LixNi0.5Mn0.5O2正极材料的合成及电化学性能研究

采用草酸盐共沉淀法合成了层状LixNi0.5Mn0.5O2(x=1.00,1.05,1.10,1.15)正极材料,并研究了配锂量x为1.0,1.05,1.0和1.15时对终产物的结构及电化学性能的影响。采用X射线衍射(XRD)表征LixNi0.5Mn0.5O2材料的结构,使用充放电实验、EIS及CV研究了LixNi0.5Mn0.5O2的电化学性能。结果表明,x为1.10时材料具有良好的层状特征,且材料中锂/镍的混排程度最小。x为1.10时材料内阻小,有更好的循环稳定性和可逆性。在测试温度55℃和电压2.0～4.5V范围内,材料的首次放电比容量达到了239.6mAh/g,在循环20周后,容量保持率为98.2%。     

锂离子电池正极材料Li1.03CexMn1.97-xO4的制备及性能

采用以柠檬酸为络合剂的溶胶-凝胶法,制备具有尖晶石结构的Li1.03CexMn1.97-xO4(x=0.01,0.02,0.03)系列化合物。材料的晶体结构通过X射线衍射光谱(XRD)法进行表征,而其电化学性能通过循环伏安法(CV)和恒流充放电进行表征。XRD结果表明,合成的锂锰氧化物具有典型的尖晶石结构,但随着掺杂量的增加,CeO2杂质相逐渐出现。通过循环伏安法进行测试,其氧化峰与还原峰峰型明显。分别采用1/3C和1C倍率对正极材料进行恒流充放电测试,结果发现,Li1.03Ce0.02Mn1.95O4具有良好的循环性能,因而适量Ce元素的掺杂可以有效的改善尖晶石型锰酸锂的循环性能。     

F-掺杂LiMn2O4的合成及电化学性能

采用溶胶-凝胶法合成掺杂F^-的LiMn2O4。通过XRD、SEM对掺杂F-的LiMn2O4材料的组成、结构、微观形貌等进行分析与表征,测试不同F^-掺杂量的LiMn2O4在常温（20℃）、高温（55℃）下的电化学性能。结果表明：所合成的材料具有良好的尖晶石立方结构,无杂相;F^-的掺杂提高了材料的比容量,增强了材料的稳定性,改善了其在高温下的循环性能。当F^-的掺入量x由0增加到0.1时,材料的比容量由119.7 mA.h/g增加到124.9 mA.h/g,高温下充放电30个循环后容量保持率由79.4%增加到84.4%。     

Nb5+掺杂LiFePO4/C的反应挤出合成

以LiOH.H2O、FeC2O4.2H2O和P2O5为原料,以草酸铌为添加剂,采用反应挤出法合成Li1 5xNbxFePO4/C材料;采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、循环伏安(CV)和充放电测试研究不同Nb5+掺杂量对Li1 5xNbxFePO4/C材料结构、形貌以及电化学性能的影响。结果表明,适量的Nb5+掺杂不会改变材料的结构和形貌;Nb5+掺杂可以有效减小电极的极化,其中Li0.97Nb0.006FePO4/C表现出最佳的电化学性能,在0.2C、0.5C、1C和2C倍率下的首次放电比容量分别为162.9、148.9、141.7和137.1 mA.h/g;材料循环性能良好,经10次循环后,材料的放电比容量都保持在99%以上。     

Ti/Ir0.4Sn0.6O2电极材料的电容性能

为了得到高比电容的电极材料,采用热分解法制备了不同温度下Ti/Ir0.4Sn0.6O2电极材料。运用X射线衍射(XRD)、差热分析、扫描电镜(SEM)和循环伏安法(CV)分别测试了该材料的晶体结构、表面形貌和电化学特性。结果表明:涂层的晶化温度高于360℃。320℃退火的电极表面有很多白色小颗粒析出,其活性氧化物较多。比电容受热处理影响较大,在280℃时电容值很小,可逆性低,320℃退火的电极比电容为454 F/g。该电极随着充放电循环次数的增加,比电容增加,经过9000次循环后,比电容才开始下降,经历10000次循环充放电后的比电容为493 F/g,比未经循环时还大10%。     

Ti/Ru_(0.4)Sn_(0.6-x)Mn_xO_2氧化物电极的电容特性

采用热分解法制备Ti/Ru_(0.4)Mn_(0.6-x)Sn_xO_2(x=0,0.3,0.6)三元氧化物电极材料。通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、循环伏安(CV)、交流阻抗谱(EIS)和恒流充放电分析Ti/Ru_(0.4)Sn_(0.6-x)Mn_xO_2电极材料的组织结构和电容性能。结果表明:三元氧化物电极中Sn O_2的加入能抑制Ru O_2表面析出,且有利于形成Ru-Mn-Sn-O固溶体氧化物;而Mn O_2的加入可以降低氧化钌的结晶度。三组元相互配合降低离子扩散阻力,提高活性材料的利用率,从而提高Ti/Ru_(0.4)Mn_(0.6-x)Sn_xO_2电极材料的电荷存储能力。Ti/Ru_(0.4)Mn_(0.3)Sn_(0.3)O_2三元电极的比电容可达682 F/g,约为Ti/Ru O_2-Sn O_2和Ti/Ru O_2-Mn O_2二元氧化物电极的2~3倍。     

V~(3+)掺杂Li_2FeSiO_4正极材料的制备与电化学性能

采用机械-固相烧结法制备了V3+掺杂的锂离子正极材料Li2Fe(1-x)VxSi O4(其中x=0.05,0.1,0.15)。通过X射线衍射、扫描电镜、恒流充放电测试及EIS测试等方法研究了所制备样品的结构、形貌及电化学性能。结果表明:掺杂V3+进入了Li2Fe Si O4晶格内部,材料的粒径分布在200~500 nm;恒流充放电测试显示,随掺钒量增加,样品的放电平台有所下降,这说明材料的阻抗有所增加,这与EIS的测试结果相一致;样品的放电平台随掺钒量的增加而更加的明显和平坦,稳定的放电平台有利于锂离子电池的实际应用。     

钴掺杂锰酸锂的合成与性能

通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、粒度分析以及充放电性能测试对固相烧结法制备的LiCoxMn2-xO4(x=0,0.05,0.10,0.15,0.20)结构、形貌进行表征,并对电化学性质进行研究.研究结果表明,LiCoxMn2-xO4(x=0,0.05,0.10,0.15,0.20)均为单一尖晶石结构,无杂相存在;晶格常数随着掺杂量x的增大而线性减小;钴掺杂有助于LiCoxMn2-xO4晶体更规则地生长,使一次颗粒呈现八面体结构;掺钴对LiCoxMn2-xO4的平均粒径无明显影响;纯LiMn2O4在循环过种中容量衰减快,钴掺杂明显地改善了LiMn2O4充放电循环性能,且大电流放电能力提高;随着掺钴量的提高,大电流充放电性能与循环过程中容量的保持率也提高.     

稀土镧掺杂层状锰酸锂正极材料的制备与性能

采用溶胶凝胶法制备层状LiMnO2,并掺杂不同比例的稀土元素进行改性.XRD分析结果表明,掺杂镧元素的层状锰酸锂呈斜方晶系,纯度较高.SEM照片显示这种产物为层状结构,且粒度大小分布较为均匀.用循环充放电测试考察了产物的电化学性能,结果显示掺杂6%La的层状锰酸锂正极材料的初次放电比容量为128 mAh/g,但循环稳定性较差;而掺杂了4%La的层状锰酸锂则表现了良好的循环稳定性,首次放电比容量达到了102 mAh/g,多次充放电之后容量基本没有衰减,仍然能保持较高的比容量.从交流阻抗数据分析,掺镧量为4%的样品扩散阻抗较小,充放电可逆性较好.     

Na~+掺杂对锂离子电池正极材料LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4晶体结构和电化学性能的影响（英文）

采用简单固相法制备LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4及Na~+掺杂的Li_(0.95)Na_(0.05)Ni_(0.5)Mn_(1.5)O_4正极材料,研究Na~+掺杂对LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4材料晶体结构和电化学性能的影响。分别采用XRD、SEM、FT-IR、CV、EIS和恒流充放电测试对样品进行表征。结果表明,未掺杂和Na~+掺杂样品均为由八面体一次颗粒组成的二次团聚体颗粒,Na~+掺杂在一定程度上减小了一次颗粒尺寸。Na~+掺杂可有效抑制Li_xNi_(1-x)O杂相的生成,提高Ni/Mn无序度,降低电荷转移阻抗,加快锂离子扩散,从而提高材料的倍率性能。但是,掺杂的Na~+倾向占据锂离子的8a位置,从而迫使相同数量的锂离子占据16d八面体位置,这使尖晶石结构变得不稳定,因此,Na~+掺杂并没有改善Li Ni_(0.5)Mn_(1.5)O_4材料的循环稳定性。     

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。     

Synthesis and characterization of multidoped lithium manganese oxide spinel LiCo0.02La0.01Mn1.97O3.98Cl0.02

1 Introduction The cathode material plays an important role in the performance of lithium ion batteries. Lithium transition metal compounds with layered and spinel structure are favourites among cathode materials for lithium rechargeable batteries. In thi…     

Preparation and electrochemical characteristics of CO3（PO4）2-coated LiNi0.8Co0.2O2 by solid-state reaction at room temperature

LiNi0.8Co0.2O2 particles were modified by Co3（PO4）2 coating. The effects of the Co3（PO4）2 coating on the structure and electrochemical properties of the LiNi0.8Co0.2O2 cathode material were investigated. The Co3（PO4）2 coating forms a thin layer on the surface of the LiNi0.8Co0.2O2 material and a solid solution by interacting with the LiNi0.8Co0.2O2 core material during calcination at 700℃ for 4 h. Charge-discharge experiment results show that the Co3（PO4）2 coating improves the cycling stability of the LiNi0.8Co0.2O2 cathode material. The capacity retention of the pristine LiNi0.8Co0.2O2 cathode after 50 cycles is 83.6%, whereas it is 91.7% in the case of the LiNi0.8Co0.2O2 cathode coated with 1 wt.% Co3（PO4）2. Storage tests of the 4.35 V charged electrode at 60℃ after a month show that the Co3（POg）2-coated sample exhibits good storage properties compared with the pristine sample.     

高振实密度球形LiNi_(0.5)Co_(0.3)Mn_(0.2)O_2粉末的合成及性能

以共沉淀法制备的球形Ni_(0.5)Co_(0.3)Mn_(0.2)CO_3粉末为前驱体,按一定的比例将碳酸锂与前驱体混合,然后采用高温固相法合成高振实密度球形LiNi_(0.5)Co_(0.3)Mn_(0.2)O_2正极材料.该材料的振实密度达到2.60 g/cm~3,与商品化LiCoO_2的密度相当.SEM分析表明, LiNi_(0.5)Co_(0.3)Mn_(0.2)O_2正极材料与前驱体形貌有良好的继承性,均为理想的球形.XRD物相分析表明,在不同合成温度下的Li Ni_(0.5)Co_(0.3) Mn_(0.2)O_2产物均为具有α-NaFeO_2层状结构的纯相物质,在较高合成温度下所得材料的结晶度较高.电化学性能研究表明,在2.7～4.3 V的电压范围内,电池的放电比容量在0.2C倍率下为168.1 mA-h/g,在1C倍率下为157.6 mA-h/g;经50次循环后,两种放电条件下的电池容量保持率分别为95.1%和97.2%,显示出良好的电化学性能.     

Effects of synthesis conditions on the structural and electrochemical properties of layered LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2 cathode material via oxalate co-precipitation method

The uniform layered LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2 cathode material for lithium ion batteries was prepared by using (Ni1/3Co1/3Mn1/3)C2O4 as precursor synthesized via oxalate co-precipitation method in air. The effects of calcination temperature and time on the structure and electrochemical properties of the LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2 were systemically studied. XRD results revealed that the optimal calcination conditions to prepare the layered LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2 were 950°C for 15 h. Electrochemical measurement showed that the sample prepared under the such conditions has the highest initial discharge capacity of 160.8 mAh/g and the smallest irreversible capacity loss of 13.5% as well as stable cycling performance at a constant current density of 30 mA/g between 2.5 and 4.3 V versus Li at room temperature.     

Zn对锂电池材料LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2结构和电化学性能的影响

采用共沉淀法掺入少量Zn得到Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)1-xZnxO2材料。通过X射线衍射、光电子能谱(XPS)和电化学测试研究掺杂对其晶体结构、元素价态和电化学行为的影响。结果表明:掺入Zn增大晶格常数;在粉末颗粒表面的Zn含量是颗粒内部的数十倍;掺杂后Co、Mn依然保持+3、+4价,但是Ni由+2、+3混合价态组成;掺入少量Zn阻止电极在4.5V电位下的不可逆氧化反应;掺入Zn有效改善高截止电压下的循环容量保持能力,其作用与改变材料表面状态有关。     

基于基团贡献法估算锂离子动力电池正极材料LiNixCoyMnzO2的ΔHf,298θ和ΔGf,298θ

基于基团贡献法对裡离子动力电池正极材料LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2、LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2、LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2和LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的△Hf,298θ和△Gf,298θ进行估算。首先采用基团贡献法对56种固体无机化合物的△Hf,298θ和△Gf,298θ进行估算,估算值与文献值相比,相对误差绝对值都在4%之内。基于基团贡献法首次构建了估算锂离子动力电池正极材料LiNixCOyMnzO2的△Hf,298θ和△Gf,298θ的数学模型,结合XPS实验数据分析结果,对LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2、LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2、LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2和LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2正极材料的Hθf,298和ΔGθf,298进行估算,对应正极材料的△Hf,298θ和△Gf,298θ估算值分别为-705.39,-703.90,-695.67,-705.17 kJ·mol^-1和-647.98,-640.04,-631.10,-642.41 kJ·mol^-1。     

共沉淀法制备LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2过程中加料速度对其性能的影响

采用共沉淀法制备Ni0.8Co0.1Mn0.1(OH)2前驱体,与LiOH.H2O混合后在氧气气氛中焙烧得到LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2正极材料,探讨共沉淀反应过程中快速加料和慢速加料制度对前驱体形貌和LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2正极材料性能的影响。通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和电化学测试对样品进行表征。结果表明:慢速加料法减小了材料的粒径,合成了平均粒径在0.5μm左右的球形Ni0.8Co0.1Mn0.1(OH)2前驱体,且粒径分布比较集中;所合成LiNi0.8Co0.1-Mn0.1O2正极材料具有良好的层状结构,且无杂相存在;缓慢加料法得到的样品的电化学性能有很大提高,在0.1 C、0.5 C和1 C下首次放电比容量分别达到223.5、194.3和190.7 mA.h/g,循环30次后,容量保持率为80.09%、80.80%和85.84%。     

Synthesis and characterization of LiNi0.45Co0.10Mn0.45O2 cathode for lithium ion batteries

1INTRODUCTIONAdvanced rechargeable lithium ion batteriesare attractive for use in consumer electronic andelectric vehicle(EV)application because of a fa-vorable combination of voltage,energy density,cycling performance,and have been developed rap-idly worldwide during the past decade[1,2].LiCoO2has been widely used as a cathode material in com-mercial lithiumion battery because it is reasonableeasy to synthesize and shows a stable discharge ca-pacity[3].But due to its high cost and toxic…     

LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2和LiNi3/8Co1/4Mn3/8O2纳米纤维的合成与电化学性能

以溶胶前驱体为纺丝液,通过静电纺丝法合成锂离子电池正极材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2和LiNi3/8Co1/4Mn3/8O2纳米纤维.采用原子力显微镜(AFM)、X射线衍射(XRD)、充放电实验对纳米纤维的形貌、结构和电化学性能进行研究.结果表明,纳米纤维的直径在150～200 nm之间,且具有典型的α-NaFeO2层状结构.LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2和LiNi3/8Co1/4Mn3/8O2纳米纤维的首次放电容量均超过170 mAh·g-1,50次循环后容量保持率在90%以上.