:在3.0~4.3 V电压范围内,充放电倍率为0.2C,PAM用量为原材料总质量的2%时,材料的放电比容量达154 mAh/g;除首次循环外,前10次循环的充放电效率平均在98.5%以上。