Li_2ZrO_3包覆LiNi_(0.8)Co_(0.1)Mn_(0.1)O_2的复合材料及其电化学性能

以Zr(NO_3)_4·5H_2O和CH_3COOLi·2H2_O为原料,采用湿化学法,将Li_2ZrO_3包覆在LiNi_(0.8)Co_(0.1)Mn_(0.1)O_2锂离子电池正极材料的表面,研究Li_2ZrO_3不同包覆比例对LiNi_(0.8)Co_(0.1)Mn_(0.1)O_2电化学性能的影响。SEM、TEM、EDS谱图分析表明,Li_2ZrO_3层均匀地包覆在LiNi_(0.8)Co_(0.1)Mn_(0.1)O_2表面,其厚度约为8 nm。与纯相相比,1%(质量分数)Li_2ZrO_3包覆的LiNi_(0.8)Co_(0.1)Mn_(0.1)O_2复合材料在1.0 C下首次放电比容量为184.7 mA·h·g~(-1)、100次循环之后放电比容量为169.5 mA·h·g~(-1),其容量保持率达到91.77%,表现出良好的循环稳定性。循环伏安(CV)和电化学阻抗(EIS)测试结果表明,Li_2ZrO_3包覆层抑制了正极材料与电解液之间的副反应,减小了材料在循环过程中的电荷转移阻抗,从而提高了材料的电化学性能。     

锂离子正极材料LiNi_(0.8)Mn_(0.1)Co_(0.1)O_2的制备及其性能研究

以尿素为沉淀剂,以乙二醇为溶剂,通过溶剂热法制备出多级前躯体Ni0.8Mn0.1Co0.1CO3,通过焙烧该前躯体和LiOH·H2O的混合物制备出高比容量的锂离子正极材料LiNi0.8Mn0.1Co0.1O2。采用XRD、FESEM及恒流充放电测试对材料的结构、形貌和电化学进行表征,结果表明,合成的产物形貌均一,有高结晶度。在0.1 C倍率下,放电比容量为194.6 mAh g-1;当放电倍率提高到2.0 C时,该材料仍然具有78.4mAhg-1的放电比容量,并且该材料在各个倍率下具有良好的稳定性。在1.0 C的放电倍率下,经过50次循环,放电容量保持率为92.5%。     

锂离子电池正极材料LiNi_(0.8)Co_(0.1)Mn_(0.1)O_2的产业化工艺研究

通过共沉淀法在体积为200 L的密闭反应釜内采用连续工艺合成具有类球形形貌的层状前驱体Ni0.8Co0.1Mn0.1(OH)2,解决了间歇式生产工艺存在的效率低、批次稳定性差等问题。研究了合成过程中搅拌方式、反应温度、pH和络合剂用量对前驱体振实密度的影响,确定了最佳工艺条件。利用前驱体与Li OH·H2O通过高温固相反应合成LiNi_(0.8)Co_(0.1)Mn_(0.1)O_2材料。用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对材料的晶体结构和形貌进行表征,通过充放电测试研究材料的电化学性能。通过XRD分析可知该材料为典型的六方晶系a-Na FeO_2结构;SEM测试发现产物粒子是由300~800 nm的一次小晶粒堆积形成的二次类球形粒子。电化学测试表明,在2.5~4.3 V电压范围内,在0.2 C倍率下首次放电容量和库仑效率分别为184.1 m Ah/g和85.9%,20次循环后容量为166.3 m Ah/g,保持率达到90.3%。     

Li_3VO_4修饰富镍LiNi_(0.8)Co_(0.1)Mn_(0.1)O_2正极材料的电化学性能

采用湿法融合技术及高温固相法合成Li_3VO_4包覆的LiNi_(0.8)Co_(0.1)Mn_(0.1)O_2正极材料。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)等方法研究材料的结晶相、形貌、微观结构。研究表明,Li_3VO_4均匀地包覆在Li Ni0.8Co0.1Mn0.1O_2表面,未改变原材料的材料结构和形貌,包覆层厚度为1～2 nm。不同含量的Li_3VO_4对LiNi_(0.8)Co_(0.1)Mn_(0.1)O_2正极材料进行修饰研究表明,3%(质量)Li_3VO_4包覆的LiNi_(0.8)Co_(0.1)Mn_(0.1)O_2在1 C下100次循环后容量保持率为94.13%,具有最佳的倍率性能和循环性能。此外,循环伏安(CV)和交流阻抗(EIS)分析表明,Li_3VO_4能提高Li+电导率,抑制活性材料与电解液之间的副反应,提高材料的电化学性能。     

正极材料LiNi_(0.8)Co_(0.1)Mn_(0.1)O_2的合成工艺优化及电化学性能

采用高温固相法合成锂离子电池富镍三元材料LiNi_(0.8)Co_(0.1)Mn_(0.1)O_2,对其工艺条件进行优化,对产物进行X射线衍射(XRD),扫描电镜(SEM)以及电化学性能分析。结果表明:在氧气气氛下,锂与金属元素摩尔比为1.05:1、烧结时间15 h、烧结温度750℃为最佳合成工艺条件。按最佳工艺合成的样品在1C首次放电容量高达174.9mA·h·g~(-1),50次循环后比容量为158.5 mA·h·g~(-1),容量保持率为90.62%,表现出良好的循环稳定性。XRD和SEM表征表明,在氧气气氛下烧结的样品有良好的层状结构,阳离子混排程度小,具有较好的类球形,粒径均匀分布在10~20μm。循环伏安(CV)和电化学阻抗(EIS)结果表明,工艺条件的优化有助于提高正极材料的电化学性能。     

热处理温度对车用锂电池LiNi_(0.8)Co_(0.1)Mn_(0.1)O_2正极回收粉末性能的影响

将锂电池镍钴锰正极回收粉末试样预处理后再升温到相应的热处理温度下完成煅烧过程。通过实验测试的手段分析其组织演变及充放电性能。研究结果表明,提高热处理温度后,试样可以保持稳定晶型结构,当电池发生失效后依然可以在材料主体中形成良好的层状组织。逐渐提高材料的处理温度后,阳离子发生了更大程度混排。试样保持团聚体结构,颗粒尺寸约9μm,在颗粒间形成了部分黏结物。经过700℃与800℃烧结后试样表面形成光滑结构,已经观察不到小颗粒。试样首次充放电得到初始试样容量为7.05 m A·h/g,随着温度上升,材料发生了初始放电比容量增大的趋势,800℃时获得最大值。逐渐提高温度后,容量保持率减小,热处理温度800℃时获得了高放电比容量与高容量保持率的较优综合性能。     

碳纳米管包覆LiNi_(0.8)Co_(0.1)Mn_(0.1)O_2纳米纤维制备及其电化学性能研究

采用静电纺丝技术结合低温固相煅烧合成了中空多孔的LiNi_(0.8)Mn_(0.1)Co_(0.1)O_2纳米纤维,并通过球磨方式实现了碳纳米管表面修饰LiNi_(0.8)Mn_(0.1)Co_(0.1)O_2纳米纤维。采用TG-DTA、XRD、SEM等分析手段,对合成样品的煅烧温度、物相结构和微观形貌进行表征,然后对其综合电化学性能进行研究。结果表明:CNT表面修饰LiNi_(0.8)Mn_(0.1)Co_(0.1)O_2纳米纤维可显著改善材料的综合电化学性能。其首次放电比容量达到242.8m Ah/g,1C循环50次后容量保持率达到91.61%,2C倍率放电比容量达到165.8m Ah/g。CNT独特的管状结构,促进了LiNi_(0.8)Mn_(0.1)Co_(0.1)O_2纳米纤维比容量的发挥,同时为循环过程中电极体积变化提高缓冲层,改善了材料的电子电导率,结合LiNi_(0.8)Mn_(0.1)Co_(0.1)O_2纳米纤维中空多孔结构为锂离子快速扩散提供了通道,从而实现了LiNi_(0.8)Mn_(0.1)Co_(0.1)O_2纳米纤维比容量、倍率和循环性能的显著提高。     

富镍三元正极材料LiNi_(0.8)Co_(0.1)Mn_(0.1)O_2的制备及电化学性能

Li Ni_(0.8)Co_(0.1)Mn_(0.1)O_2是一种高比容量锂离子电池正极材料。本文研究通过活性炭中孔道吸附钴、锰、镍盐的混合溶液的途径来制备纳米LiNi_(0.8)Co_(0.1)Mn_(0.1)O_2材料。XRD研究显示,600℃和800℃焙烧得到的材料相比,700℃下焙烧得到的材料具有低的阳离子混排程度,因而具有好的充放电性能,在0.2C电流下充放,该材料的首次比容量为188.3mAh g~(-1),50圈循环后,容量仍达140.9m Ah g~(-1),容量保持率为74.0%。     

3-异氰酸丙烯对高镍LiNi_(0.8)Co_(0.1)Mn_(0.1)O_2/石墨全电池高温性能的改善

为了探究3-异氰酸丙烯(AI)作为电解液添加剂对高镍层状LiNi_(0.8)Co_(0.1)Mn_(0.1)O_2(NCM811)/石墨全电池高温性能的影响,在EC:EMC:DEC=3:5:2/15%(wt) LiPF_6电解液中加入不同浓度添加剂,对不同组全电池进行了循环伏安曲线及一系列高温下测试,探究了其电化学性能;通过扫描电子显微镜(SEM)对NCM811正极表面进行了形貌表征。结果表明,适量AI的加入可以增强全电池在高温下的充放电及存储性能,且对高镍正极表面起到保护作用。     

高密度LiNi_(0.8)Co_(0.2)O_2的合成

以二次干燥化学共沉淀法制得高密度前驱体Ni0.8Co0.2(OH)2,再与LiNO3混合,经600℃恒温6 h,800℃恒温24 h两个恒温阶段烧结,得到高密度LiNi0.8Co0.2O2,探讨了锂源、镍源、Li/(Ni+Co)摩尔比、合成温度等因素对产品的影响,优化了LiNi0.8Co0.2O2的合成工艺。所得非球形LiNi0.8Co0.2O2粉末振实密度高达3.15 g/cm3,大幅度地提高正极材料的体积比能量。X射线衍射分析表明,合成的LiNi0.8Co0.2O2具有规整的层状NaFeO2结构,充放电测试表明,材料具有良好的电化学性能。     

锂离子电池正极材料LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_2的LaF_3包覆改性研究

通过沉淀法对高镍LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_2正极材料进行了LaF_3包覆,采用了X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱仪(EDS)、恒流充放电测试和电化学交流阻抗(EIS)对材料的结构、形貌、成分和电化学性能进行了表征,系统的研究了LaF_3包覆对材料的性能影响。结果表明,LaF_3在Li Ni0.6Co0.2Mn0.2O2材料表明形成了均匀的包覆层,LaF_3包覆后未影响主体材料的晶体结构。LaF_3包覆后的材料倍率性能和循环性能均优于未包覆的原材料。在3.0~4.6 V电压范围和170 m A·g-1的电流密度下循环100周后,包覆量为1.0 wt%的材料容量保持率为84.6%,而未包覆的材料容量保持率仅为66.7%。包覆层的存在避免了电解液和主体材料的直接接触,减少了电解液的氧化和HF的腐蚀,稳定了材料的结构,极大的减小了电极极化程度,从而提高了材料的电化学性能。     

ZnF_2包覆对锂离子电池正极材料LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4性能的影响

采用溶胶-凝胶法制备了LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4正极材料,并利用Zn F2对其表面进行包覆改性。XRD、SEM和TEM测试表明,包覆处理不影响材料的晶体结构,2%(质量分数,以LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4质量计,下同)的Zn F2在LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4表面形成了约7 nm厚均匀包覆层。对未包覆的LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4和1%、2%、3%的Zn F2包覆后的LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4的电化学性能进行了考察,发现Zn F2包覆能够减弱电解液与LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4正极材料之间的相互作用,稳定电极表面,提高材料的电化学性能。其中,2%Zn F2包覆样品表现出最佳的循环性能和倍率性能,0.2C电流倍率下循环200圈后,其放电比容量维持在109.0 m A·h/g,保持率为79.7%;5 C电流倍率下循环500圈后,放电比容量维持在94.2 m A·h/g,保持率为85.6%。     

PVP辅助LiMn_2O_4包覆LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_2正极材料的制备及其电化学性能

采用湿法制备了聚乙烯吡咯烷酮(PVP)辅助尖晶石型LiMn204包覆LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_2复合正极材料(LMO@NCM)。以X射线粉末衍射仪、扫描电子显微镜和透射电子显微镜技术对正极材料的晶体结构、形貌进行表征。采用充放电测试、电化学阻抗谱(EIS)和循环伏安法(CV)研究正极材料的电化学性能。结果表明,乙酸锰添加量为1.0%(质量分数)的LMO@NCM正极材料具有高容量、良好的倍率与循环性能。该样品0.2C首次放电容量达182.7 mAh/g,在0.5C倍率下循环50次后其容量保持率为83.7%。PVP辅助的尖晶石型LiMn_2O_4包覆层提高材料的电子导电率,抑制了电极界面的副反应,进而提高了材料的电化学性能。     

晶粒大小对LiNi_(0.8)Co_(0.2)O_2电极材料性能的影响研究

以Li、Ni和Co等金属离子与柠檬酸和纤维素配位,制成柠檬酸-纤维素前导化合物,再合成不同粒径的LiNi0.8Co_(0.2)O_2材料粉末。通过BET、FTIR和SEM等方法对所制备的LiNi_(0.8)Co_(0.2)O_2材料进行表征分析,探讨了粒径大小对电极材料电化学性能的影响。结果表明:比表面积随粒径的增大而降低,放电电容量随着粒径的减小而增加,放电电容量可达到115.8mAh/g。     

LiMn_2O_4/LiNi_(0.8)Co_(0.15)Al_(0.05)O_2混合正极材料性能研究

将商业化尖晶石材料Li Mn2O4(LMO)和层状三元正极材料LiMn_2O_4/LiNi_(0.8)Co_(0.15)Al_(0.05)O_2(NCA)按照一定比例混合,考察混合工艺对两种电极材料结构和电化学性能的影响。结果表明,球磨后混合材料的粒径减小;同时LMO的引入改善了NCA的循环稳定性和倍率性能,当LMO∶NCA的混合配比为7∶3时,混合材料具有最佳的性能,其50次循环后的容量保留率为94.89%,5 C倍率下的放电容量为90.2 m Ah/g;充放电测试表明球磨混合材料循环性能稳定,50次循环后容量保持率较高;球磨混合也改善了NCA的高倍率性能。     

层状LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2正极材料的Y_2O_3表面包覆

采用沉淀法对层状LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2正极材料进行Y_2O_3表面包覆,采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、电化学交流阻抗(EIS)及恒流充放电对所制备材料的结构、形貌及电化学性能进行表征。结果表明,Y_2O_3均匀包覆在LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2材料的表面,并没有改变材料的晶体结构,且Y_2O_3包覆的正极材料表现出良好的电化学性能。在2.5~4.5 V电压范围和20 mA/g电流密度下,包覆0.5%Y_2O_3材料的首次放电容量190.5 mAh/g,50次循环后,材料的容量保持率达到99.9%,而未包覆材料的首次放电容量略低(187.0 mAh/g),且容量衰减较快,50次循环后,材料的容量保持率仅有92.7%。此外,包覆0.5%Y_2O_3的材料在400 mA/g下放电容量仍有150 mAh/g,表现出优异的倍率性能。     

层状LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2正极材料的Y_2O_3表面包覆

采用沉淀法对层状LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2正极材料进行Y_2O_3表面包覆,采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、电化学交流阻抗(EIS)及恒流充放电对所制备材料的结构、形貌及电化学性能进行表征。结果表明,Y_2O_3均匀包覆在LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2材料的表面,并没有改变材料的晶体结构,且Y_2O_3包覆的正极材料表现出良好的电化学性能。在2.5⁴.5 V电压范围和20 mA/g电流密度下,包覆0.5%Y_2O_3材料的首次放电容量190.5 mAh/g,50次循环后,材料的容量保持率达到99.9%,而未包覆材料的首次放电容量略低(187.0 mAh/g),且容量衰减较快,50次循环后,材料的容量保持率仅有92.7%。此外,包覆0.5%Y_2O_3的材料在400 mA/g下放电容量仍有150 mAh/g,表现出优异的倍率性能。     

纳米SnO_2可控合成及其对LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2电化学性能的影响

采用溶胶法制备Sn(OH)4胶体,以炭载体控制吸附胶体粒径,通过高温烧结制备炭载纳米Sn O2,并通过载体转移技术将纳米Sn O2转移到Li Ni1/3Co1/3Mn1/3O2正极材料表面,考察了合成工艺条件对纳米Sn O2及其前驱体粒径的影响,并对纳米Sn O2修饰的Li Ni1/3Co1/3Mn1/3O2正极材料进行分析。结果表明:在以十二烷基苯磺酸钠为表面活性剂、陈化12 h、添加炭载体的条件下可以有效控制Sn O2前驱体胶体的粒径;Sn O2负载在Li Ni1/3Co1/3Mn1/3O2表面,没有进入Li Ni1/3Co1/3Mn1/3O2材料的结构中,纳米Sn O2提高了Li Ni1/3Co1/3Mn1/3O2的电化学性能;在0.5C、1C、2C、5C下充放电,首次放电容量分别提高了3.75%、0.96%、6.41%、8.71%,1C倍率循环50次之后,容量保持率由71.35%提高至92.14%。     

锂离子电池正极材料LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2的研究进展

锂离子电池正极材料Li Ni1/3Co1/3Mn1/3O2具有比商业化正极材料——LiCoO2更低廉的成本、更低的毒性、更好的热稳定性,近年来受到广大科研工作者的关注。主要介绍了Li Ni1/3Co1/3Mn1/3O2正极材料的合成改性方法及其近年来在电化学性能方面所取得的成果和进展,并简要概括了该材料结构和发展趋势。不断提高Li Ni1/3Co1/3Mn1/3O2正极材料的振实密度以及电化学性能特别是其在高倍率充放电条件下的循环性能将成为相关科研工作者的研究重点。     

碳包覆对LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4电化学性能的影响

以蔗糖为碳源,采用溶液沉积-真空热解法制备了LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4/C复合材料。用热重与差热分析、X射线衍射分析、扫描电镜分析及电化学测试等手段对LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4/C的微观结构、表面形貌和电化学性能进行了研究。结果表明,蔗糖热分解后在LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4颗粒的表面包覆形成了一层无定形碳。无定形碳可以有效阻止LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4颗粒的聚集,增加电极的导电面积,降低电池极化,从而改善LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4的电化学性能。与未包覆的LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4粉末相比,LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4/C复合材料具有更高的可逆容量、更稳定的循环性能和更好的倍率性能。0.2C放电时,LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4/C复合材料的首次放电容量达到144.8mA.h.g-1,经60次循环后平均每次循环的容量损失仅为0.0081%。而1.0C和2.0C放电时,LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4/C复合材料的首次放电容量分别保持在131.9mA.h.g-1和122.4mA.h.g-1。