锂离子电池正极材料LiNi0.8Co0.15Mo0.05O2的制备与性能

利用具有低共熔组成的LiOH-LiNO3混合锂盐体系,与高密度前驱体混合,经3阶段恒温烧结制备出高密度锂离子电池正极材料LiNi0.8Co0.15Mo0.05O2。X射线衍射分析表明合成的材料具有规整的层状α-NaFeO2结构。SEM显示材料的颗粒均匀。电性能测试表明,在0.2C放电倍率和3.0～4.3V的电压范围内,LiNi0.8Co0.15-Mo0.05O2首次放电比容量达175mAh/g,且具有良好的循环性能。     

锂离子电池正极材料LiNi_(0.4)Mn_(0.4)Co_(0.2)O_2的草酸共沉淀合成

以NiSO_4·6H_2O、MnSO_4·H_2O、Co(NO_3)_3·6H_2O和LiNO_3为原料,通过草酸共沉淀法合成了锂离子电池正极材料LiNi_(0.4)Mn_(0.4) Co_(0.2)O_2。采用SEM、XRD和充放电试验对合成样品进行了表征。研究了合成温度、合成时间以及锂过量对合成产物结构的影响。实验结果表明,采用草酸共沉淀法合成LiNi_(0.4)Mn_(0.4)Co(0.2)O_2的最佳条件为:将共沉淀合成的掺钴Ni-Mn复合草酸盐与LiNO_3的混合物于850℃煅烧20h,锂过量10%(摩尔分数)。合成的LiNi_(0.4)Mn_(0.4)Co(0.2)O_2具有α-NaFeO_2型层状结构和良好的电化学性能,在2.5～4.35V的首次放电比容量达到158.7mAh/g,经20次循环后放电比容量稳定在145mAh/g左右。     

以球形α-Ni_(0.8)Co_(0.2)(OH)_2制备锂离子电池正极材料LiNi_(0.8)Co_(0.2)O_2

ＬｉＮｉ０．８Ｃｏ０．２Ｏ２是很有希望取代ＬｉＣｏＯ２的新一代锤离子电池正极材料．采用控制结晶法合成球形 α－Ｎｉ０．８Ｃｏ０．２（ＯＨ）２为前驱体,与 ＬｉＯＨ·Ｈ２Ｏ混合,在７００℃通Ｏ２热处理４ｈ合成锂离子电池正极材料ＬｉＮｉ０．８Ｃｏ０２Ｏ２粉末．Ｘ光衍射分析表明合成的ＬｉＮｉ０．８Ｃｏ０．２Ｏ２粉末结晶良好,具有规整的α－ＮａＦｅＯ２层状结构．扫描电镜分析表明粉末颗粒呈球形,粒径约８μｍ．粉末的流动性好,堆积密度高．充放电测试表明,合成的 ＬｉＮｉ０．８Ｃｏ０．２Ｏ２正极材料具有优良的电化学性能：首次充电比容量为１９７ｍＡｈ·ｇ－１,放电比容量为１７４ｍＡｈ·ｇ－１,１０次充放电循环后保持初始放电比容量的９６．６％．     

熔融盐法合成锂离子电池正极材料的研究进展

熔融盐法是利用熔融盐作反应物或兼作熔剂,在固液态间进行反应,可以有效降低反应温度和缩短反应时间,合成出符合计量比以及结晶发育良好的正极材料,是一种合成锂离子正极插层材料的新的有效方法.就国内外采用熔融盐法合成锂离子电池正极材料的现状,结合我们的研究情况进行了综述.     

熔融盐法合成镍系锂离子电池正极材料的研究进展

熔融盐法是利用熔融盐作反应物或兼作熔剂,在固液态间进行反应,可以有效降低反应温度和缩短反应时间,合成出符合计量比以及结晶发育良好的正极材料,是合成锂离子正极插层材料一种新的有效的方法.分析了镍系锂离子电池正极材料的结构特点和现阶段存在的问题,并就近年来国内外关于采用熔融盐法合成镍系锂离子电池正极材料的现状,结合实际的研究情况进行了综述.     

高密度锂离子正极材料前驱体Ni0.8Co0.2(OH)2的制备

采用二次干燥的化学共沉淀法制备出了高密度锂离子正极材料前驱体Ni0.8Co0.2(OH)2,研究了反应物浓度、反应温度、滤饼含水量、以及烘干方式等因素对振实密度的影响.实验结果表明:反应温度保持50℃,NiSO4浓度为1.66mol/L,并且控制一定的滤饼含水量,可得到振实密度为2.23g/cm3的非球形Ni0.8Co0.2(OH)2粉末.XRD分析表明,采用该法所制备的一系列Ni0.8Co0.2(OH)2均为六方层状的β型结构,并且晶体结构规整.充放电测试表明以此高密度前驱体Ni0.8Co0.2(OH)2与LiNO3反应制得的LiNi0.8Co0.2O2材料具有良好的电化学性能.     

高密度锂离子电池正极材料LiNi0.8Co0.2O2合成的研究

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混合经两个恒温阶段烧结(600℃恒温6h、800℃恒温24h)得到高密度LiNi0.8Co0.2O2.探讨了锂源、镍源、合成温度、合成时间等因素对产品的影响,从而优化了LiNi0.8Co0.2O2的合成工艺.所得非球形LiNi0.8Co0.2O2 粉末振实密度高达3.24g/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,预示着材料具有良好的电化学性能.     

柠檬酸盐法制备纳米晶SrCe_(0.95)Yb_(0.05)O_3-α

用柠檬酸盐法合成了超细的SrCe0 .95Yb0 .0 5O3 α粉体。使用TG ,DTA ,XRD ,TEM测试手段 ,对试样的特性进行了表征 ,由TEM知团粒粒径范围在 40～ 6 0nm ,由XRD计算出原始晶粒的精确尺寸 14.78nm     

熔融盐法合成锂离子电池正极材料LiNiO2的研究

在空气气氛中,采用熔融盐法制备出了锂离子电池正极材料LiNiO2.差热-热重曲线分析表明:629℃就已经反应完全.XRD分析表明:700℃反应26h制得的LiNiO2具有最完整的层状结构.电性能测试表明所得正极材料放电比容量较好.     

高密度锂离子电池正极材料LiNi0.8CO0.2O2的合成与表征

利用低共熔混合物LiNO3-LiOH为锂盐,与高密度前驱体Ni0.8CO0.2(OH)2混合烧结制备出了高密度锂离子电池正极材料LiNi0.8Co0.2O2.探讨了合成温度、合成时间等因素对产品的影响.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,充放电测试表明在3.0～4.3V的电压范围内,首次放电比容量可达168mAh/g,充放电效率为95%.结果表明采用该工艺可以制备出电化学性能良好的高密度LiNi0.8Co0.2O2正极材料.     

锂离子电池正极材料LiNi0.8Co0.15Al0.05O2的制备与性能

采用共沉淀法制备粒径10 μm左右的前驱体Ni_0.8Co_0.15Al_0.05（CO₃）_x（OH）_y,然后采用该前驱体和LiOH·H₂O成功制备了锂离子电池正极材料LiNi_0.8Co_0.15Al_0.05O₂（LiNCA）,并详细研究了煅烧氛围、煅烧温度和煅烧方式等条件对LiNCA电化学性能的影响。研究表明,在O₂中煅烧获得的LiNCA放电容量达到170 mAh·g^-1,50次循环后容量保持率达到95%,性能明显优于空气氛围中煅烧得到的LiNCA。在O₂氛围下,700~750℃温度范围煅烧得到的LiNCA性能最好,煅烧温度过高或过低,LiNCA性能均明显下降。将前驱体在O₂氛围中450℃条件预煅烧,然后与LiOH·H₂O在700~750℃混合煅烧的煅烧方式,得到的LiNCA放电容量明显提高,可达190 mAh·g^-1。     

硅烷偶联剂表面处理对LiNi0.8Co0.15Al0.05O2结构和性能的影响

用硅烷偶联剂加热分解的简便方法对锂离子电池正极材料LiNi_0.8Co_0.15Al_0.05O₂(NCA)的表面进行处理, 利用XRD结合Rietveld精修、SEM、TEM、DSC、EIS和恒流充放电等方法对材料进行表征。结果显示, 硅烷偶联剂经450℃加热分解后得到的非晶态SiO₂均匀包覆在材料表面, 包覆不改变 NCA的晶体结构, 但明显改善了材料性能。在60℃环境中, 0.2C、1C下包覆材料(简写为a-NCA)的放电比容量分别为176.4、158.9 mAh·g^-1, 高于NCA的174.2、153.8 mAh·g^-1; 50周循环后a-NCA的容量保持率为91.4 %, 远高于NCA的86.5 %; 同时, 经包覆后材料的热稳定性大幅度提高。其原因是包覆层抑制了NCA在循环过程中与电解液发生副反应, 有效降低了离子迁移的界面膜电阻, 并抑制了晶体结构变化。     

Boosting Cell Performance of LiNi0.8Co0.15Al0.05O2 via Surface Structure Design

Although the high energy density and environmental benignancy of LiNi_0.8Co_0.15Al_0.05O₂ (NCA) holds promise for use as cathode material in Li‐ion batteries, present low rate capabilities, and fast capacity fade limit its broad commercial applications. Here, it is reported that surface modification of NCA cathode (R‐3m) with 5 nm‐thick nanopillar layers and Fm‐3m structures significantly improves electrode structure, morphology, and electrochemical performance. The formation of nanopillar layers increases cycling and working voltage stability of NCA by shielding the host material from hydrofluoric acid and improves structural stability with the electrolyte. The modified NCA cathode exhibits an enhanced 89% capacity retention at a rate of 1 C over that of pristine NCA (75.2%) after 150 cycles and effectively suppresses working voltage fade (a drop of 0.025 V after 300 cycles) during repeated charge–discharge cycles. In addition, the diffusion barrier of Li ions in NCA crystals at 0.80 V is noticeably smaller than that of Li ions in pristine NCA (0.87 eV). These findings demonstrate that this unique surface structure design considerably enhances cycle and rate performance of NCA, which has potential applications in other Ni‐rich layered cathode materials.     

洗涤和热处理对LiNi0.8Co0.15Al0.05O2正极材料结构和电化学充放电性能的影响

用去离子水将原始的LiNi_0.8Co_0.15Al_0.05O₂正极材料进行洗涤并分别在不同温度下处理相同的时间, 讨论了LiNi_0.8Co_0.15Al_0.05O₂正极材料结构、形貌以及电化学充放电性能的变化, 同时探讨了洗涤和热处理对材料结构、电化学充放电性能以及倍率性能影响的机理。XRD分析表明: 在洗涤和热处理之后, LiNi_0.8Co_0.15Al_0.05O₂正极材料的I₍₀₀₃₎/I₍₁₀₄₎比值以及晶胞体积均有变小; 傅里叶红外光谱分析表明: 在洗涤和热处理之后, LiNi_0.8Co_0.15Al_0.05O₂正极材料中形成了碳酸锂、镍化合物杂质及其相关变化。同时对洗涤和热处理前后LiNi_0.8Co_0.15Al_0.05O₂正极材料容量和倍率性能进行测试。容量测试结果表明: 原始样品以及处理后样品在30圈循环之后容量保持率分别为88.87%、 87.21%、85.43%和87.80%。     

氢氧化物共沉淀法合成LiNi_(0.4)Co_(0.2)Mn_(0.4)O_2及其性能研究

以氢氧化物共沉淀法合成了Ni0.4Co0.2Mn0.4(OH)2前驱体,然后以Ni0.4Co0.2Mn0.4(OH)2和LiOH为原料,合成出了层状结构的锂离子电池正极材料LiNi0.4Co0.2Mn0.4O2.通过XRD、SEM和电化学测试对LiNi0.4Co0.2Mn0.4O2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合成的样品粒度大小分布比较均匀,以0.2C充放电,其首次放电容量为148mAh·g-1,循环30次后容量为136mAh·g-1.     

低温共熔盐法制备LiNi_(0.8)Co_(0.2)O_2的结构与电化学性能

低温共熔盐0.434LiNO3-0.266LiOH·H2O-0.3CH3COOLi·2H2O在80～90℃范围实现很好的熔融态。采用这种低温共熔盐制备出了锂离子电池正极材料LiNi0.8Co0.2O2,XRD检测显示材料结晶度高,具有规整的层状α-NaFeO2结构,SEM扫描显示样品形貌均一,颗粒大小均匀。充放电测试表明,材料具有良好的电化学性能,在2.8～4.3V电压范围0.2C首次放电比容量为174.1mAh/g,循环20次后容量保留95%。     

以Ni-Mn水滑石为前驱体制备LiNi_(0.5)Mn_(0.5)O_2及锂过量对其性能的影响

以共沉淀法制得的前驱体与LiOH混合,在空气中800℃烧结12h得层状结构正极材料LiNi0.5Mn0.5O2X射线衍射结果表明,前驱体为层状镍锰水滑石结构;各LiNi0.5Mn0.5O2样品结晶完整但均有少量Li2MnO3杂质,且锂过量25%还有不明杂质生成.扫描电镜分析表明:前驱体为多孔隙的蜂窝结构;随着掺锂量的增加,LiNi0.5Mn0.5O2样品团聚加剧.电化学测试结果表明:在2.5～4.5V范围内,锂过量10%所合成样品首次放电容量最高,达181.2mAh/g;锂过量20%所合成样品循环性能最好,首次放电容量为172.8mAh/g,循环30次容量保持率为97.7%.