球形LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_2的制备及其电化学性能

通过共沉淀法合成的球形Ni_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)(OH)_2前驱体与LiOH·H_2O均匀混合,经高温固相反应合成了层状结构球形LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_2。利用扫描电子显微镜(SEM)对不同形成时间的球形前驱体形貌观察,结果表明:Ni_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)(OH)_2前驱体是由无数微小的纳米片由内而外竖向聚集而形成的二次颗粒,其形成经历了由疏松逐渐变致密的过程。经过高温锂化之后,一次结构由纳米层片转变为纳米颗粒,球状二次颗粒形貌未发生明显改变。X-射线衍射(XRD)测试结果表明:与普通溶胶凝胶法的LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_2样品相比,球形LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_2具有更加完整的层状结构。充放电测试结果表明:球形LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_2具有更高的比容量、更好的循环稳定性、更好的倍率性能。球形LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_2在0.2C(1C=160mA·g~(-1))时的放电容量达到186.2mA·h·g~(-1),0.5C时达到158.9mA·h·g~(-1),1C时达到129.0mA·h·g~(-1),100次循环后仍然可以保留88.9%的容量。     

陈化过程对LiNi_(0.8)Co_(0.1)Mn_(0.1)O_2组织结构及电化学性能的影响

采用共沉淀法制得的不同陈化时间前驱体均由α-Ni(OH)2和β-Ni(OH)2两相混合组成.随着前驱体中α-Ni(OH)2相对含量增大,对应烧结产物LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2的峰强比I(003)/I(104)越大,层状结构越完整,阳离子混排度越小,说明α-Ni(OH)2相的存在可以抑制阳离子混排.陈化12 h前驱体制得的LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2峰强比I(003)/I(104)=1.27,其首次放电容量121.9 mA·h/g,30次循环后放电容量113.1 mA·h/g,容量保持率92.8%,其质量比容量大,循环性能好.     

正极材料LiNi_（0.4）Mn_（0.4）Co_（0.2）O_2的制备和性能

采用草酸共沉淀法合成了锂离子正极材料LiNi0.4Mn0.4Co0.2O2。用XRD、SEM和充放电实验对合成产物的结构、形貌和电化学性能进行了表征;用DSC对合成产物在不同充电状态下的热稳定性进行了研究。结果表明,采用草酸共沉淀法合成的正极材料LiNi0.4Mn0.4Co0.2O2具有α-NaFeO2型层状结构,阳离子有序度高,粒度均匀适中,电化学性能良好,首次放电比容量达到158.7 mAh/g,30次循环后放电比容量还有144.8 mAh/g;过充电状态下具有良好的热稳定性。     

ZrO_2包覆对LiNi_(0.8)Co_(0.2)O_2结构和性能的影响

为提高锂离子电池正极材料LiNi_(0.8)Co_(0.2)O_2的综合电化学性能,采用高温固相法对其表面进行ZrO_2包覆。以X射线衍射、扫描电子显微镜、电化学阻抗和电化学充放电等方法对材料进行表征。结果显示,ZrO_2可均匀分布在LiNi_(0.8)Co_(0.2)O_2表面而不影响其晶体结构,但对电化学性能影响明显,即首次放电容量略有降低,由168.25 mAh/g降到157.43 mAh/g;1C、2C倍率性能有较大改善,循环性能的提高尤其突出,在100周循环内,LiNi_(0.8)Co_(0.2)O_2的容量保持率从90.68%提高到97.70%。其原因是:(1)包覆层有效避免了电解液与正极材料直接接触、抑制副反应的发生;(2)包覆过程中生成的Li_2ZrO_3提高了材料的离子导电性。该研究结果为改善锂离子电池正极材料综合电化学性能提供了简便、有效的方法。     

SOC状态对LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4材料电化学性能的影响

采用溶胶-凝胶自蔓延燃烧合成法,制备5 V级高电位的镍锰酸锂正极材料.利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)进行表征测试,电化学工作站测试材料的电化学性能,研究尖晶石LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4材料在不同SOC状态下对电极交流阻抗谱特征的影响.结果表明,LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4材料是尖晶石结构,样品微观形态为八面体的结构,粒径分布均匀.CV测试表明:LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4材料放电平台在4.6 V和3.9 V,在SOC为60%~80%时,电池的组合电阻呈现相对比较低的状态,得到放电过程电化学特征与SOC的关系.     

Li、Al、Mg掺杂对LiNi_(0.8)Co_(0.1)Mn_(0.1)O_2正极材料晶格结构和电化学性能的影响

采用共沉淀高温固相反应法合成锂离子电池正极材料LiNi_(0.8)Co_(0.1)Mn_(0.1)O_2(811),通过掺入Li、Mg和Al元素,并采用SEM、XRD、电化学测试,研究掺杂对材料晶体结构和电化学性能影响规律.实验结果表明:共沉淀过程中三价金属离子(Mn~(3+)、Al~(3+))出现会促使少量α-Ni(OH)2形成,而Li~+、Mg~(2+)和Al~(3+)均溶入晶格无杂相析出.高温融锂反应中,三种掺杂元素显著削弱Ni~(2+)出现数量,抑制Ni~(2+)混排进入Li~+格位,大幅提升811基体可逆容量;Mg~(2+)、Al~(3+)掺杂进一步增强基体晶格稳定性,改善其循环性能;Li~+-Al~(3+)共掺杂使之达到最佳:首次充电效率ICE超过90%,0.2C倍率下50次循环容量达195.8 m Ah/g、容量保持率为96.2%.     

水热法制备LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4及其电化学性能的研究

以LiOH·H2O、MnSO4·H2O和NiSO4·6H2O等为原料,采用水热法合成尖晶石LiNi0.5Mn1.5O4材料.利用扫描电子显微镜、粉末X-射线衍射仪、电化学测试分别对材料形貌、结构和电化学性能进行表征.研究加入不同锂量和热处理对尖晶石LiNi0.5Mn1.5O4材料的初始容量、放电平台以及循环性能的影响.结果表明:经过850℃热处理所合成的材料分布均匀、结晶和电化学性能良好.当LiOH溶液为0.162 g·mL-1时,尖晶石LiNi0.5Mn1.5O4材料在1 C倍率电流(140 mAh g-1)条件下,首次放电比容量为111.0 mAh·g-1.且该样品的循环性能优越:经150充放电循环后的容量衰减率仅为4.5%.     

LiCoO_2包覆LiNi_(0.78)Co_(0.2)Zn_(0.02)O_2锂离子电池正极材料

采用共沉淀法制备了LiCoO2包覆LiNi0.78Co0.2Zn0.02O2锂离子电池正极材料,对材料进行XRD、SEM的分析结果表明,该材料具类α-NaFeO2(R-3 m)结构,而且微观颗粒大小均匀.电化学测试结果表明,用LiCoO2进行表面包覆后比未包覆材料的初期放电比容量略有降低,但是材料的循环性能明显提高.包覆材料的首次恒流(60 mA.cm2,3.0~4.2 V,vs.Li /Li)充、放电比容量分别为243.63 mAh.g-1和204.58 mAh.g-1,首次循环效率为83.97%,200次循环后比容量仍为197.06 mAh.g-1,不可逆容量损失仅为7.52 mAh.g-1,容量保持率达到96.0%以上,具有很好的循环性能.     

Al_2O_3包覆对富锂锰基正极材料Li_(1.2)Mn_(0.54)Co_(0.13)Ni_(0.13)O_2的电化学性能影响

采用水热法合成富锂三元正极材料,探究了最佳包覆比例下Al_2O_3包覆对材料的电化学性能影响.采用扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)表征了富锂三元正极材料的表面形貌和结构,通过循环伏安(CV)、交流阻抗(EIS)技术分析了材料电化学性的影响因素.结果表明,通过异丙醇铝水解制得了氧化铝包覆层,提高了材料的比容量,稳定了材料的结构.     

Li_(1.2)Mn_(0.54)Ni_(0.13)Co_(0.13)O_2正极材料的制备及其电化学性能

采用一步草酸盐法制备Li_(1.2)Mn_(0.54)Ni_(0.13)Co_(0.13)O_2富锂层状正极材料,采用X射线衍射、感应耦合等离子炬(ICP)发射光谱仪、场发射扫描电镜、透射电镜和电化学分析技术对材料的组成、结构和电化学性能进行表征与分析。结果表明:制得的富锂层状正极材料呈不规则棒状,长度为2~4 mm,直径约200 nm;其化学计量精确、层状结构发育良好、阳离子分布混合度较低;在电流密度为20 m A/g条件下,其首次放电比容量为242.4 m A·h·g-1,首次库仑效率为74.9%;当电流密度增大到1 000 m A/g时,放电容量仍可高达98.8 m A·h·g-1;在电流密度为200 m A/g充放电100个循环后,其容量保持率为76.8%。     

烧结温度对Li_(1.1)Mn_(1.85)Al_(0.05)O_4正极材料结构和电化学性能的影响

通过共沉淀法制备了正极材料Li1.1Mn1.85Al0.05O4的前驱体M3O4,并探究600~900℃区间烧结温度对细粒度材料样品电化学性能的影响规律.通过XRD物相分析、SEM图像分析,激光粒度测试、电化学滴定测定Mn价态分布、d Q/d V-V微分容量分析以及恒电流充电循环测试,研究了Li1.1Mn1.85Al0.05O4材料的综合电化学性能等.实验结果表明:经过细化的样品在高温烧结时,存在不同程度的氧缺陷,并随温度升高而增大.细粒样品超过750℃烧结,氧缺位在晶格显著出现并伴随着Mn3+富化、Mn4+贫化现象,并导致晶格膨胀,结构稳定性下降,循环性能劣化.Mn尖晶石系材料制备时应防止粒度过细,并在750℃以下烧结处理.     

醋酸对Li_(1.42)Ni_(0.08)Mn_(0.70)Co_(0.08)O_(2.00)固溶体正极材料电化学性能的影响

以Li_2CO_3、NiCO_3·2Ni(0H)_2·4H_20、MnC0_3、Co(CH_3COO)_2·4H_20、醋酸溶液和聚乙烯醇为原料,制备出具有α-NaFeO_2层状结构的Li_(1.42)Ni(0.08)Mn_(0.7)Co_(0.08)O_(2.00)富锂固溶体正极材料.通过红外光谱、X射线衍射、恒电流充放电测试、交流阻抗和循环伏安法等方法研究了制备样品的结构及电化学性能.研究表明:按0.707 5 mol碳酸锂比例加入2.5 g醋酸时制备得到的正极材料充放电性能最好,在1C条件下,首次放电容量93.2 mAh/g,30次循环后容量达到177.2 mAh/g.     

Li_(1.52)Ni_(0.30)Mn_(0.78)Co_(0.06)O_(2.00)正极材料的电化学性能

以Li2CO3、Ni(CH3COO)2·2H2O、Mn(CH3COO)2·4H2O、Co(CH3COO)2·4H2O和Na2CO3为原料,通过直接沉淀法制备了具有α-NaFeO2型层状结构的微米Li1.52Ni0.30Mn0.78Co0.06O2.00正极材料.通过X射线衍射、扫描电镜、恒电流充放电、交流阻抗、循环伏安法等方法研究了样品的结构和电化学性能.结果表明:充电截止电压4.6V时样品的充放电性能最佳.在电流200 mAh·g-1时,该样品第1循环和第40循环的放电容量分别为150.2 mAh·g-1、155.0 mAh·g-1;样品的电化学反应受电荷传递阻抗和和Li+扩散的共同控制.     

Mn含量对正极材料LiMn_xCo_(0.2)Ni_(0.8-x)O_2的结构与电化学性能的影响

通过共沉淀法合成了具有层状结构的锂离子电池正极材料LiMnxCo0.2-Ni0.8-xO2。采用XRD、XPS和恒流充放电等测试手段研究了Mn含量变化对正极材料LiMnxCo0.2Ni0.8-xO2的物理性质与电化学性能的影响。结果表明:Mn含量的增加会引起元素O和Ni的氧化态降低,使得Ni由+3价逐渐转变为+2价,而Mn的氧化态却始终保持+4价不变;尽管Mn含量的增加会使材料的充放电比容量有所降低,但是材料的结构稳定性和热稳定性会得到改善。XRD测试结果表明样品LiMnxCo0.2Ni0.8-xO2(0≤x≤0.5)都具有标准的-αNaFeO2层状结构。此外,从Mn含量的变化引起的样品晶胞参数的变化表明,当0≤x≤0.25时LiMnxCo0.2Ni0.8-xO2可能形成的是假固溶体,当Mn含量由0.3增加到0.5时形成的是真固溶体。     

共沉淀法制备LaF_3表面修饰LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2及性能研究

以LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2为正极材料,采用共沉淀合成方法制备LaF3表面修饰LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2正极材料,利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和电化学测试等方法对合成材料的结构、形貌以及电化学性能进行表征。结果表明:经过LaF3表面修饰的LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2材料保持了LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2层状结构,其中LaF3表面修饰量为0.59%时,在电压为2.75～4.50V范围内,以0.3mA/cm2电流密度下经恒电流充放电测试,其首次放电比容量为172.7mAh/g,经过50周充放电循环后放电比容量为163.5mAh/g,表现出较高的初始放电比容量和良好的抗过充电性能。     

锂离子电池正极材料LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2研究进展

评述了锂离子电池正极材料层状LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的最新研究进展,阐述其结构特征和存在的优缺点,介绍LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2正极材料的制备方法,以及离子掺杂和包覆改性对该正极材料性能的影响,展望其发展方向.     

纳米钙钛矿负载型催化剂La_(0.8)Sr_(0.2)Co_(0.8)Mn_(0.2)O_3/γ-Al_2O_3的制备与评价

研制了一种替代净化机动车尾气所用贵金属催化剂的纳米钙钛矿型催化剂 .采用溶胶 -凝胶法制备了B位掺杂的纳米钙钛矿型复合氧化物La0 .8Sr0 .2 Co0 .8Mn0 .2 O3,并将其负载于自制的γ -Al2 O3上 ,于微反在线色谱装置上考察了负载后催化剂对丙烯腈合成反应释放气中的丙烷、CO和丙烯的氧化程度及工艺条件 .确定的最佳工艺条件为 :反应温度为 3 5 5℃ ,氧气体积分数为 89%～ 91% ,空速为 1.3× 10 3h- 1 ;在较宽松的反应条件下 ,丙烷、CO及丙烯的转化率均可达90 %以上 .结果表明 ,催化剂La0 .8Sr0 .2 Co0 .8Mn0 .2 O3/γ -Al2 O3被用于完全氧化反应具有很好的催化氧化活性 .     

锂离子电池LiMn_2O_4和LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4正极材料的电子结构

采用基于密度泛函理论平面波赝势方法,计算LiMn_2O_4和LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4正极材料的电子结构。结果表明:LiMn_2O_4中Mn存在4+和3+两种价态,其平均磁矩约为3.5μb;Mn3d和O2p轨道之间形成了强共价键,Li和O之间主要以离子键为主;Mn O之间较强的相互作用有利于晶格保持较高的稳定性,利于锂离子的可逆嵌入和脱出;当Ni部分取代Mn以后,嵌/脱锂过程中的氧化还原中心转变为Ni,Ni的掺杂同时抑制了Mn的还原,这对于低价态Mn的溶出起到了较好的抑制作用,提高了晶格的完整性。因此Ni掺杂对于提高材料的结构稳定性和电化学性能较为有利。     

Co部分替代Ni对La_(0.4)Er_(0.4)Mg_(0.2)Ni_(3.3-x)Co_xAl_(0.2)(0.1≤x≤0.4)储氢合金结构和电化学性能的影响

为了改善储氢合金La0.4Er0.4Mg0.2Ni3.3-xCoxAl0.2(0.1≤x≤0.4)的结构和综合电化学性能,采用Co部分替代Ni的方法,实验采用高频感应炉制备La0.4Er0.4Mg0.2Ni3.3-xCoxAl0.2(0.1≤x≤0.4)储氢合金。通过X射线衍射技术和电化学测量方法研究储氢合金的晶体结构和电化学性能。XRD图谱显示样品储氢合金主要由LaNi5和La2Ni7相组成,电化学实验表明,随着Co含量的增高,储氢合金电极的最大放电容量和50次循环后的容量保持率S50基本呈现增加状态,放电容量从x=0.1时的225mA·h/g升高到x=0.4时的254.9mA·h/g,容量保持率S50从57.11%(x=0.1)增加到66.10%(x=0.4),但高倍率性能不断下降。通过交流阻抗(EIS)和线性扫描(LS)对Co替代Ni的合金动力学性能分析发现,Co替代Ni后合金的表面电荷转移能力先降低后升高。     

纳米砂磨辅助固相合成LiNi_(0.8)Co_(0.15)Al_(0.05)O_2及Li_2CO_3加入方式对其结构性能的影响

以Li_2CO_3为锂源,采用纳米砂磨辅助固相合成了纯相LiNi_(0.8)Co_(0.15)Al_(0.05)O_2正极材料,研究了Li_2CO_3加入方式对所得样品结构、形貌以及电化学性能的影响.结果表明,加锂方式基本不影响材料的形貌和尺寸,但对材料的微结构和性能有明显的影响.纳米砂磨一步混合所有原料烧结所得LiNi_(0.8)Co_(0.15)Al_(0.05)O_2样品的阳离子混排程度比后研磨加碳酸锂烧结所得LiNi_(0.8)Co_(0.15)Al_(0.05)O_2样品的要低,更利于锂离子的扩散,对应的样品具有更高的放电比容量和库伦效率,但循环性能没有太大的差别.纳米砂磨一步混合所有原料在800℃烧结得到的LiNi_(0.8)Co_(0.15)Al_(0.05)O_2样品,1C循环首次放电比容量可达170.9 m Ah/g,50次循环后容量保持率为92.6%.