以球形α-Ni0.8Co0.2(OH)2制备锂离子电池正极材料LiNi0.8Co0.2O2

LiNio.8Co0.2O2是很有希望取代LiCoO2的新一代锂离子电池正极材料.采用控制结晶法合成球形α-Nio.8Coo.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LiNio.8Coo.2O2粉末.X光衍射分析表明合成的LiNio.8Coo.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LiNio.8Coo2O2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%.     

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.     

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.     

锂离子电池用正极材料LixCo0.8N0.2O2

在控制结晶工艺合成LixCo0.8Ni0.2O2的基础上制备了锂离子电池正极材料LixCo0.8Ni0.2O2。能量散射谱分析结果表明活性材料中Co、Ni元素分布均匀。由于在控制结晶合成的前驱体Co0.8Ni0.2（OH）2中,Co、Ni均匀分布在M（OH）2中的M层,因此可以避免形成一般固溶体发生扩散性重组所需长时间的煅烧过程。扫描电子显微镜分析了表微观形貌的变化。X米衍射分析表明LixCo0.8Ni0.2O2为单一相的α-NaFeO2层状结构,不存在其它杂相;晶胞参数a和c随x变化经历了由小到大再变小的;c/a则经历了一个由大到小再变大的过程。     

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.     

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%。     

纳米磷酸铁包覆锂离子电池正极材料LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2的制备及其电化学性能

为改善LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2正极材料的电化学性能,采用自制的磷酸铁纳米悬浮液,通过共沉淀法在LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2正极材料表面包覆纳米磷酸铁。应用XRD,TG-DTA,TEM等手段表征制备的磷酸铁的结构,形貌和液相状态;通过XRD,SEM,EDS,TEM,ICP,恒流充放电、循环伏安、交流阻抗表征制备的包覆材料的结构、形貌及电化学性能。研究烧结温度和包覆量对LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2正极材料电化学性能的影响。结果表明,热处理温度为400℃,2%(质量分数,下同)磷酸铁包覆能显著地改善LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2正极材料的循环性能和倍率性能。循环伏安和交流阻抗结果显示,包覆磷酸铁后改善了LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2正极材料的可逆性和动力学性能。ICP测试结果表明,磷酸铁包覆层能够有效地降低电解液对正极材料的溶解与侵蚀,稳定其层状结构,从而提高正极材料的电化学性能。     

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。     

冷冻干燥技术制备超微LiNi0.8Co0.2O2粉及其表征

采用冷冻干燥技术成功合成了层状锂离子电池正极材料LiNi0.8Co0.2O2,研究了不同煅烧温度对产物结构、微观形貌以及性能的影响.利用TG-DTA分析、X射线衍射(XRD)、场发射扫描电镜(FESEM)和激光粒度分析仪对前驱体和煅烧样品的热反应、晶体结构、微观形貌和粒度分布等进行了表征.结果表明,煅烧温度对LiNi0.8Co0.2O2晶体结构及材料性能有较大影响.750℃×5h的煅烧条件下制得的LiNi0.8Co0.2O2粉具有纳米级尺寸和窄的粒度分布,该样品的(003)晶面衍射峰强度与(104)晶面衍射峰的强度比I(003)/I(104)为1.51.晶格参数显示制得的LiNi0.8Co0.2O2样品用作锂离子电池的电极,可能会显示出良好的电化学性能.     

熔融盐法合成高密度锂离子电池正极材料LiNi_(0.8)Co_(0.15) Ti_(0.05)O_2

利用低共熔组成的0.38LiOH-0.62 LiNO3混合锂盐体系,与高密度前驱体掺杂Co的Ni(OH)2、TiO2粉末在低温下自混合,无需前期研磨和后续洗涤,直接制备出振实密度达3.17g/cm2的高密度锂离子电池正极材料LiNi0.8Co0.15Ti0.05O2.X射线衍射分析表明合成的LiNi0.8Co0.15Ti0.05O2具有规整的层状α-NaFeO2结构.扫描电镜显示产物颗粒均匀,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,LiNi0.8Co0.15Ti0.05O2良好首次放电比容量达169mAh/g,且具有良好的循环性能.     

锂电池正极材料LiNi_(0.8)Co_(0.2)O_2的制备

用固相烧结合成方法合成了Li离子电池用正极材料LiNi0.8Co0.2O2,试验分析了合成温度、时间、预处理方式和Li/(Ni+Co)摩尔比等因素对产物的结构和性能的影响。通过严格控制各影响因素,制得LiNi0.8Co0.2O2正极材料,其松装密度大于2.0g/cm3,首次放电容量大于160mAh/g。     

六方晶系BaTi_(0.8)Co_(0.2)O_3的新型NTC热敏材料

为研究新型负温度系数(NTC)热敏陶瓷材料,采用以聚乙烯醇为聚合剂的湿化学法制备了BaTi0.8Co0.2O3粉体、用传统烧结方法制得陶瓷材料。通过X射线衍射分析了材料的晶体结构,利用电阻-温度特性测试仪研究了材料的电子导电性随温度的变化特性。结果发现,该材料具有六方晶系结构,电阻-温度特性具有明显的NTC效应。Co的掺入以及形成共面氧八面体使得钙钛矿型BaTiO3基陶瓷形成六方晶系结构;电子受热激活在Co3+/Co2+之间跃迁是材料呈现NTC效应的主要机制。     

动力锂离子电池三元正极材料LiNi_(1-x-y)Co_xAl_yO_2研究进展

锂离子电池三元材料LiNi1-x-yCoxAlyO2(NCA)为目前已经工业化应用的比容量最高的正极材料,具有循环性能好、原材料丰富和成本较低等优势,是一种极具应用前景的锂离子动力电池正极材料。但是,目前各种方法很难制备出纯相结构的LiNi1-x-y CoxAlyO2材料,并且存在首次充放电效率不高、高温稳定性能较差、振实密度低等缺点,制约着该材料的进一步应用和发展。综述了国内外三元材料LiNi1-x-y CoxAlyO2的研究进展,重点介绍了制备方法以及掺杂、包覆和表面处理等改性研究方法,并展望了LiNi1-x-yCoxAlyO2材料的未来应用和发展方向。     

锂离子电池正极材料Li(Ni,Co,Mn)O_2的研究进展

Li(Ni,Co,Mn)O2作为锂离子电池正极材料成为目前国内外研究热点。综述了Li(Ni,Co,Mn)O2正极材料的结构特点,以及近几年国内的研究现状,包括材料的制备与合成方法和表面修饰与掺杂改性。并展望了Li(Ni,Co,Mn)O2正极材料的应用前景。     

锂离子电池正极材料球形LiNi0.7Co0.15Mn0.15O2的制备和性能

采用化学共沉淀法制备球形前驱体Ni_(0.7)Co_(0.15)Mn_(0.15)(OH)_2,将其与LiOH·H_2O充分混合后高温烧结制备出锂离子电池正极材料球形LiNi_(0.7)Co_(0.15)Mn_(0.15)O_2,用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、热重-差热分析(TG/DSC)以及恒电流充放电测试对样品进行表征,研究了烧结温度对产物的形貌和电化学性能的影响。结果表明,在750℃合成的LiNi_(0.7)Co_(0.15)Mn_(0.15)O_2物相单一无杂相,具有标准的α-NaFeO_2晶型,为层状嵌锂复合氧化物。SEM测试显示,产物为球形且球形度较好,颗粒粒度均一,分布较窄,平均粒径在10μm左右。在3.0-4.3 V、0.2C充放电条件下,25℃其初始放电容量高达185.2 mA·h/g,30轮循环后容量保持率达到98.32%。可见球形LiNi_(0.7)Co_(0.15)Mn_(0.15)O_2显示了较高的首轮放电容量以及良好的循环性能,表现出较好的电化学性能。     

不同正极材料及电池安全性能

采用差示扫描量热仪(DSC)分析了不同正极材料LiNi_0.7Co_0.1Mn_0.2O₂和LiNi_0.55Co_0.1Mn_0.35O₂的热稳定性,结果表明,LiNi_0.55Co_0.1Mn_0.35O₂具有更好的热稳定性,说明镍含量越高,正极材料的热稳定性越差。通过扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)分别表征了DSC测试后两种正极材料的形貌和结构变化。其中LiNi_0.7Co_0.1Mn_0.2O₂材料经高温加热后其颗粒明显破碎,XRD结果表明正极材料在高温加热时发生了分解,产生了镍的氧化物。通过加速量热仪(ARC)测试电池热稳定性证明,正极材料的热稳定性差直接导致电池的热稳定性也较差。为了提高电池耐高温安全性能,必须选择热稳定性好的材料。     

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。     

锂离子电池高镍三元正极材料LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2的改性研究进展

高镍三元正极材料LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂(NCM811)具有平台电位高、能量密度大、成本低等优点,在动力锂离子电池市场具有广阔的应用前景。然而,该材料存在阳离子混排、表面不稳定、热稳定性差等缺点,导致电池在使用过程中出现容量衰减快、循环性能差、安全性能低等问题,严重阻碍了其大规模应用综述了NCM811材料的结构特征、存在问题及改性研究进展,重点介绍了离子掺杂、表面包覆、结构设计等改性方法对其电化学性能的影响,并展望了其未来发展趋势和应用前景。     

高致密球形LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2颗粒的合成及性能研究

以氨水为络合剂,NaOH为沉淀剂,通过共沉淀制备了高致密、粒度均匀的球形前驱体Ni0.8Co0.1Mn0.1(OH)2.通过焙烧该前驱体和LiOH.H2O的混合物制备出球形锂离子电池正极材料LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2.采用XRD、SEM、TEM、TGA/DSC以及恒流充放电测试对材料的结构、形貌和电化学性能进行表征.结果表明,球形前驱体是由纳米级一次颗粒团聚形成,而不是晶粒的长大,且反应时间对前驱体的形貌、粒径分布及振实密度有显著影响.750℃焙烧16 h后的正极材料,保持了完好的球形形貌,具有最佳的层状结构和电化学性能,振实密度最大(2.98 g/cm3),首次放电容量为202.4 mAh/g,倍率性能佳,在3C的放电电流下容量为174.1 mAh/g,且循环性能优良,在40次循环以后,放电容量保持率为92.3%.     

二次干燥法制备高密度α-Ni(OH)2

采用二次干燥的化学共沉淀法制备出了高密度α-Ni(OH)2,研究了烘干温度、陈化时间对其晶体结构和振实密度的影响,XRD图谱结果表明,采用该法所制备的一系列Ni(OH)2均为α型结构,其中在120℃烘干,陈化24h的条件下制备的α-Ni(OH)2晶体结构较为完整,并且在该条件下制备出了密度达到1.70g/cm3的α-Ni(OH)2.