AlF3包覆锂离子电池正极材料Li1.2(Mn0.54Ni0.16Co0.08)O2的制备、表征及电化学性能（英文）

采用溶胶-凝胶法合成锂离子电池正极材料Li1.2(Mn0.54Ni0.16Co0.08)O2,并用Al F3对这种材料进行表面包覆改性。采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、高分辨率透射电子显微镜(HRTEM)等表征材料的结构和形貌。结果表明,合成的Li1.2(Mn0.54Ni0.16Co0.08)O2具有典型的层状α-Na Fe O2结构,AlF3均匀包覆在Li1.2(Mn0.54Ni0.16Co0.08)O2材料表面,包覆层厚度为5~7 nm。电化学测试表明,包覆Al F3后材料的电化学性能得到提高,在1C倍率下,包覆的AlF3材料的首次放电容量为208.2 m A·h/g,50次循环后容量保持率为72.4%,而未包覆AlF3的材料的首次放电容量和容量保持率分别为191.7 m A·h/g和51.6%。     

V_2O_5包覆对Li_(1.6)(Fe_(0.2)Ni_(0.2)Mn_(0.6))O_(2.6)材料的表面改性（英文）

在采用低温共沉淀-水热-煅烧法合成锂离子电池Fe-Ni-Mn体系正极材料Li1.6(Fe0.2Ni0.2Mn0.6)O2.6的基础上,对合成的材料Li1.6(Fe0.2Ni0.2Mn0.6)O2.6进行V2O5的包覆改性研究,以提高材料Li1.6(Fe0.2Ni0.2Mn0.6)O2.6的首次放电比容量和循环性能。用XRD、SEM、TEM、ICP光谱和恒流充放电测试研究包覆材料的结构和电化学性能。结果表明,V2O5包覆并没有改变材料的晶体结构,只存在于材料的表面,与未包覆的材料相比,V2O5包覆后的材料具有更好的首次放电容量和容量保持率。50周循环后,添加质量分数3%V2O5样品Li1.6(Fe0.2Ni0.2Mn0.6)O2.6的放电比容量可以维持在200.3 mAh/g,大于未添加V2O5样品Li1.6(Fe0.2Ni0.2Mn0.6)O2.6的194.0 mAh/g。CV测试表明,包覆层的存在有效抑制了材料层状结构的转变及电极与电解液的负反应。     

Al2O3包覆LiNi0.03Co0.05Mn1.92O4正极材料的制备及其电化学性能

以Al(NO3)3?9H2O为包覆原料,通过燃烧法制备得到LiNi0.03Co0.05Mn1.92O4@Al2O3正极材料。通过X射线衍射(XRD),场发射扫描电子显微镜(FESEM)和透射电镜(TEM)等表征手段对材料的结构和形貌进行分析,并通过恒电流充放电、循环伏安(CV)、交流阻抗(EIS)等测试分析材料的电化学性能。结果表明,Al2O3包覆没有改变LiNi0.03Co0.05Mn1.92O4的尖晶石型结构,包覆层厚度约10.6nm。LiNi0.03Co0.05Mn1.92O4@Al2O3正极材料电化学性能得到了明显改善,1 C和10 C倍率下初始放电比容量分别为119.9 mAh?g-1和106.3 mAh?g-1,充放电循环500次后容量保持率分别为88.4%和78.2%,而未包覆的LiNi0.03Co0.05Mn1.92O4在1 C和10 C倍率下初始放电比容量分别为121.2 mAh?g-1和104.0 mAh?g-1,500次循环后容量保持率分别为84.1%和67.6%。LiNi0.03Co0.05Mn1.92O4@Al2O3活化能为32.92 kJ?mol-1,而未包覆材料的活化能为36.24 kJ?mol-1,包覆有效降低了材料Li+扩散所需克服的能垒,提高了材料的电化学性能。     

掺F锂离子电池正极材料Li1.03Co0.10Mn1.90FzO4-z的制备及电化学性能

以Li2CO3、Mn2O3、Co2O3及LiF为原料,采用高温固相法合成了掺F的Li1.03Co0.10Mn1.90FzO4?z锂电池正极材料。通过离子发射光谱(ICP)和电位分析法确定了材料的化学组成,用X-射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和电化学测试仪分析了 F 掺杂量对材料结构、形貌和电池性能的影响。结果表明,掺 F 的Li1.03Co0.10Mn1.90FzO4?z正极材料为尖晶石结构,在F掺入量z≤0.10时,随着掺杂量的增加晶胞参数逐渐增加,当F掺杂量继续增加时,晶胞参数的增幅有所减小。适量的F?与金属离子Li+、Co+的复合掺杂提高了材料的放电比容量,同时增强了材料结构的稳定性。电化学性能测试表明,Li1.03Co0.10Mn1.90F0.15O3.85的首次放电比容量达到111.0 mA·h/g,0.2C倍率下30次循环后容量保持率为97.0%。     

Surface Modification of Li1.6(Fe0.2Ni0.2Mn0.6)O2.6 by V2O5- Coating

在采用低温共沉淀-水热-煅烧法合成锂离子电池Fe-Ni-Mn体系正极材料Li1.6(Fe0.2Ni0.2Mn0.6)O2.6的基础上,对合成的材料Li1.6(Fe0.2Ni0.2Mn0.6)O2.6进行V2O5的包覆改性研究,以提高材料Li1.6(Fe0.2Ni0.2Mn0.6)O2.6的首次放电比容量和循环性能。用XRD、SEM、TEM、ICP光谱和恒流充放电测试研究包覆材料的结构和电化学性能。结果表明,V2O5包覆并没有改变材料的晶体结构,只存在于材料的表面,与未包覆的材料相比,V2O5包覆后的材料具有更好的首次放电容量和容量保持率。50周循环后,添加质量分数3%V2O5样品Li1.6(Fe0.2Ni0.2Mn0.6)O2.6的放电比容量可以维持在200.3 mAh/g,大于未添加V2O5样品Li1.6(Fe0.2Ni0.2Mn0.6)O2.6的194.0 mAh/g。CV测试表明,包覆层的存在有效抑制了材料层状结构的转变及电极与电解液的负反应。     

LiMg_(0.03)(Ni_(0.77)Co_(0.1)Mn_(0.1))O_2·B_2O_3球形高镍材料的制备与性能

采用液相共沉淀法制备球形掺镁高镍三元材料前驱体,结合高温固相法制备了氧化硼包覆高镍三元材料LiMg0.03(Ni0.77Co0.1 Mn0.1)O2·B2O3,对样品物理性能、电化学性能及安全稳定性进行分析测定,并对性能改善的机理进行分析。结果表明:通过Mg元素体相掺杂和B2O3表面包覆制备的球形高镍三元材料LiMg0.03(Ni0.77Co0.1Mn0.1)O2·B2O3具有良好的电化学性能和物理性能,对锂负极初始放电容量达到181 m A·h/g,对碳负极300次循环后,放电容量保持率达到92%,压实密度达到3.9 g/cm3。同时,LiMg0.03(Ni0.77Co0.1 Mn0.1)O2·B2O3具有良好的热稳定性和抗过充电的能力,在充电态下热分解温度比未掺杂和未包覆的样品提升12℃。     

Li_(1+x)Ni_(0.166)Co_(0.166)Mn_(0.667)O_(2.175+x/2)正极材料的喷雾干燥法合成及电化学性能

采用喷雾干燥法制备锂离子电池用层状富锂锰基正极材料Li(1+x)Ni0.166Co0.166Mn0.667O(2.175+x/2)(x=0.3,0.4,0.5,0.6),通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、等离子体发射光谱(ICP)、热重-差热分析(TG-DSC)、比表面积、粒度分布和恒流充放电等测试手段对材料的结构、形貌及电化学性能进行表征。结果表明:所制得的富锂锰基正极材料为三方层状结构(mR3)的LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2和单斜层状结构(C2/m)的Li2MnO3组成的固溶体,且具有多孔球形形貌。当x=0.4时,材料具有最优的电化学性能。在2.0~4.8 V电压范围内,25 mA/g电流密度下材料的首次放电比容量高达277.5 mA·h/g,20周循环后容量保持率达95.3%,500 mA/g电流密度下放电比容量仍达192.5 mA·h/g。     

Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)O2/Ag电极材料的制备及电化学性能

以碳酸盐为沉淀剂,采用共沉淀法合成晶型良好的亚微米级Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)O2粉末,并将其与AgNO3复合,采用无电流分解沉积法制备出了Ag表面修饰的Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)O2/Ag电极材料.利用X-射线衍射、扫描电镜及电化学测试等方法表征材料的结构、形貌和电化学性能.结果表明:Ag单质的存在可明显改善Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)O2的电化学性能,尤其是倍率特性,以0.2C、0.5C、1C倍率放电进行测试,经过40次循环后比容量分别为156.2、144.3、137.7mAh·g-1,其容量保持率分别为96.2％、95.3％、93.9％.Ag的表面修饰能使Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)O2电荷转移阻抗大幅度减小,阻抗从65Ω减小到50Ω.     

Zn掺杂对LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2结构与电化学性能的影响

用溶胶凝胶法制备了Li Ni1/3Co1/3-x Mn1/3Znx O2(x=0,1/24,2/24,4/24)锂离子电池正极材料。由X射线衍射和扫描电镜对其分析结果表明,Zn掺杂不改变Li Ni1/3Co1/3Mn1/3O2的α-Na Fe O2层状结构,当掺杂量达到4/24时,杂相产生。电化学研究表明,当Zn掺杂量为2/24时,Li Ni1/3Co1/3Mn1/3O2首次放电容量由未掺杂的169.2 m Ah·g-1降低为160.1m Ah·g-1,但循环性能明显提高,30次循环后的容量保持率由未掺杂的89.2%升至97%。并且在20、40、60和80 m A·g-1不同的电流密度下继续循环20次后,当再次恢复到20 m A·g-1的电流密度时,放电容量可恢复到150.3 m Ah·g-1。     

快速共沉淀过程pH值对Ni_(0.8)Co_(0.1)Mn_(0.1)(OH)_2及LiNi_(0.8)Co_(0.1)Mn_(0.1)O_2性能的影响

采用快速共沉淀法制备Ni0.8Co0.1Mn0.1(OH)2前驱体,利用前驱体与LiOH.H2O的高温固相反应得到锂离子电池层状正极材料LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2,探讨pH值对材料结构和电化学性能的影响。通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和电化学测试对合成样品进行表征。结果表明,pH值为11.00~12.00时,合成的Ni0.8Co0.1Mn0.1(OH)2前驱体均无杂相;pH值为11.50时,合成的前驱体制备出的正极材料具有良好的电化学性能,0.1C倍率下首次放电比容量为192.4 mA.h/g;经过40次循环,容量保持率为91.56%。     

锂离子导体包覆镍锰酸锂正极材料的制备及其电化学性能

采用原位包覆法制备表面包覆Li1.3Al0.3Ti1.7(PO4)3(LATP)的Li Ni0.5Mn1.5O4(LNMO),即LNMO@LATP正极材料。采用X-射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)及电化学测试等手段对其物相结构、表面形貌及电化学性能进行研究。结果表明:LATP以无定型态紧密包覆于Li Ni0.5Mn1.5O4的表面,包覆层厚度约为5 nm。由于LATP包覆层具有保护电极材料表面和提高锂离子导电的双重作用,减少了电极过程的副反应,降低了电化学极化,提供了更多的锂离子扩散通道,导致LNMO@LATP具有比LNMO更稳定的循环性能和更好的倍率性能,特别是在高温的情况下。室温下在0.2C放电时,LNMO@LATP和LNMO的首次放电容量分别为141.5和142.6m A·h/g,经80次循环后,二者放电容量保持率分别达到99.2%和98.0%;而在10.0C放电时,LNMO@LATP和LNMO的首次放电容量分别为93.5和70.6 m A·h/g,经80次循环后,二者放电容量保持率分别达到66.1%和49.5%。当循环温度提高到55℃时,LNMO@LATP和LNMO在0.2C循环80次后的放电容量保持率分别为95.5%和79.2%;而在10.0C放电循环80次后,放电容量保持率分别为88.0%和51.0%。     

V_2O_5包覆Li[Li_(0.2)Mn_(0.54)Ni_(0.13)Co_(0.13)]O_2正极材料的制备及性能（英文）

为了改善富锂正极材料Li[Li_(0.2)Mn_(0.54)Ni_(0.13)Co_(0.13)]O_2电化学性能,采用燃烧法制备出了在Li[Li_(0.2)Mn_(0.54)Ni_(0.13)Co_(0.13)]O_2表面包覆一层不同含量的V2O5材料。利用扫描电镜(SEM),X射线衍射(XRD)和充放电循环测试对材料的形貌结构及其电化学性能进行分析。结果表明,包覆后所有正极材料均具有α-NaFeO_2型层状结构;当包覆量为12%时(质量分数),在2.0~4.8V电压范围内,在0.1C倍率充放电条件下测试,首次放电比容量为301.7mAh.g-1,经过50次循环后容量保持率为78.6%,与未包覆材料相比,首次库伦效率由原来的69.7%提高到81.6%。     

含铝富锂正极材料xLi_2MnO_3·(1-x)LiNi_(0.8)Co_(0.15)Al_(0.05)O_2的制备和电化学性能

通过溶胶-凝胶法合成了含铝富锂正极材料xLi2MnO3·(1-x)LiNi0.8Co0.15Al0.05O2,探讨了化学组分(x=0.5,0.6,0.7,摩尔分数)和煅烧温度(850,900,950℃)对材料形貌、结构和性能的影响。采用XRD、SEM和电池充放电测试仪对材料进行物理表征和电性能测试。结果表明:所制备的材料具有典型的α-NaFeO2层状结构。当x=0.6、煅烧温度为900℃时,所合成的材料具有较好的形貌和优良的电化学性能;在2.0~4.6 V、0.1C充放电条件下,0.6Li2MnO3·0.4Li Ni0.8Co0.15Al0.05O2的首次放电比容量可达229.9 mA·h/g,且首次库仑效率为80.0%;在0.5C倍率下循环100次后,其放电比容量仍为192.7 mA·h/g,容量保持率达83.8%,显示了优良的循环性能。此外,材料显示了良好的倍率性能,在2.0C倍率下,其放电比容量仍为173.1 mA·h/g。     

锂离子电池Li（Ni3／8Co3／8Mn2／8）O2层状正极材料的制备与电化学性能

采用液相共沉淀方法合成锂离子电池用Li(Ni3/8Co3/8Mn2/8)O2正极材料,以XRD、SEM、原子吸收光谱法和电池充放电循环测试方法表征Li(Ni3/8Co3/8Mn2/8)O2粉末的结构和性能.结果表明:900℃焙烧10 h合成的Li(Ni3/8Co3/8Mn2/8)O2粉末样品具有较好的综合电化学性能和良好的六角层状结构,阳离子混合度小,六角晶格有序性高,颗粒为由小晶粒结合而成的多晶体,平均粒径约为4.5 μm,I003/I104为1.25,R值为0.48,首次放电容量为172.9 mA·h/g(2.8～4.5 V,0.1C倍率),0.2C倍率循环20次后电容量为首次循环放电容量的96.1%.     

前处理工艺对Li[Ni1/3Mn1/3Co1/3]O2正极材料结构、形貌和电化学性能的影响（英文）

以[Ni1/3Co1/3Mn1/3]3O4和氢氧化锂为原料,分别采用球磨法和液相法前处理工艺制备层状正极材料Li[Ni1/3Mn1/3Co1/3]O2。采用X？射线衍射（XRD）、场发射扫描电镜（FESEM）、恒流充放电等手段对材料的物理和电化学性能进行表征。结果表明：采用不同前处理工艺制备出的Li[Ni1/3Mn1/3Co1/3]O2材料在结构、形貌和电化学性能上有较大差异;与球磨处理法制备的材料相比,采用液相法前处理工艺制备的Li[Ni1/3Mn1/3Co1/3]O2不但保持了前驱体较好的球形形貌,同时还具有较好的循环稳定性和倍率性能;该样品在20mA/g电流密度下,首次放电容量为178mA·h/g,50次循环后,容量保持率达98.7%;在1000mA/g电流密度下,样品容量为135mA·h/g。     

合成条件对氢氧化物共沉淀法制备锂离子电池层状正极材料Li[Ni_（1/3）Co_（1/3）Mn_（1/3）]O_2的影响

以共沉淀法制备的过渡金属氢氧化物前驱体合成锂离子电池层状正极材料Li[Ni1/3Co1/3Mn1/3]O2。考察氨与过渡金属阳离子的配位效应对Li[Ni1/3Co1/3Mn1/3]O2材料的结构和电化学性能的影响。SEM分析结果表明,当NH3·H2O与过渡金属阳离子的总摩尔比为2.7：1时,获得了分布均一的颗粒为过渡金属氢氧化物共沉淀,合成的Li[Ni1/3Co1/3Mn1/3]O2材料的平均粒径约为500nm,振实密度接近2.37g/cm3,接近商品化的LiCoO2正极材料的振实密度。XRD分析结果表明,合成的Li[Ni1/3Co1/3Mn1/3]O2材料具有六角晶格层状结构。Li/Li[Ni1/3Co1/3Mn1/3]O2电池在2.8-4.5V电压范围内的0.1C倍率测试结果表明,首次放电容量达181.5mA·h/g,0.5C倍率循环50次后的放电容量为170.6mA·h/g。     

初始Li/(Mn+Ni)摩尔比对LiNi0.5Mn0.5O2电化学性能的影响

以Li2CO3,MnCO3和Ni(OH)2为原料,采用一步固相反应制备锂离子电池层状结构正极材料LiNi0.5-Mn0.5O2,采用X射线衍射和扫描电镜对其结构和形貌进行表征,并研究配料时不同初始Li/(Mn Ni)摩尔比(1.0,1.05,1.1,1.2,1.5)对LiNi0.5Mn0.5O2电化学性能的影响。X射线衍射结果表明,在600℃预烧12 h而后800℃烧结24 h的条件下各样品结晶完整,初始Li/(Mn Ni)摩尔比为1.5时样品有未知相杂质生成。扫描电镜分析表明,随着初始Li/(Mn Ni)摩尔比的增大,颗粒团聚加剧。电化学测试结果表明,随着初始Li/(Mn Ni)摩尔比(≥1.05)的提高,初始容量有下降趋势。初始Li/(Mn Ni)摩尔比为1.05和1.1时样品首次放电容量分别为167.0 mA.h/g和147.2 mA.h/g,循环20次后容量保持率分别为88.2%和97.8%。     

高容量正极材料Li[Li0.2Ni0.2Mn0.6]O2的合成及电化学性能

以LiOH.H2O、Ni(OH)2和Mn3O4为原料,采用固相法合成锂离子电池正极材料Li[Li0.2Ni0.2Mn0.6]O2。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)对所得样品的结构和形貌进行表征,并测试了该材料的倍率性能和高低温性能。结果表明:900℃下烧结10 h后可获得晶粒细小均匀的层状Li[Li0.2Ni0.2Mn0.6]O2材料,并具有良好的电化学性能,放电容量最高可达235.9 mA.h/g;在50℃下测试时该材料的放电容量高达284.4 mA.h/g,并表现出良好的循环性能,其倍率性能和低温性能还有待进一步改善。     

CSTR系统制备高性能Ni0.6Co0.2Mn0.2(OH)2及电化学性能研究

采用共沉淀法在CSTR(连续搅拌反应器系统)工艺体系中批量合成出镍钴锰三元氢氧化物前驱体Ni0.6Co0.2Mn0.2(OH)2 (622),掺入适量的Li2CO3高温焙烧后得到锂离子二次电池正极材料Li[Ni0.6Co0.2Mn0.2]O2。使用扫描电子显微镜(SEM)观察样品形貌,X射线衍射仪(XRD)及透射电子显微镜(TEM)分析合成样品的具体结构,充放电循环测试系统测试其电化学性能。SEM测试表明产物为二次粒子团聚而成类球形颗粒;XRD及TEM结果表明合成的样品具有典型的层状α-NaFeO2结构。在电压范围为2.8 V-4.3 V,0.2 C倍率条件下,首次充放电容量分别为206 mAh g-1 和176 mAh g-1,100次循环后容量保持率达到85%。     

热处理过程中锂离子电池正极材料LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2的结构变化及电化学性能

将前驱体Ni0.5Co0.2Mn0.3(OH)2以及前驱体和碳酸锂的混合物分别进行热处理,初步探讨其在高温热处理过程中的结构变化以及热处理方式对材料电化学性能的影响。采用X射线衍射(XRD)、热重-差热分析(TG-DSC)、扫描电镜(SEM)以及恒流充放电测试技术对合成材料物理性能和电化学进行测试和表征。结果表明:前驱体在热处理过程中,其结构经历由Me(OH)2→NiCoOOH→Mn(Ni,Co)2O4的转变过程;而前驱体与碳酸锂的混合物则经历由两相混合物→三元材料+Li2CO3→三元材料的结构转变过程;相比于单一高温平台热处理而言,采用低高温双平台热处理所合成的材料可有效降低阳离子混排,使其具有更好的电化学性能。电化学测试结果表明:在3.0~4.4V电压范围内,其在25℃、0.5C下首次放电比容量为160.5 mA·h/g,60次循环后,容量保持率达98.9%。