正极材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的研究进展

介绍了LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的晶体结构和作为锂离子电池正极材料的电化学反应特征,总结了合成条件和制备方法对其物理性能和电化学性能的影响,以及不同掺杂元素(B,F,Mg,Fe,Al,Si等)对其的改性作用.     

LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的合成及性能

采用共沉淀法合成出Ni1/3Co1/3Mn1/3(OH)2,与LiOH球磨混合后在800℃煅烧9h制备出了锂离子蓄电池正极材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2。用X射线衍射(XRD)、差示扫描量热法(DSC)、恒流充放电、循环伏安等分析方法对其进行了表征。实验结果表明,该工艺合成出的正极材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2首次放电容量为160mAh·g-1,循环30次可逆容量保持143.5mAh·g-1,4.3V下的热分解温度高于LiCoO2,是一种很有潜力的锂离子蓄电池正极材料。     

LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的蔗糖改性研究

首次采用一种固相自引发基团置换反应法制备了蔗糖改性的LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2材料.采用X射线衍射(XRD)、场发射扫描电镜(SEM)技术对产物的结构和形貌进行了表征,同时对其电化学性能进行了检测.结果表明,在前驱体中加入少量的蔗糖可以有效改善LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2材料的微观结构和电化学性能.在3～4.3 V的充放电电压区间内.添加质量分数3%蔗糖所制备的LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2材料显示出最高的初始放电比容量0.1 C达到183 mAh/g.     

Y2O3/La2O3/Al2O3/Cu复合材料的制备与性能

采用含氧氮气(N2/O2)雾化喷射沉积技术制备Y-La-Al-Cu系多元系合金,通过化学反应原位生成(内氧化法)Y2O3/La2O3/Al2O3/Cu多相氧化物颗粒增强铜基复合材料,并对材料的显微组织、力学物理性能和电学性能进行研究.结果表明,通过喷射沉积技术并结合内氧化工艺,可制得具有较好微观组织、形成的增强相弥散分布于基体、组织致密的Y2O3/La2O3/Al2O3/Cu多相氧化颗粒增强铜基复合材料;随着冷加工变形量的增加,Y2O3/La2O3/Al2O3/Cu多相氧化颗粒增强铜基复合材料的抗拉强度和硬度提高,而材料的延伸率与导电率逐渐降低     

LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2正极材料的研究进展

LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2正极材料能够充分发挥Ni、Co、Mn三者之间的协同作用,具有比容量高、循环性能好和热稳定性可靠的优点,是最有可能取代LiCoO2的正极材料之一.综述了有关LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2制备和改性方法的最新情况.     

超细球磨技术用于制备LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2

以球形Ni(OH)2、Co3O4、Mn3O4及LiOH为原料,用超细球磨-喷雾干燥法得到前驱体,再用高温固相法制备正极材料LiNi1/3Co1/3 Mn1/3O2.在900℃下焙烧12h制备的材料具有良好的六方单相层状α-NaFeO结构,粒径均匀地分布于1～3 μm;在2.8～4.3 V循环,0.1C、2.0C首次放电比容量分别为162.5 mAh/g、138.6 mAh/g,第30次0.1C循环的容量保持率为98.8％,;当充电截止电压提高至4.6V时,0.1C放电比容量增加至约200 mAh/g,且循环性能稳定.     

LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的合成及其过充电性能

考察了温度对合成材料的影响,并对材料进行不同倍率的过充电测试.经过XRD、恒流充放电、循环伏安等测试得出,800℃保温16h时合成的LiNi1/3Co1/3 Mn1/3 O2具有稳定的α—NaFeO2层状晶体结构,材料电化学性能最好,最大放电容量为158.9 mAh/g(2.4～4.3 V),110次循环后,容量保持率...     

LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的制备及电化学性能

首次采用流变相反应法合成了锂镍钴锰复合氧化物LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2.考察了Li/(Ni+Co+Mn)比值、焙烧温度和焙烧时间对其电化学性能的影响.在此基础上成功的合成了LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2样品,X射线试验结果发现,预焙烧得到的前驱体具有和LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2相似的结构.扫描电子显微镜法(SEM)显示,其粒径小于1μm.充放电结果显示,当电流密度为0.20 mA/cm2时,在3.0～4.4 V区间内,其首次放电比容量达到146.30 mAh/g,循环20次后,仍能保持在136.00 mAh/g.     

Piezoelectric characteristics of low temperature sintering Pb(Ni1/3Nb2/3)O3–Pb(Zr1/2Ti1/2)O3 ceramics as a function of Pb(Mn1/3Sb2/3)O3 substitution

In this study, in order to develop the composition ceramics for multilayer ceramic for ultrasonic nozzle and ultrasonic actuator application, Pb(Mn_1/3Sb_2/3)O₃ (abbreviated as PMS) substituted Pb(Ni_1/3Nb_2/3)O₃–Pb(Zr,Ti)O₃ (abbreviated as PNN-PZT) ceramics were fabricated using two-stage calcinations method and Li₂CO₃, Na₂CO₃ and ZnO as sintering aids, and their piezoelectric and dielectric characteristics were investigated. With the increase of the amount of PMS substitution, electromechanical coupling factor (k _p), and mechanical quality factor (Q _m) of specimens showed the maximum value at 3 mol% substituted specimen while dielectric constant (? _r) was decreased. At the sintering temperature of 900 °C, the density, ? _r, k _p, and Q _m of 3 mol% PMS substituted PNN-PZT composition ceramics showed the optimal values of 7.92 [g/cm³], 959, 0.584, and 1003, respectively, for low loss multilayer piezoelectric actuator application.     

LixNi1/3Co1/3Mn1/3O2中主体及杂质的测定

采用空气-乙炔火焰原子吸收光谱标准加入法对锂离子蓄电池正极材料LixNi1/3Co1/3Mn1/3O2中主体及杂质进行测定.对样品测定过程中的影响因素进行了综合考虑.解决了基体干扰、共存离子干扰、电离干扰、背景吸收干扰等一系列问题.拟定了各元素的最佳测试条件;并进行了方法的精密度与回收率实验.结果表明:该分析方法可用于实际样品分析.能同时简单、快捷、准确、环保地测定常量主体与微量杂质.     

MWCNT用作LiNi1/3 Co1/3 Mn1/3O2的导电剂

将多壁碳纳米管(MWCNT)和炭黑用作LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的导电剂。拉曼光谱和高分辨率透射电镜分析发现:MWCNT将活性颗粒串联成三维网络式结构,炭黑聚集在活性颗粒之间的空隙内。恒流充放电实验表明:MWCNT可提高LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的放电比容量和快速充放电能力,MWCNT完全取代炭黑后,1.0C首次放电比容量提高了23 mAh/g。     

掺杂Zr对LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2性能的影响

以Ni1/3Co1/3Mn1/3(OH)2为前驱体,用高温固相反应法合成了锂离子电池正极材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2和Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)0.98Zr0.02O2.XRD和电化学性能测试的结果表明:掺杂Zr材料的阳离子混排程度降低,层状结构的规整性提高;掺Zr材料的电化学性能优于LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2,虽然首次充放电容量稍有降低,但首次充放电效率达到94.4%,循环100次后的容量保持率为99.5%;在60 ℃下,掺杂Zr材料最终状态的电池内阻为67.0 mΩ,循环100次后的容量保持率为92.1%.高温性能的改善,是因为Zr有效地抑制了由材料结构不稳定所引发的正极材料与电解液间的反应.     

合成方法对LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2性能的影响

采用高温固相法、溶胶-凝胶法和碳酸盐共沉淀法分别制备了锂离子电池层状正极材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2.采用XRD、SEM、粒径分布和充放电实验,对产物的结构和性能进行了分析.结果表明,合成方法和工艺条件的不同导致了样品晶相结构、表现形貌、粒径分布及电化学性能上的差异.碳酸盐共沉淀法制备的LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2样品的电化学性能较好,在2.5～4.6V、0.1C倍率下,首次放电比容量为190.29mAh/g,显示了较好的循环稳定性.     

正极材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的制备及性能

以镍、钴、锰的硝酸盐与氢氧化锂为原料,采用共沉淀法制备锂离子蓄电池层状正极材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2。探讨了以氨水作为络合剂时产物的形貌特征,扫描电子显微镜(SEM)显示此方法制备产物颗粒均匀,粒径大约5!m,振实密度为2.0g/cm3。X射线衍射(XRD)结果表明:产物具有标准的层状"-NaFeO2晶型,为层状嵌锂复合氧化物。电化学测试表明:LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2可逆比容量达140～150mAh/g,体积比容量为313Ah/L。     

TiO2包覆LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的高温与高倍率性能

用载体转移工艺制备TiO2包覆的LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2(TZ-NC M)材料,产物为层状α-NaFeO2结构,TiO2均匀包覆在LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2(NCM)的表面.在2.8～4.3 V循环,TZ-NCM的5.0 C首次放电比容量为111.8 mAh/g;在55℃下以1.0 C循环50次,TZ-NCM的放电比容量为151.0 mAh/g.包覆TiO2能提高高倍率性能、高温稳定性和循环性能.     

正极材料LiNi1/3CO1/3Mn1/3O2包覆LiNi0.8Co0.15Al0.05O2的性能

以NiSO4·6H2O、CoSO4·7H2O、MnSO4·H2O、NH3·H2O及NaOH为原料,采用共沉淀方法在LiNi0.8 C00.15 Al0.05 (OH)2球形粒子表面包覆一层Ni1/3 Co1/3Mn1/3(OH)2三元材料前驱体,配锂后在750℃下、氧气气氛中焙烧12 h,合成复合层状材料Li[(Ni0.8 Co0.15Al0.05)0.97(Ni1/3Co1/3Mn1/3)0.03]O2.复合层状材料具有核壳结构,包覆壳层的厚度约为1μm.复合层状材料在2.8～4.3 V充放电,0.1C首次放电比容量为188.2 mAh/g;0.2 C循环100次的容量保持率为96.2％;在55℃下以0.2C循环100次,放电比容量保持在163.2 mAh/g.     

1865140型(LiMn2O4+LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2)/Li4Ti5O12电池的性能

使用锰酸锂(LiMn2O4)、镍钴锰酸锂(LiNi1/3 Co1/3Mn1/3O2)混合正极材料和钛酸锂(Li4 Ti5 O12)负极材料,制备了中倍率1865140型锂离子电池.制备的电池在12 min内可充满电池容量的80％以上,且电池表面温度不超过35℃;在室温下以2.00 C循环1 200次,容量保持率高于91％;在高温55℃下以1.00 C循环1 000次,容量保持率高于82％.FreedomCAR混合脉冲功率特性表明:在放电深度(DOD) 10％ ～ 70％内、10s脉冲充放电状态下,电池的阻抗都在9 mΩ以下;50％DOD时的10s放电比功率为372 W/kg,充电比功率为520 W/kg.     

LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2正极材料高温循环性能研究

采用溶胶-凝胶法合成LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2正极材料,对该材料的结构和电化学性能进行了测试。研究结果表明：LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2材料在20℃、45℃、65℃条件下首次放电容量分别为138.2mAh/g、129.7 mAh/g、97.75 mAh/g,20周循环后容量保持率分别为94.5%、92.2%、87.8%,表明该材料具有优越的循环性能和高温稳定性能。     

锂离子蓄电池正极材料LiCo1/3Ni1/3Mn1/3O2的安全性能

用LiCo1/3Ni1/3Mn1/3O2(L 333)作为正极材料,MCMB(中间相炭微球)作为负极材料,制成AA型锂离子蓄电池.对电池进行了热稳定性、过充、短路、穿钉等安全性测试.实验结果表明,L 333具有良好的热稳定性和优异的耐过充性,在短路和穿钉实验中也可以满足安全性的要求.L 333正极材料资源丰富、价格较低、高温和安全性能优良,是锂离子动力电池有优势的正极材料.