改进共沉淀法合成富锂正极材料Li_(1.2)Mn_(0.6)Ni_(0.2)O_2及性能表征

利用尿素的高温分解制备锰和镍的碳酸盐前驱体,然后通过高温固相法制备富锂Li1.2Mn0.6Ni0.2O2正极材料。采用X射线衍射光谱法(XRD)、扫描电子显微镜法(SEM)、能量散射光谱(EDS)、电化学交流阻抗频谱(EIS)和充放电测试对样品的物理及电化学性能进行表征和测试。研究结果表明,700℃下制备的样品结晶度较高,形貌规整,表现出良好的电化学性能,20 m A/g充放电电流条件下,首次放电比容量为184.07 m Ah/g。     

Li[Li_(0.2)Ni_(0.2)Mn_(0.6)]O_2富锂正极材料的制备及性能研究

通过液相法制得了球形Ni(OH)2,再与Mn(NO3)2、CH3COOLi通过固相法制备了富锂正极材料Li[Li0.2Ni0.2Mn0.6]O2。通过X射线衍射光谱法(XRD)、扫描电子显微镜法(SEM)、粒度分析仪、循环伏安、交流阻抗以及充放电测试对样品的结构、形貌和电化学性能进行了表征。结果表明,合成温度为900℃时,材料结晶度高,阳离子混排程度低,颗粒表面光滑均一;在20 m A/g时,首次放电比容量为174.02 m Ah/g,在60 m A/g的高倍率放电条件下比容量仍可达到80.56m Ah/g。     

富锂材料Li1.2(Ni0.4Mn0.4)x(Ni0.2Mn0.6)1-xO2(O≤x≤1)的制备及性能研究

锂离子电池富锂层状正极材料因具有超高的比容量,引起了极大的关注.依据材料相图进行富锂材料的设计、制备及性能研究.采用醋酸盐燃烧法制备了锂离子电池富锂层状正极材料Li12(Ni04Mn0.4)x(Ni0.2Mn0.6)1-xO2(0≤x≤1),应用原子吸收光谱(AAS)和电感耦合等离子体发射光谱(ICP-OES)对材料进行了成分分析,采用X射线多晶衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)对材料进行了结构和形貌分析,并对材料的电化学性能进行了测试分析.研究表明所制备的五种富锂正极材料均为层状α-NaFeO2结构,随着x数值的逐渐减小,富锂材料Li1.2(Ni0.4Mn0.4)x(Ni0.2Mn06)1-xO2(0≤x≤1)的首次放电比容量逐渐增大,循环性能逐渐提高.     

Li1.2(Ni0.4Mn0.4)x(Co0.4Mn0.4)1-xO2(0≤x≤1)系列富锂材料的制备及性能

富锂材料具有大于200 mAh/g的可逆比容量,吸引了广大研究者的目光,成为近年来的研究热点.从材料相图出发,进行材料设计.采用醋酸盐固相化学法制备得到锂离子电池富锂正极材料Li1.2(Ni0.4Mn0.4)x(Co0.4Mn0.4)1-xO2(0≤x≤1),应用电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP-OES)、原子吸收光谱(AAS)对材料进行了成分分析,采用X射线多晶衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)进行了结构和形貌分析、并对材料的电化学性能进行了测试分析.结果表明所得系列富锂材料均为层状α-NaFeO2结构(R-3m空间群),随着x值的减小,Li1.2(Ni0.4Mn0.4) x(Co0.4Mn0.4)1-xO2(0≤x≤1)五种材料的首次放电比容量逐渐增大,循环性能逐渐提高.     

纳米材料Li_(1.2)Ni_(0.2)Mn_(0.6)O_2的合成及性能研究

以低熔点盐为原料,通过熔盐法及煅烧合成纳米富锂正极材料Li_(1/2)Ni_(0.3)Mn_(0.6)O_2。煅烧温度对产物的结构、形貌和电化学性能有直接影响。在800℃烧结10 h可得到粒径均一、层状结构良好、具有良好循环性能和较高倍率性能的纳米富锂材料。在2.0~4.8 V以1.0 C(200 mA/g)倍率充放电,首次放电比容量为185 mAh/g,循环50次的容量保持率为94%。     

共沉淀结合高温烧结法合成Li_(1.2)Ni_(0.2)Mn_(0.6)O_2

以金属硫酸盐为原料、Na_2CO_3为沉淀剂、NH_3·H_2O为络合剂,采用共沉淀结合高温烧结法合成锂离子电池正极材料Li_(1.2)Ni_(0.2)Mn_(0.6)O_2。XRD、SEM和电化学性能测试结果表明:在800℃下烧结10 h可获得颗粒分布均匀、层状结构明显且电化学性能良好的产物。在2.0~4.8 V充放电,电流为30 mA/g时的最高放电比容量为247.4 mAh/g;电流为300 mA/g时,首次和第50次循环的放电比容量分别为199.3 mAh/g、190.4 mAh/g。     

富锂正极材料Li_(1+x)Ni_(0.5)Mn_(0.5)O_2的制备及电化学性能

通过液相沉淀法制备球形Ni(OH)2,与Mn(NO3)2和CH3COOLi·2 H2O混合,经高温固相法制备富锂Li1+xNi0.5Mn0.5O2正极材料。采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、电化学交流阻抗及恒流充放电测试对样品的结构、形貌和电化学性能进行表征。结果表明,当x=0.2时制备的富锂材料,阳离子混排低、颗粒均匀,表现出最好的电化学性能。在2.0~4.8 V之间,20 m A/g条件下最高放电比容量为201.4 m Ah/g,60 m A/g下放电比容量仍可达到113.1m Ah/g。     

富锂正极材料Li[Li_(0.2)Mn_(0.4)Fe_(0.4)]O_2的表面包覆改性

用共沉淀法合成了富锂正极材料Li[Li0.2Mn0.4Fe0.3Al0.1]O2,并对其表面进行AlPO4包覆。采用X射线衍射光谱法(XRD)、扫描电子显微镜法(SEM)、电化学测试等方法对样品进行表征。结果表明,与Li[Li0.2Mn0.4Fe0.4]O2相比,包覆改性后的Li[Li0.2Mn0.4Fe0.4]O2具有较好的电化学性能,其初始放电容量未明显降低,而循环寿命大大提高,经50次充放电循环后,容量衰减量在10%左右。     

水热辅助法制备富锂材料Li_(1.2)Co_(0.13)Ni_(0.13)Mn_(0.54)O_2及性能表征

以LiAc和Li2CO3为锂源,使用水热辅助草酸盐共沉淀法制备出富锂锰基正极材料Li_(1.2)Co_(0.13)Ni_(0.13)Mn_(0.54)O_2。采用X射线衍射分析(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、交流阻抗法(EIS)和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。研究表明,以LiAc为锂源制备的材料在20 mA/g、2.0~4.8 V电位区间内比容量最高达265 mAh/g,首圈效率达到79.3%,而使用Li2CO3为锂源制备的材料拥有较好的循环性能,在0.5C和1.0C下经过50圈循环后比容量仍有192和183 mAh/g。     

Al包覆三元前驱体Ni_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)(OH)_2的性能

根据非均匀成核理论,以Al_2(SO_4)_3为铝源、氨水为沉淀剂、草酸铵为络合剂,用湿法沉淀法在Ni_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)(OH)_2颗粒表面形成一层包覆膜。草酸铵的加入,能改善Al(OH)_3易团聚、包覆颗粒之间易粘连的缺点,降低包覆对材料振实密度和粒度的影响。当草酸铵与硫酸铝物质的量比为3∶1时,可形成均匀致密的包覆层。当Al含量为1%时,形成壳状包覆结构;Al含量为0.5%和0.3%时,分别形成网状和点状包覆结构。     

锂电池富锂材料Li_(1.2)Ni_(0.13)Co_(0.13)Mn_(0.54-x)Zr_xO_2(x=0,0.02,0.05,0.10)的电特性研究

富锂材料Li_(1.2)Ni_(0.13)Co_(0.13)Mn_(0.54-x)Zr_xO_2(x=0,0.02,0.05,0.1)是采用高温固相法合成,研究中采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶红外吸收光谱(FTIR)及电化学方法等手段进行了表征。实验结果表明,随着Zr含量增加,材料的晶胞参数发生较大变化,Zr的掺杂抑制了Li1.2Ni0.13Co0.13Mn0.54O2高温合成时Mn3+的产生,有利于锂离子的可逆脱嵌,所合成富锂材料的粒径分布均匀,结晶性较佳。此外,电特性测试结果表明,Li1.2Ni0.13Co0.13Mn0.49Zr0.05O2富锂材料具有较佳的电性能,0.1 C下放电比容量达366 m Ah/g,循环100次后放电比容量保持率为96%。     

Li_(1.2)Ni_(0.13)Co_(0.13)Mn_(0.54)O_2正极材料的制备及性能

采用共沉淀法合成了球形Ni0.13Co0.13Mn0.54(OH)1.6前驱体,与锂结合生成Li1.2Ni0.13Co0.13Mn0.54O2正极材料。采用X射线衍射(XRD)、电子扫描电镜(SEM)、循环伏安测试(CV)、交流阻抗测试(EIS)和充放电测试对Li1.2Ni0.13Co0.13Mn0.54O2正极材料进行了表征。结果表明,所合成的材料具有球形形貌,粒度分布均匀,振实密度达2.1 g/cm3,材料0.2 C首次放电比容量280.9 mAh/g,1 C首次放电比容量237.1 mAh/g,循环50次后1 C容量保持率92.5%,表现出优异的电化学性能。     

富锂正极材料Li[Li_(0.2)Mn_(0.54)Ni_(0.13)Co_(0.13)]O_2掺杂稀土La及其电化学性能

以LiNO_3、Ni(NO_3)_2·6 H_2O、Co(CH_3COO)_2·4 H_2O和Mn(CH_3COO)_2·4 H_2O为原料,用燃烧法制备了富锂层状锂离子电池正极材料Li[Li_(0.2)Mn_(0.54)Ni_(0.13)Co_(0.13)]O_2和不同La掺杂量的正极材料Li[Li_(0.2)Mn_(0.54-x)Ni_(0.13)Co_(0.13)La_x]O_2(x=0,0.01,0.03,0.05)。对制备的样品进行了XRD、S EM、EDS、电池充放电循环、EIS等表征和测试,进一步分析了掺La量对该富锂正极材料结构、形貌及电化学性能的影响。实验结果表明,掺杂前后的四种材料都具有典型的层状α-Na FeO_2结构,说明掺杂后并未改变材料的层状结构;在2.0~4.7 V充放电,当电流为0.1 C(1 C=200 mA/g)时,制备的正极材料Li-[Li_(0.2)Mn_(0.54-x)Ni_(0.13)Co_(0.13)La_x]O_2(x=0.03)具有最高的首次充放电比容量,分别为250.51和179.45 mAh/g,其首次库仑效率从Li[Li_(0.2)Mn_(0.54)Ni_(0.13)Co_(0.13)]O_2的63.5%提高到71.6%,以0.5 C循环50次,放电比容量保持在136.05 mAh/g。     

富锂锰基Li_(1.2)Mn_(0.54)Ni_(0.13)Co_(0.13)O_2正极材料的制备及电化学性能研究

采用新颖的一步共沉淀法合成富锂锰基Li_(1.2)Mn_(0.54)Ni_(0.13)Co_(0.13)O_2正极材料。通过X射线衍射光谱法(XRD)、扫描电子显微镜法(SEM)和电化学测试对合成材料的晶体结构、形貌及电化学性能进行了测试和表征。结果表明,所制备Li_(1.2)Mn_(0.54)Ni_(0.13)Co_(0.13)O_2正极材料具有较好的多面体形貌,材料颗粒粒径小于500 nm。在2.0~4.8 V充放电区间内,在18 m A/g进行充放电,所制备材料的首次放电比容量达到209.0 m Ah/g,循环50次后容量保持率为87.7%。     

橄榄石结构正极材料Li_(1+x)Fe_(0.4)Mn_(0.6)PO_4F_x电化学性能

采用高温固相反应方法一步合成了Li1+xFe0.4Mn0.6PO4Fx,考察了烧结时间、F含量对产物电化学性能的影响。初步试验表明,SEM证实样品的颗粒度较大,XRD分析表明无杂质相,相同的加热时间下,x=0.01时的微取代量有利于材料的电化学性能。充放电曲线呈现非对称现象,说明颗粒内部存在过渡金属之间的化学反应。此外还发现,F取代虽然能够提高电化学活性,但是对于循环性能有一定的害处。     

高振实密度富锂正极材料Li[Li_(0.133)Ni_(0.300)Mn_(0.567)]O_2的制备和表征

采用羟基共沉淀法与熔盐法相结合的方式制备了具有高振实密度、高容量的锂离子电池正极材料Li[Li0.133Ni0.300-Mn0.567]O2,通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和振实密度仪分别对材料的结构、形貌和振实密度进行了分析。XRD结果表明材料属α-NaFeO2型层状结构;SEM结果显示材料平均颗粒尺寸为600 nm,且颗粒之间分散比较均匀,无明显的团聚现象;材料的振实密度为2.1 g/cm3,相对于传统方法所制备的材料有较大提高。电化学测试结果表明材料在2.0~4.6 V电压区间、20~100 mA/g的较大电流密度变化幅度下依然保持着良好的电化学性能,且经过30次循环后容量衰减较小。     

石墨烯包覆LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_2正极材料的性能

以共沉淀法制备LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_2为基体,通过机械球磨制备石墨烯包覆的LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_2正极材料。用SEM、XRD和电化学性能测试研究材料的形貌、晶体结构和电化学性能。制备的石墨烯包覆LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_2正极材料具有较好的倍率特性和循环性能:200℃热处理的1.0%石墨烯包覆样品,在3.0~4.3 V充放电,4.0 C放电比容量达到144.3 mAh/g,比基体材料提高16.1%;以1.0 C循环100次的放电比容量达到151.2 mAh/g,循环性能良好。     

锰基正极材料Li_(1.2)Ni_(0.13)Co_(0.13)Mn_(0.54)O_2的改性研究

采用高温固相合成法制备锰基正极材料Li_(1.2)Ni_(0.13-x/3)Co_(0.13-x/3)Mn_(0.54-x/3)Cr_xO_2(x=0,0.01,0.02,0.03),其中合成的锰基正极材料Li_(1.2)Ni_(0.13-x/3)Co_(0.13-x/3)Mn_(0.54-x/3)Cr_xO_2(x=0.02)的粒径分布均匀、结晶程度极高和结构稳定性很好,在不同倍率0.1C、0.2 C、0.5 C、1 C和2 C下的放电比容量分别达到332.11、308.36、271.06、191.56、113.92 m Ah/g,并在0.1 C下循环50次后的放电比容量维持率为97%,所以少量Cr3+的掺杂对正极材料Li_(1.2)Ni_(0.13)Co_(0.13)Mn_(0.54)O_2的充放电比容量、倍率特性和循环稳定性等电化学性能更好。     

锂离子电池正极材料LiNi_(0.4)Co_(0.2)Mn_(0.4)O_2的合成及性能

以Na2CO3和NH4HCO3为混合沉淀剂的碳酸盐共沉淀法合成了LiNi0.4Co0.2Mn0.4O2,考察了煅烧温度、煅烧时间和冷却速度对合成材料电化学性能的影响。实验得出在800℃煅烧18 h,炉外冷却合成的材料电化学性能最好。合成的材料在不同截止电压2.8~4.3 V,2.8~4.4 V,2.8~4.5 V下的首次放电比容量分别为149.9、162.0、168.0 mAh/g,具有较好的电化学性能。     

Li含量对Li_(1+x)[Ni_(0.35)Mn_(0.65)]O_2性能的影响

采用高温固相法合成Li_(1+x)[Ni_(0.35)Mn_(0.65)]O_2(x=0.35、0.40、0.45和0.50)富锂锰基正极材料,进行XRD、SEM、电化学阻抗谱(EIS)分析和电化学性能测试。所得材料具有α-NaFeO_2层状结构,一次颗粒为类球形,平均粒径约为500 nm,最佳x值为0.45。x=0.45的材料于25℃时在2.0~4.8 V充放电,0.05 C首次放电比容量和首次循环的库仑效率分别为227.7 m Ah/g和71.7%,1.00 C最高放电比容量为182.6 m Ah/g。EIS测试表明:材料组装的电池的电荷转移阻抗较低。