新能源汽车用尖晶石锰酸锂正极材料高温性能

尖晶石型锰酸锂正极材料在高温条件下锰元素溶解严重,从而导致存储性能以及循环性能降低。本研究的研究目的是抑制其锰溶解,提高其高温性能。本研究通过反钙钛矿型固体电解质（Li3OCl）作为人工固体电解质膜均匀地包覆于锰酸锂表面的研究方法,以达到隔绝锰酸锂与电解液,从而抑制锰元素的溶解的目的。结果表明,反钙钛矿型电解质包覆层具有高达1.12×10-4 S/cm的离子电导率。电感耦合等离子体测试表明,相比未经包覆的样品,经反钙钛矿型电解质包覆的锰酸锂正极材料在高温下锰溶解显著减小。所组装的锰酸锂/金属锂扣式以及软包电池,在具有反钙钛矿型电解质包覆的情况下,其电化学性能获得了显著地提高。其中,所组装的软包电池的能量密度为297 Wh/kg,1C倍率下循环500圈后仍具有90.2 %的容量保持率。因此,本研究通过Li3OCl人工固体电解质膜的包覆作用可有效提高锰酸锂正极材料的高温电化学性能。     

二氧化锰还原法制备锰酸锂材料及其性能研究

采用二氧化锰还原法制备了锰酸锂前驱体, 将前驱体在不同温度下进行热处理, 制得尖晶石型锰酸锂。利用AAS、滴定法、XRD、SEM表征样品的元素含量、晶体结构、形貌和粒径, 并研究了不同热处理温度对锰酸锂电化学性能的影响。结果表明, 通过二氧化锰还原法合成出了具有一定尖晶石结构的锰酸锂前驱体。当热处理温度为800 ℃时, 锰酸锂的导电性最佳, 0.2C放电容量为132.7 mAh/g, 0.5C放电容量为123.9 mAh/g, 循环10次后, 容量衰减5.97%。     

铝掺杂对高电压镍钴锰酸锂性能的影响研究

采用高温固相法合成了不同铝含量的523镍钴锰酸锂,通过振实密度、粒度分布、pH值、电化学性能测试等手段,探究不同铝掺杂量、烧结时间、烧结温度对高电压镍钴锰酸锂性能的影响。研究结果表明,当铝掺杂量为0.7%、烧结时间为10 h、烧结温度为940 ℃时,高电压镍钴锰酸锂的性能最佳,此时,样品粒度D₅₀为7.83 μm,振实密度达到2.81 g/cm³,在3.0～4.4 V电压范围和1.0C倍率下,初始容量为174.17 mAh/g,50次循环容量保持率为97.18%。试验结果对改善高电压镍钴锰酸锂性能有一定的参考作用。     

乳化炸药燃烧法制备纳米锰酸锂

本文利用添加了硝酸锂和硝酸锰的乳化炸药燃烧合成纳米锰酸锂,用正交实验法分析了各参数对产品质量的影响,利用红外光谱对产物进行表征,结果证明生成了纳米锰酸锂。     

四氧化三锰和电解二氧化锰制备尖晶石型锰酸锂的研究

分别以电解二氧化锰和四氧化三锰为原料, 采用固相法制备了2种锂离子电池正极材料——尖晶石型锰酸锂。结合X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)及电性能测试, 对两种产物的物化性能以及电性能进行了检测分析, 结果表明: 以电解二氧化锰(EMD)和Mn₃O₄为原料, 在合适的条件下都能制备出性能较好的锰酸锂正极材料; 由Mn₃O₄制备的锰酸锂呈晶粒大小较为均匀的单晶八面体形貌; 由电解二氧化锰制备的锰酸锂呈晶粒大小不均匀的二次颗粒形貌; 用Mn₃O₄制备的锰酸锂1C下循环700次, 其容量保持率为105.3%; 而以电解二氧化锰制备的锰酸锂1C下循环700次, 其容量保持率为79.0%。     

掺铌尖晶石型锰酸锂烧结工艺的优化

采用高温固相法,通过优化烧结工艺,批量合成了具有高能量密度、单一尖晶石相的掺铌锰酸锂,并采用XRD、SEM、SSA、PSD等表征手段对其性能进行了分析,结果表明,在760℃下恒温烧结15 h,烧结制备的掺铌尖晶石锰酸锂综合性能较好,在1C倍率下,最高初始放电容量可达109.9 m Ah/g,循环50周后的容量保持率达95.3%,最大压实密度可达3.3 g/cm3。     

低共熔溶剂浸出废旧锰酸锂电池正极材料锂和锰的研究

低共熔溶剂做为绿色溶剂在废旧锂电池有价组分回收领域研究受到人们日益关注,以废旧锰酸锂电池正极粉为对象,研究了盐酸胍和乳酸低共熔溶剂对锂和锰的浸出性能,考察了浸出温度、浸出液固比和浸出时间等条件对锂和锰的浸出率影响,研究结果表明：采用盐酸胍和乳酸摩尔比1∶2制备的低共熔溶剂,适宜的溶解条件为浸出液固体积质量比为10 mL/g,溶解温度为70℃,浸出时间为2 h,在此条件下锰酸锂正极粉中锂和锰的浸出率分别达到99.27%和99.20%。     

锂的新兴应用领域—锂离子二次电池材料

综述了锂离子二次电池对材料的要求,嵌锂阳极材料、嵌锂阴极化合物、含锂电解质的开发和生产现状,世界锂离子二次电池主要生产厂家及规模,在微电子入电动车中的应用潜力,对碳酸锂的需求进行了预测。     

氧化锂基复合正极补锂材料的制备及对电池电化学性能的影响

锂离子电池在首次充放电过程中,其负极表面形成的固态电解质界面（SEI）膜会消耗部分正极材料的活性锂,导致不可逆的容量损失,降低锂离子电池能量密度。为解决此问题,选用氧化锂作为牺牲锂盐以补偿锂离子电池的首次不可逆容量损失,提高电池容量和循环性能。通过将催化剂LiMnO₂、Li₂O和导电炭黑(SP)按一定质量比研磨混合,制备了Li₂O基正极补锂材料LiMnO₂/Li₂O/SP。为研究其补锂性能,选用磷酸铁锂作为正极,石墨作为负极,TCGG-Si作为电解液,组装了2032扣式全电池,通过充放电测试,研究了该正极补锂材料对电池电化学性能的影响。结果表明,当LiMnO₂/Li₂O/SP的质量分数分别为50%、45%和5%时,在 10 mA?g^-1的电流密度下充电至4.3 V,LiMnO₂/Li₂O/SP 复合材料的首次充电比容量可达526.5 mAh?g^-1,首次库伦效率为14.63%,其在首次充电过程中分解释放活性锂的过程是不可逆的,并在第4次后完全丧失容量,说明 Li₂O/LiMnO₂/SP复合材料可以作为补锂材料添加到正极材料中。将质量分数为3.6%的Li₂O/LiMnO₂/SP复合材料加入到磷酸铁锂半电池中,半电池的首次充电比容量为186.5 mAh·g^-1,相较 LiFePO₄比容量（166.8 mAh·g^-1）提高了19.7 mAh·g^-1,说明补锂剂已发挥作用,该部分多余的容量可用于形成石墨SEI膜。将Li₂O/LiMnO₂/SP添加到磷酸铁锂-石墨全电池体系中作为正极补锂剂,不仅可补偿石墨负极的首次不可逆容量损失,还可提高全电池的循环性能。全电池的首次可逆容量为158.2 mAh?g^-1,循环100次的可逆比容量为108.0 mAh?g^-1;相较于未添加情况,全电池首次充电比容量增加了12.9 mAh?g^-1,可逆比容量提高了11.6 mAh?g^-1,经100次循环后容量保持率提升了13.90%。     

锂的新兴应用领域--锂离子二次电池材料

综述了锂离子二次电池对材料的要求,嵌锂阳极材料、嵌锂阴极化合物、含锂电解质的开发和生产现状,世界锂离子二次电池主要生产厂家及其规模,在微电子和电动车中的应用潜力.对碳酸锂的需求进行了预测.     

Al2O3包覆LiMn2O4正极材料的合成和电化学性能研究

研究了在锂离子电池尖晶石LiMn2O4正极材料上包覆Al2O3来改善材料在循环过程中的容量衰减问题。通过SEM和X射线衍射研究材料的表观形貌和晶体结构，在电化学性能测试中，发现包覆Al2O3可以减少材料与电解液的直接接触，阻止了电解液对尖晶石的侵蚀，抑制锰离子在电解液中的溶解和由此带来材料结构的改变，以及与电解液中微量的HF反应，避免了HF对锰离子溶解的加速作用。从电化学循环测试后材料的X射线图谱上可以发现，LiMn2O4材料包覆Al2O3后，可以在很大程度上抑制循环过程中MN5O8杂相峰的出现。     

锂离子电池负极材料LiFeTiO_4/C的制备及其电化学性能

以Li_2CO_3、Fe_2O_3和TiO_2为原料,葡萄糖为碳源,采用高温固相法合成了锂离子电池LiFeTiO_4/C复合材料。采用X射线衍射(XRD)、傅里叶红外光谱(FTIR)、透射电子显微镜(TEM)等手段对材料的晶体结构和形貌进行了表征,通过恒流充放电、循环伏安(CV)和交流阻抗对材料的电化学性能进行了测试。结果表明,碳包覆后的LiFeTiO_4负极材料循环性能优于未经碳包覆的材料。在室温下,充放电倍率为0.5C时,LiFeTiO_4/C负极材料的首次放电比容量为327.8 m Ah/g,循环50周后仍保持在308.3 m Ah/g。     

锂离子电池镍系正极材料的掺杂研究进展

综述了近年来通过元素掺杂改善镍系正极材料电化学性能的研究成果。阐述了不同元素掺杂改性的机理及其效果, 认为在优化合成条件的基础上, 目前元素掺杂是提高锂离子电池正极材料LiNiO₂电化学性能的最佳途径。     

锂离子电池钠掺杂LiFePO_4正极材料的电化学性能

利用高温固相法制备Li1-xNaxFePO4(x=0,0.05,0.10,0.20)正极材料,并进行电化学性能测试。结果表明,Li0.95Na0.05FePO4材料表现出最好的电化学性能,在0.1C充放电时首次放电容量为107.6mA·h/g,循环20次后的放电容量为109.3mA·h/g,容量保留率几乎100%。在0.5C、1.0C和2.0C不同倍率下放电,容量保持率分别为80.22%、97.36%和91.90%。与纯LiFePO4相比,Li0.95Na0.05FePO4材料具有更高的可逆容量、更稳定的循环性能和更好的倍率性能。     

锂离子电池正极材料层状LiNi1／3Co1／3Mn1／3O2的研究进展

对层状LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的制备方法（如高温固相合成法、溶胶-凝胶法、共沉淀法）进行了重点论述，并讨论了相应的电化学性能、结构特征和目前存在的问题。并对层状LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2正极材料的发展进行了展望。     

锂离子电池Li2FeP2O7正极材料的制备及其电化学性能

采用固相球磨法制备了Li2FeP2O7/C正极材料,研究了烧结温度、碳包覆含量以及碳源对其结构、形貌以及电化学性能的影响。结果表明: 高温固相烧结合成样品的适宜温度为680 ℃,以柠檬酸为碳源、碳包覆量为5%时,合成的Li2FeP2O7/C晶型完整,晶粒较小且均匀,0.1C倍率下的放电比容量可达102.6 mAh/g,0.5C倍率下的初次放电比容量可达83.4 mAh/g,循环30次后放电比容量为80.7 mAh/g,展现了较好的循环性能以及倍率性能。     

Al_2O_3/Fe复合材料的制备及微观组织

采用熔铸法成功的制备成了Al2O3/Fe复合材料,利用扫描电子显微镜(SEM),来观察增强相Al2O3的微观组织。实验表明:增强相呈颗粒状均匀分布在铁基体中,增强相和基体无反应层;随Al2O3的含量的增加其微观组织变化过程为:细小的颗粒状增强物由4μm逐渐长大为较粗大的粒状约10μm,并在颗粒内部出现了裂纹。     

Li~+、La~(3+)掺杂对尖晶石LiMn_2O_4的电化学性能影响

采用固相法制备了尖晶石LiMn_2O_4,将Li~+和La~(3+)复合掺入到主尖晶石相LiMn_2O_4中,研究了不同掺锂量和不同掺镧量对材料电化学性能的影响.利用XRD和SEM等对材料的物理性能进行了检测,结果表明掺杂锂、镧的材料具有尖晶石相,颗粒尺寸为7～8 μm.电性能测试结果显示材料具有良好的电化学性能.     

锂离子电池Li_4Ti_(4.95)Ce_(0.05)O_(12)负极材料的结构与电化学性能

采用高温固相法合成了Li_4Ti_5O_(12)和Li_4Ti_(4.95)Ce_(0.05)O_(12)负极材料,采用X射线粉末衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、循环伏安(CV)和充放电测试等手段研究样品的结构和电化学性能。XRD图谱表明铈掺杂并没有改变样品的晶体结构;循环伏安曲线表明Li_4Ti_(4.95)Ce_(0.05)O_(12)样品具有更好的可逆性,铈的掺杂有利于锂离子的可逆脱嵌;微分电容曲线表明Li_4Ti_(4.95)Ce_(0.05)O_(12)的充放电的峰电位值差比Li_4Ti_5O_(12)小,说明前者具有更小的电化学极化;充放电测试表明,5 C倍率充放电时,Li_4Ti_(4.95)Ce_(0.05)O_(12)和Li_4Ti_5O_(12)的可逆放电容量分别为120 m A·h/g和80 m A·h/g左右,说明铈的掺杂提高了Li_4Ti_5O_(12)材料的倍率容量和循环性能。     

富锂正极材料Li[Li_(0.2)Ni_(0.13)Co_(0.13)Mn_(0.54)]O_2的合成及其电化学性能研究

以过渡金属硫酸盐和一水合氢氧化锂为原料,采用共沉淀-高温固相烧结法制备富锂正极材料Li[Li0.2Ni0.13Co0.13Mn0.54]O2。通过XRD、SEM和电池充放电测试方法考察了产物结构和性能,结果表明:在水浴50℃下控制p H=11合成的前驱体具有很好的分散性,且在950℃下烧结得到了优越的电化学性能;在0.1C(1C=300 m A/g)充放电时,首次放电比容量为258.9 m Ah/g(2.0~4.8 V),首次充放电效率为75.6%;在1C充放电时,首次放电比容量为204.6 m Ah/g,循环10次后放电比容量为179.9 m Ah/g;2C倍率下仍保持了141.4 m Ah/g的放电比容量。