锂离子电池正极材料LiNi0.5Mn1.5O4的固相法制备及性能研究

以Ni(CH3COO)2·4H2O和Mn(CH3COO)2·4H2O为原料,分别在400、500℃分解3、7h得到镍锰复合氧化物前驱体,再与锂源Li2CO3混 匀,在800℃煅 烧12h,600℃退 火24h得 到LiNi0.5Mn1.5O4正极材料。XRD、SEM、EIS和恒流充放电 测 试 结 果 表 明,在400℃、7h制 备 的 前 驱 体 与Li2CO3合成的LiNi0.5Mn1.5O4性能最佳。室温下以0.1C倍率充放电,首次放电比容量达到141.5mAh/g,循环30次后容量保持率为98.55%;以1C倍率充放电,首次放电比容量为120.34mAh/g,循环30次后放电比容量为112.09mAh/g。     

LiNi0.5Mn1.5O4高电压正极材料的制备及性能研究

采用液相共沉淀法制备镍锰复合碳酸盐前驱体,650℃煅烧后生成的镍锰复合氧化物与Li2CO3混合,在空气中于750～900℃下煅烧10h,600℃退火10h得到LiNi0.5Mn1.5O4.采用XRD、SEM和恒电流充放电测试等对样品进行了表征.SEM结果表明,合成温度对LiNi0.5Mn1.5O4的表面形貌及粒径有较大影响;XRD结果表明,合成的样品均为纯的立方尖晶石结构.电化学测试结果表明,800℃合成的样品在室温下具有较好的电化学性能:0.1、1、2、4C首次放电容量分别130.24、129.47、115.5、108.05mAh/g,且大倍率下具有较好的循环性能.     

Mo~(6+)掺杂对LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4正极材料脱锂动力学的影响

采用溶胶-凝胶法制备了尖晶石型LiNi0.5Mn1.5O4及其掺杂材料LiMn1.4Ni0.55Mo0.05O4,并采用电化学阻抗(EIS)研究了材料充电态的锂离子嵌脱动力学。结果表明,Mo的掺杂降低了LiNi0.5Mn1.5O4材料的电荷转移电阻,提高了其电导率,进而提高了其动力学性能。Mo掺杂减小LiNi0.5Mn1.5O4材料的SEI膜厚度,有利于锂离子的可逆脱嵌,进而提高了其电化学性能。LiNi0.5Mn1.5O4及其掺杂材料LiMn1.4Ni0.55Mo0.05O4的界面电容(Cdl)值差别不大,说明Mo掺杂后,并没有影响电极材料的表面积或形貌。     

锂离子电池正极材料LiNi0.5Mn1.5O4的固相法制备及性能研究

以Ni(CH3COO)2·4H2O和Mn(CH3COO)2·4H2O为原料,分别在400、500℃分解3、7h得到镍锰复合氧化物前驱体,再与锂源Li2CO3混匀,在800℃煅烧12h,600℃退火24h得到LiNi0.5Mn1.5O4正极材料。XRD、SEM、EIS和恒流充放电测试结果表明,在400℃、7h制备的前驱体与Li2CO3合成的LiNi0.5Mn1.5O4性能最佳。室温下以0.1C倍率充放电,首次放电比容量达到141.5mAh/g,循环30次后容量保持率为98.55%;以1C倍率充放电,首次放电比容量为120.34mAh/g,循环30次后放电比容量为112.09mAh/g。     

碳酸盐溶胶-凝胶法制备锂离子电池正极材料LiNi0.5Mn1.5O4

以聚丙烯酸和碳酸盐(Li:Ni:Mn＝1.05:0.5:1.5)为主要原料,用溶胶-凝胶法合成了LiNi0.5Mn1.5O4.用X射线衍射、DSC-TGA、SEM和恒电流充放电技术研究了工艺条件对材料结构、微观形貌和电化学性能的影响.碳酸盐溶胶-凝胶法可以制备单相尖晶石结构LiNi0.5Mn1.5O4,其放电比容量高达134 mAh/g,经45次循环后仍然可保持初始放电容量的98%.     

锂离子电池正极材料LiNi0.5Mn1.5O4的研究现状

锂离子二次电池的研究不断深入,高电位正极材料的研究正日益受到重视。新型锂离子电池正极材料LiNi0.5Mn1.5O4嵌锂电位高达4.7V,能量效率高,循环性能好,在电动汽车、航空航天等领域具有良好的发展前景。综述了LiNi0.5Mn1.5O4的制备方法及近年来在提高其电化学性能方面的研究进展。     

5V锂离子电池正极材料LiNi0.5Mn1.5O4改性研究现状

近年来,研究人员发现过渡金属掺杂尖晶石材料LiMxMn2-xO4(M=Ni,Co,Cr,Cu,Fe,Al),放电平台可以达到5V左右.在这些材料中,由于LiNi0.5Mn1.5O4具有相对较高的容量,放电平台维持在4.7V,而备受关注.但是LiNi0.5 Mn1.5O4仍然存在结构不稳定、容量衰减比较严重等问题,研究人员通过掺杂金属离子或者取代部分氧来提高材料性能,以及通过包覆来减少材料与电解液的接触.综述了近年来为进一步提高LiNi0.5Mn1.5O4电化学性能而对其进行改性的一些研究成果.     

5V正极材料LiNi0.5Mn1.5O4-xFx的高温固相法制备与表征

通过高温固相法合成了5V正极材料LiNi0.5Mn1.5O4-xFx(x=0、0.025、0.05、0.075和0.1),采用XRD、SEM、电化学阻抗谱(EIS)及充放电测试探讨了煅烧温度与F掺杂量对产品结构与性能的影响。XRD与SEM分析结果表明,产品相纯度、晶粒发育、颗粒形貌大小主要受煅烧温度与F掺杂量的影响。掺杂量x为0.05～0.075,且煅烧温度为850℃时,所制产品为纯尖晶石相,晶粒发育完善,粒径大小适中且分布均匀。电化学测试结果显示,所有样品都表现出较好的循环稳定性,但F掺杂提高了LiNi0.5Mn1.5O4的容量与倍率特性。其中,F掺杂量x=0.05的样品具有最小的膜阻抗和电荷传递阻抗,表现出较高的容量与最佳的高倍率性能,其0.2C放电容量为128.5mAh.g-1,循环40周后其2C容量仍达0.2C容量的93.8%。未掺杂样2C容量只有0.2C容量的71.8%。     

高电压尖晶石LiNi0.5Mn1.5O4正极材料的研究进展

尖晶石LiNi0.5Mn1.5O4锂离子电池正极材料具有高的放电电压,高的能量密度,优异的倍率性能和循环性能的优势,极有可能成为下一代的锂离子电池正极材料。阐述了锂离子电池正极材料5V尖晶石LiNi0.5Mn1.5O4的结构、主要制备方法,介绍了离子掺杂、表面包覆等提高材料结构稳定性,改善高温高倍率循环性能的改进手段,并简述了此材料的产业化现状,展望了发展前景。     

锂离子电池正极材料LiNi0.5Mn1.5O4的制备及性能研究

以Li(CH3COO).2H2O、Ni(CH3COO)2.4H2O、Mn(CH3COO)2.4H2O和H2C2O4.2H2O为原料,聚乙二醇20000为分散剂,采用化学合成法制备了具有立方尖晶石结构的锂离子电池正极材料LiNi0.5Mn1.5O4。通过XRD、SEM和充放电测试对样品进行表征。850℃下焙烧制备的LiNi0.5Mn1.5O4样品电化学性能最佳,在3.5～4.9V电压范围内以0.2、0.5、1、2和5C充放电,其首次放电比容量分别为132.9、117.3、111.2、104.8和91mAh/g,20次循环后容量保持率分别为93.2%、98.9%、97.4%、97.3%和95.5%。     

高电压尖晶石LiNi0.5Mn1.5O4材料研究进展

目前,锂离子电池以其低自放电率、高比能量、无记忆效应等优点,广泛应用于便携式电子设备和其他高能量设备,如电动车和储能电站等。在诸多正极材料中,尖晶石锰酸锂（LiMn2O4）以其低成本、无毒、高能量密度受到了广泛的关注,     

Mn掺杂Li3Fe2(PO4)3正极材料的制备与表征

通过固相反应法合成出Li3+xFe2-xMnxn(Po4)3(x-0～O.1)、Li3Fel.ω5Mn0.05(PO4)3和Li2.95Fe1.ωMnoN.05(PO4)3正极材料.采用行星式球磨方法,均匀混合正极材料和导电乙炔黑以提高活性材料的电子导电率和降低颗粒尺寸.Mn掺杂的Li3Fe2(PO4)3样品的恒电流充放电测试和伏安循环测试(2～4V)发现,所有样品中Fe3+/Fe2+氧化还原电对均有两个稳定的充放电平台(2.8、2.7V)、Li3+,Fe2-xMnxII(PO4)3和Li3Fe1.95Mn0.05(PO4)3中Mn3+/Mn2+电对的充放平台位于3.5V左右.不同价态Mn的掺杂均可明显提高正极材料的电化学性能,其中Mn掺杂样品的电化学性能最好,其中Li3.05Fel.95MnⅡ0.05(PO4)3/C的C/20和C/2恒流放电比容量分别可达11O和66mAh/g.     

溶胶-凝胶法制备锂离子电池正极材料LiNi0.05Mn1.95O3.95F0.05及其电化学性能

采用溶胶凝胶法合成了不同温度下的锂离子电池正极材料LiNi0.05Mn1.95O3.95F0.05.使用X射线衍射对合成材料的结构进行了表征.考察烧结温度对其结构及电化学性能的影响.随着烧结温度的升高,尖晶石型结构越来越完整,初始放电比容量增大,但循环性能却逐渐变差.在750℃T烧结温度12h得到了性能较好的LiNi0.05Mn1.95O3.95F0.05,首次放电比容量为109.7mAh/g,50次循环后,其放电比容量仍保持在101.6mAh/g,适合作为锂离子电池的正极材料.     

Ni2+掺杂对LiFePO4正极材料电化学性能的影响

采用固相反应法在惰性气氛下合成了橄榄石型LiFePO4及其Ni2+掺杂正极材料,采用XRD,SEM和充放电等方法对目标材料进行了表征.XRD分析表明,掺杂少量Ni2+后的LiFePO4晶体结构并未发生变化;SEM观察发现,掺杂后,样品的粒径变小;充放电测试得出,比未掺杂的LiFePO4具有更好的电化学性能,首次放电比容量达145 mAh·g-1,高于纯的LiFePO4正极材料的容量90 mAh·g-1,经100次循环后掺杂Ni2+的LiFePO4和LiFePO4样品的容量保有率分别为91%和53%.     

还原剂水合肼对LiNi0.5Mn1.5O4结构及性能的影响

在用二次干燥共沉淀法制备锂离子电池正极材料LiNi0.5Mn1.5O4的前驱体时,加入还原剂水合肼,对前驱体进行还原处理,进而对比还原处理与不加还原剂的样品在结构和电化学方面的区别。实验结果发现,还原处理的前驱体所制备的LiNi0.5Mn1.5O4的充放电比容量远高于不加还原剂的样品,而且还原处理的前驱体所制备的正极材料在高温条件下(55℃)电化学性能保持较好,50次充放电循环后容量保持率更高。X粉末衍射(XRD)和扫描电镜测试结果表明,用还原剂水合肼处理的前驱体所合成的样品具有较好的结晶度,晶粒呈规则的八面体形貌,杂质含量很少;而未处理的前驱体所合成的样品则含有少量的杂质,结晶度较差。研究结果表明,添加还原剂水合肼对所制备的LiNi0.5Mn1.5O4正极材料的结构和性能有较好的促进作用,对进一步的改性研究具有重要的指导意义。     

LiNi3／sCo2／8Mn3／8O2正极材料氟掺杂改性研究

以共沉淀氢氧化物为前驱体制备了F^-掺杂化合物LiNi3／8CO2／8Mn3／8O2-yFy(y：0,0．05，0．10，0．20)，采用XRD、XPS、SEM、循环伏安(CV)、充放电测试、DSC等表征了其结构与性能．结果表明，F^-掺杂置换部分O^2-生成固溶体，不改变样品中过渡金属离子的价态．F^-掺杂量y为0．05、0．10时，比容量不受影响，但在充放电过程中ch方向膨胀率由未掺杂样的2．06％分别下降至1．017％、1．018％，改善了其结构稳定性与循环寿命，30周后容量保持率分别达97．5％、96．2％；而y增至0．20时，离子混乱度升高，且颗粒间烧结过于严重，内阻增加，使容量与循环特性再度恶化．F^-掺杂还促进材料烧结，使该材料粒径通过粉碎分级控制成为可能，有利于该材料电极的制备．另外，F^-掺杂也使LiNi3／8CO2／8Mn3／8O2热稳定性得到一定程度改善．     

锂离子电池正极材料LiNi0.5FexMn1.5-xO4的电化学性能

以醋酸锂、醋酸锰、醋酸镍、草酸铁为原料,采用溶胶凝胶法制备出了4.6 V高电位材料LiNi0.5-FexMn1.5-xO4。合成化学计量比为n(Li)∶n(Mn)∶n(Ni)∶n(Fe)=1.3∶1.5-x∶0.5∶x(x=0,0.02,0.03,0.04)。在空气条件下于450℃下煅烧6h,再于800℃下烧结18h。对合成的材料用X射线衍射仪分析晶体结构和用扫描电镜(SEM)观察微观形貌,对电池进行首次充放电测试和循环效率测试。实验结果表明,LiNi0.5FexMn1.5-xO4三元正极材料为立方晶系,Fd3m空间群。以其为正极材料组装的锂离子电池在x=0.03时,充放电比容量为126mA·h·g-1。     

LiNi1-xCoxO2正极材料的合成与电化学性能研究

以Ni1-xCox(OH)2和LiOH·H2O为原料,采用软化学法在空气气氛中于700℃煅烧16h合成出层状LiNi1-xCoxO2正极材料,研究了不同掺钴量对材料的结构和电化学性能的影响,并用XRD及电性能测试考察了所得材料的结构与电化学性能.结果表明:低掺钴量(x≤0.1)时易生成无电化学活性的Li2Ni8O10化合物,高掺钴量(0.2≤x≤0.4)可促进LiNi1-xCoxO2层状结构的生成,有效减少阳离子混排及非化学计量产物的生成.电性能测试结果表明,掺钴量为0.3时的样品LiNi0.7Co0.3O2表现出最好的电化学性能,首次放电容量为172.5mAh/g,40次循环容量保持率达95%,显示较好的循环稳定性.