日本开发高安全性的高放电容量镍酸锂正极材料

日本JFE MINERAL公司开发出既具有高的放电容量又安全的锂离子电池用镍酸锂正极材料。新产品的放电容量为181mAh／g，比目前使用的钴酸锂高20％以上，且安全性能优异。镍酸锂正极材料放电容量虽大，但由于安全性较差，以前一直没有正式批量生产。     

有机聚硫化物正极活性材料的高放电比容量现象

以聚六硫蒽为正极活性材料制作正极，锂片为负极，双三氟甲基磺酰亚胺锂为电解质，有机醚为溶剂，组装锂电池。活性材料的放电比容量最高达1236mAhg^-1；放电电压3．5—2．5V，放电比容量在前20周下降较快，至第20周时为600mAh／g。以后下降速度减慢，到50周时仍有比容量411mAh／g，库仑效率大于90％。这种实际放电容量远高于理论放电容量的现象还未见过文献报道。     

层状锰酸锂正极材料的掺杂改性及性能

采用溶胶-凝胶法制备层状LiMnO2的正极材料，并对其进行不同比例的过渡元素钴镍镧铈掺杂改性。用XRD以及SEM对其进行物相和表面形貌的分析，同时用锂离子电池模具装配电池以及进行恒电流充放电、循环伏安等电化学测试，分析了掺杂元素对其电化学性能的影响。XRD分析结果表明所合成的锰酸锂材料呈斜方晶系，SEM形貌显示产物为明显的层状结构，循环充放电测试结果表明掺杂2％Ni2％Co6％Ce的层状锰酸锂正极材料的初次放电比容量为161．8mAh／g，循环稳定性较好：而掺杂了6％Co4％La的层状锰酸锂正极材料的初次放电容量为111．5mAh／g，表现了很好的电化学性能。     

高温固相合成锂锰氧正极材料LiMn0.9Mo0.1O2及其电化学性能测试的研究

利用高温固相分段加热法合成锂锰氧正极材料LiMn0.9Mo0.1O2,并对其进行了常温充放电、循环伏安、交流阻抗、电镜扫描等电化学性能测试。在2.0～4.3V电压范围内,其首次充电容量为160mAh/g,放电容量为158mAh/g;经10次充放电循环后,其充电容量为156mAh/g,放电容量为155mAh/g(对极为锂片);经SEM检测,该正极材料主要为正交型锂锰氧化物。     

锂硫电池石墨烯/硫复合正极材料的制备及其电化学性能

以经活化处理的石墨烯(AG)为主体材料, 通过化学还原法制备了石墨烯负载硫的复合正极材料AG/S。SEM、EDX和TEM测试结果表明经活化处理后形成手风琴结构的AG, 有利于电解液的浸润; 活性物质硫均匀地负载在AG表面, 同时沉积在AG的层间。电化学测试表明: 在400 mA/g电流密度下, AG/S复合正极材料首次放电比容量为1452.9 mAh/g, 经过200次循环之后, 放电比容量仍保持在909.7 mAh/g; 在1000 mA/g电流密度下, AG/S复合材料首次放电比容量为1309.9 mAh/g, 经过200次循环之后, 放电比容量仍保持在717.1 mAh/g。AG/S复合正极材料的倍率性能、库仑效率和循环性能优异, 这得益于小尺寸的硫在材料中均匀分布, 活化石墨烯优良的导电性以及其结构对硫的固化作用。     

锰基锂正极材料Li_(1.2)Ni_(0.13)Co_(0.13)Mn_(0.54)O_2的制备与电化学特性研究

对掺杂镍(Ni)和钴(Co)固体物质锰基锂正极材料进行研究,采用高温固相合成法制得锰基锂正极材料Li_(1.2)Ni_(0.13)Co_(0.13)Mn_(0.54)O_2,采用X射线衍射仪分析该合成材料在不同恒定温度煅烧下的晶体结构和材料表征,采用高精度电池测试仪测试电池的电化学特性。测试结果表明,锰基锂正极材料Li_(1.2)Ni_(0.13)Co_(0.13)Mn_(0.54)O_2为六方晶系,α-NaFeO2结构,R3m空间群,结晶程度极高,结构稳定性很好。锰基锂正极材料Li_(1.2)Ni_(0.13)Co_(0.13)Mn_(0.54)O_2的充电平台和放电平台分别为4.2V和3.2V,在0.1C倍率下,充电比容量高达约370mAh/g,放电比容量高达约325mAh/g,在不同倍率下经过10次循环后其比容量保持稳定。     

石墨烯/富锂三元正极复合材料的制备及电化学性能研究

通过水热法制备了石墨烯包覆量不同的石墨烯/富锂三元正极复合材料。采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜和电化学交流阻抗等对包覆后富锂三元正极复合材料的物相结构、形貌及电化学性能进行了研究。结果表明:石墨烯包覆量为2%(质量分数)时,包覆效果较好,石墨烯/富锂三元正极复合材料首次库仑效率为89.6%,比富锂三元正极材料提高了17.16%,放电比容量为226.41mAh/g,比原材料提高了21.38mAh/g;以0.5C循环100次后石墨烯/富锂三元正极复合材料放电比容量可保持在154mAh/g,容量保持率为88%,比富锂三元正极材料提高了5.3%;石墨烯/富锂三元正极复合材料阻抗为75Ω,比富锂三元正极材料阻抗低50Ω。     

大容量VB2-空气电池负极材料的制备与性能

VB₂因具有超高理论比容量(4060 mAh/g)而成为具有发展潜力的空气电池负极材料。实验以VB₂为负极活性物质, Ni为导电剂, NH₄HCO₃为造孔剂, 采用粉末冶金方法制备了大容量VB₂-空气电池用多孔负极片, 并探讨了负极片孔隙度对负极所组装空气电池放电性能的影响规律。结果表明, 所制备的多孔VB₂负极片放电性能优异, 放电比容量可以达到3216~3463 mAh/g范围内; 多孔VB₂负极片放电容量、比容量、库伦效率和比能量均与孔隙度密切相关。当添加15wt%NH₄HCO₃造孔剂时, 烧结制备的多孔VB₂负极片的孔隙度为60.91%, 此时VB₂-空气电池放电性能最优: 放电容量为7792 mAh, 放电比容量为3463 mAh/g, 库伦效率为85.30%, 放电比能量为2370 mWh/g。     

掺杂聚苯胺锂电池正极材料的性能研究

用化学氧化聚合制备了十二烷基苯磺酸(DBSA)掺杂的导电聚苯胺(PANI)材料,采用恒流充放电、循环伏安和交流阻抗等电化学方法对其作为锂离子电池正极材料的电化学性能进行了研究,并利用红外光谱对聚合物循环前后的结构进行表征.结果表明,聚苯胺正极具有较高的放电容量,首次放电容量达63.3mAh/g,20次充放电循环后保持在48.5mAh/g.循环伏安曲线及交流阻抗谱表明聚苯胺具有较好的电化学活性.红外光谱测试表明,聚苯胺正极在20次充放电循环后结构基本保持不变.     

锂离子电池富锂锰基氧化物正极材料的制备及其性能

本研究以硝酸锰、硝酸镍、硝酸钴、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和碳酸钠为原料,通过化学共沉淀法结合微波化学快速水热合成法制备了富锂锰基正极材料Li_(1.2)Mn_(0.58)Ni_(0.18)Co_(0.04)O_2。对正极材料进行了包括电化学性能表征等测试其结构和形貌表征,研究结果表明采用此方法制备的富锂锰基层状复合氧化物正极材料Li_(1.2)Mn_(0.58)Ni_(0.18)Co_(0.04)O_2为空心结构,产物结晶性良好,粒径分布均匀,形貌规则,电化学活性高。在20mA/g下首次放电比容量为275.8mAh/g,在200mA/g下放电比容量为210mAh/g,40mA/g循环100次容量保持率高达91.8%。     

不同沉淀剂对所制备的LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2正极材料性能影响的研究

采用共沉淀-高温固相烧结法,控制合成条件,以不同的沉淀剂(Na2CO3、NaOH)制备出正极材料。通过XRD、SEM及电池测试系统对不同沉淀剂制备的正极材料进行结构、形貌和电化学性能的表征,对比两者存在的优缺点。研究结果表明,以NaOH为沉淀剂制备的正极材料有更好的层状结构,形貌也更好,充放电性能和倍率性能也较好。其首次放电比容量达到了187.9mAh/g,最高可达196.2mAh/g,50次充放电循环后,容量保持率为81.6%;以Na2CO3为沉淀剂制备的正极材料的放电比容量较低,但容量保持率较高,为85.3%。     

改进固相法制备LiFePO4/C正极材料及其性能

采用改进的固相反应法制备了掺碳的磷酸铁锂正极材料,并用XRD,SEM,元素分析,红外光谱及激光粒度分布仪等对样品进行了测试分析.结果表明,样品具有单一的橄榄石结构和较好的放电平台(约3.4V),粒度较小粒径分布均匀,0.1C首次放电比容量为137.8mAh/g,循环20次后容量保持率为92.6%,以1C倍率首次放电比容量为129.6mAh/g,循环20次后容量下降10.8%.     

LiFePO4/C制备工艺的优化及其性能

用共沉淀法制备了球形NH4FePO4·H2O前驱体,再与Li2CO3和葡萄糖混合用固相焙烧法制备了LiFePO4/C正极材料.利用正交实验考察了焙烧温度、焙烧时间、球磨时间、x(Li):x(Fe)和葡萄糖用量等对材料首次放电比容量的影响,得到了最佳工艺条件.通过XRD、SEM、FTIR和恒流充放电测试仪等测试了材料的结构和电化学性能.所得材料在室温下电流密度为0.1、0.5和1C时首次放电比容量分别为147.6、136.7和122.3mAh/g,循环50次后容量分别为142.8、127.3和106.7mAh/g;在60℃下电流密度为0.5C时,其首次放电比容量为163.8mAh/g,循环性能良好.     

LiCoO2正极材料的络合法合成及其电化学性能研究

采用络合法制备了锂离子电池的活性正极材料iCoO2纳米粉体，实验表明：合成的LiCoO2粉体结晶良好，层奖结构发育完善，平均粒径为60nm而且粒径分布窄，比表面积大、电池充放电测试表明，正极的电化学性能与LiCoO2粉体的合成温度有关，其中700℃合成得到的LiCoO2正极材料具有最优的电化学性能：首次放电比容量高达167mAh/g,30次循环后其可逆比容量仍高达144mAh/g，容量损失13．8％。     

铁基普鲁士蓝正极材料的制备及储钠性能的研究

用简单的共沉淀法合成铁基普鲁士蓝正极材料,并研究合成温度对材料微观形貌和储钠性能的影响。研究结果显示,随着合成温度的提高,产物颗粒尺寸变大,钠含量增加。FeHCF-40℃电极材料,在30 mA/g电流密度下,首次放电比容量为132.3 mAh/g,循环100次后,放电比容量仍有102.4 mAh/g,容量保持率为77.4%;且当电流密度增大到1 500 mA/g时,仍可实现80.3 mAh/g的比容量,显示出优异的倍率性能和循环性能。     

LiFePO4的制备及其电化学性能研究

介绍用工艺较简单的溶肢凝肢法制备橄榄石结构的LiFePO4锂离子电池正极材料。讨论了不同的烧结温度和烧结时同等条件对材料电化学性能的影响。掺杂Cu后,以0．2mA／cm^2放电。放电容量145mAh／g。     

锂离子电池正极梯度材料的制备及电性能研究

采用金属离子混合硫酸盐溶液分次共沉淀法制备前躯体,混锂后通过高温固相反应得到具有镍、钴和锰浓度梯度的层状LiNi0.56Co0.22Mn0.22O2锂离子电池正极材料。通过x射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)及恒电流充放电测试对合成的材料进行了表征。结果表明,750～900℃焙烧15h下合成的产物均具有典型的α-NaFeO2型层状结构特征,晶型结构完整,粒度均匀。800℃合成的正极材料具有较好的电化学性能。在充放电倍率0.4C、2.75-4.2V电压范围内,材料的首次充放电比容量分别为170.0mAh/g和131.8mAh/g,放电效率为77.5%;第51次循环的充放电比容量分别为131.3mAh/g和130.5mAh/g,放电效率为99.4%,容量保持率达到99.0%。     

硝尿配合法合成掺杂尖晶石LiNi0.06Cr0.1Mn1.84O4及电化学性能研究

以硝尿配合物为前驱物，合成协同掺杂尖晶石LiNi0.06Cr0.1Mn1.84O4正极材料，用XRD，SEM表征其结构与性能。结果表明，当煅烧温度为800℃烧结时间为7h时，所得产物粒度均匀，分布窄，平均粒度为60nm，呈球形颗粒。该材料具有良好的电化学性能，在4V附近首次充放电比容量为121mAh／g，循环15次之后达到最大放电比容量128mAh／g，循环50次后放电比容量仍能保持111mAh／g，容量损失率为7．5％。循环伏安曲线显示，材料具有良好的电化学可逆性与循环稳定性。     

镁离子掺杂对 LiFePO4/C电化学性能和结构的影响

以乳酸镁做为Mg^2＋的掺杂源和部分的碳源，在惰性氛围下用模板-固相合成法合成了掺Mg^2＋的LiFePO4／C复合正极材料，考察了Mg^2＋对于目标化合物电化学和物理性能的影响．研究结果表明，在C／3倍率下材料掺杂前后第二个循环的放电容量分别为140．5和159．9mAh／g，循环20次后容量为140．4和162．1mAh／g．电化学交流阻抗表明，掺杂后的材料阻抗Rct从180Ω减小到120Ω．掺杂后振实密度比掺杂前提高了0．229g．cm^-3．     

阴、阳离子共掺杂合成Li-Mn-O尖晶石锂离子电池正极材料

用传统的高温固相法合成了锂离子电池正极材料LiMn2 O4,LiMn2-x MxO4及LiMn2-xMxO4-yFy(x,y=0.05,M=Al,Mg).充放电结果表明,LiMn2-xMxO04及LiMn2-xMxO4-yFy的循环性能优于LiMn2O4,LiMn2-xMxO4-y,Fy的循环性能优于LiMn2-xMxO4.合成的Al、F共掺杂的材料在循环过程中电化学循环性能良好,首次放电容量为120.6mAh/g,40次循环后,放电容量为114.3mAh/g,容量保持率为94.8%;循环性能相当好,而且放电容量也高,所以有望作为优良的锂离子电池正极材料