锂离子电池正极材料LiCoO2的制备

将前驱体CoOOH(通过自制的连续式反应器,采用湿法合成制备)和LiOH·H2O,通过固相反应法合成了结晶度好的LiCoo2.差热-热重分析表明:650℃就已经反应完全;X射线衍射结果表明:合成的材料具有完美的层状结构;扫描电镜显示:CoOOH在焙烧过程中,边缘开始球化;IR分析说明:LiCoO2中Co-O吸收峰向低波数方向偏移.     

用废旧锂离子电池回收的钴制备LiCoO2

用废旧锂离子电池回收的钴,通过草酸铵[(NH4)2C2O4]沉淀-固相法制备钴酸锂(LiCoO2),考察了(NH2)2C2O4用量、沉淀反应温度及时间等的影响,最优条件为:n(C2O42-):n(Co2+)=1.15:1.00,在40～50℃下沉淀10 min,相应的钴回收率为99.2%.将CoC2O4和过量5%的Li...     

LiCoO2正极材料的制备及其应用研究

介绍了锂离子电池正极活性材料LiCoO2的国产化中试批量制备工作、电极材料性能及其在锂离子电池上应用研究的情况.研制的LiCoO2正极材料具有容量高、循环寿命长及其安全性好等特点.     

聚合物锂离子电池正极研究

采用高温固相合成法制备了LiCoO2 ,利用XRD和激光粒度分析仪进行了表征。以自制的LiCoO2 为正极活性物质 ,对聚合物锂离子电池正极的制备工艺进行研究 ,并装配了聚合物锂离子电池 ,其首次充放电的库仑效率在 80 %以上。     

以废旧锂离子电池为钴源制备LiCoO_2

采用热震法将锂离子电池正极活性物质与铝箔分离,优化热震工艺为:在空气气氛中,550℃下热处理1h后,将正极片快速投到去离子水中,正极活性物质与铝箔的分离效果良好,且铝箔的氧化较少。正极活性物质浸出最佳工艺条件为:浸出液为1.87mol/LH2SO4和0.63mol/LH2O2的混合溶液,浸出温度为75℃、时间为120min,液固比为11ml∶1g。以回收的草酸钴为钴源,LiOH·H2O为锂源制备了LiCoO2。制备的LiCoO2为标准的层状结构,以0.5C在2.8~4.3V充放电,首次和第50次循环的放电比容量分别为146mAh/g、142mAh/g,容量保持率为97%。     

氧化还原溶胶-凝胶法制备LiCoO2

首次采用氧化还原溶胶 -凝胶法制备了锂离子电池正极材料LiCoO2 ,并采用电化学测试 ,XRD ,TEM ,SEM和BET对其进行了表征。考察了Li/Co摩尔比对材料首次充放电容量的影响 ,比较了不同合成方法对材料比表面积的影响。结果表明 :Li/Co摩尔比应不小于 1。由本方法制备的LiCoO2 正极材料具有较高的首次充放电比容量和可逆放电容量 ,完整而稳定的层状结构 ,均匀的粒径分布和较小的平均粒径 (3 5 0nm )以及较大的比表面积。在充放电速率不大于 0 .5C和电压在 3 0～ 4 2 5V范围内时 ,材料具有良好的循环性能。循环 10 0次后 ,容量保持率高达 96 3 %。     

薄膜二次锂离子电池正极研究进展

薄膜二次锂离子电池是锂离子电池发展的最新领域,正极材料的薄膜化是薄膜二次锂离子电池的重要部分.综述了近年来发展的一些薄膜正极的制备方法,包括溶胶-凝肢法(Sol-gel)、化学沉积法(CVD)、激光高温灼烧法(LA)、脉冲激光沉积法(PLD)、射频磁控溅射法(RMP),对各种方法的优缺点进行了比较,并对正极薄膜制备的发展方向进行了展望.     

LiCoO2的电化学性能和过充特性研究

以两种具有不同粒径、比表面积和振实密度的LiCoO2为正极材料,组装053048型锂离子电池,研究其电化学性能、1.0 C/12 V过充特性及其过充机理.结果表明:LiCoO2比表面积对过充测试结果影响很大;比表面大、细颗粒多的LICoO2,过充测试时产生较多的活性反应位置,导致电池发生热失控、爆炸.正极材料的晶体结构和振实密度对过充特性也有影响.D50小的LiCoO2经过100次循环后,容量保持率＞95%,3.6 V平台＞82%,表现出良好的电化学性能.     

LiCoO2表面原位包覆AlPO4及性能研究

采用AlPO4对LiCoO2进行了表面原位包覆,并通过扫描电子显微镜法(SEM)、透射电子显微镜法(TEM)、X射线衍射光谱法(XRD)及电化学性能测试等分析手段比较了未包覆和包覆后材料的性能.结果表明AlPO4包覆层均匀,厚度为20 nm左右;包覆后LiCoO2的循环性能得到显著改善.     

高性能LiCoO2的制备与性能表征

采用特殊共沉淀法制备出了类球形碱式碳酸钴,通过一系列煅烧工艺,最终制得高性能LiCoO2材料.同时与国内常规生产工艺,即以草酸钴为主要原料最终制得的LiCoO2材料进行了对比和分析.结果表明,以碱式碳酸钴为主要原料制备的LiCoO2材料:I003/I104、I006/I104和I006/I003值大、结晶度高、晶粒尺寸大、密度大、比表面积小、压实性能优良,具有较高的比容量和优异的循环稳定性.     

从不合格锂离子蓄电池中直接回收钴酸锂

研究了一种从不合格锂离子蓄电池正极片中直接回收钴酸锂的新工艺。先将LiCoO2从铝箔上分离开,然后再在高温下除去正极片中的聚偏氟乙烯(PVDF)和碳粉等杂质,得到最后的粉末样品,并运用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)分析技术对最后得到的样品进行了微观形貌与晶相结构的研究。结果发现,最后得到的钴酸锂中只含有少量的Co3O4杂质,经分析碳和氟的含量分别为0.018%和0.021%。SEM表明,样品表面光滑,颗粒细小均匀。     

钴酸锂晶体结构与能量关系的研究进展

在总结近十年来文献的基础上,详细阐述了定化学计量比的钴酸锂的两种物相HT-LiCoO_2和LT-LiCoO_2的晶体结构,依据Pauling 规则从配位多面体能量的角度分析了热力学相对稳定性,同时反映了理论界对此所持的异议,希望通过确定稳定相来确定合成何种物相可使锂离子蓄电池获得更长的使用寿命;介绍了钴酸锂在充放电过程中脱锂态产物晶体结构变化规律存在的较大争议,侧重介绍利用第一原理和从头计算的方法,从能量角度分析脱锂态钴酸锂的晶体结构,希望通过稳定层状结构来提高抗过充性和导电性能。     

化学沉淀法回收LiCoO2中的Co和Li

以1.5 mol/L H2SO4溶液为介质,以0.9 mol/L H2O2溶液为还原剂,于80℃搅拌2 h,溶解锂离子电池中的LiCoO2.溶解液中的Li 和Co2 用40%NaOH溶液为沉淀剂进行分离.Co(OH)2沉淀先经过提纯,提纯后的试样在300℃下煅烧2 h,可回收得到Co2O3.Co的回收率可达96%,其纯度达到99.2%.母液中Li 加固体Na2CO3处理,沉淀后重结晶,得到Li2CO3.Li的回收率可达到74%,纯度达98.6%.     

Co3O4对LiCoO2电化学性能的影响

由Li2CO3和不同工艺制备的Co3O4为原料,合成了LiCoO2。XRD测试表明:不同Co3O4制备的LiCoO2的晶胞参数a和c值不同。电化学性能测试表明:比表面积大的Co3O4合成的LiCoO2具有更高的首次放电比容量,微晶尺寸大的Co3O4合成的LiCoO2具有更好的循环性能。     

锰掺杂钴酸锂LiMnxCo1-xO2的性能研究

采用XRD、循环伏安和恒电流充放电等方法研究了用Mn(NO3)2做锰源掺杂合成的锂离子电池正极材料LiMnxCo1-xO2的结构及其电化学行为.结果表明,以0.5 mA/cm2充放电,Li/LiMnxCo1-xO2电池充电容量有所下降;但放电工作电压平台均在3.6 V左右,放电容量随着x从0.05增至0.25,从98.88 mAh/g下降到55.70 mAh/g;与LiCoO2相比,放电容量分别减少了10.6%和49.6%.XRD结果显示,随着x的增加,充放电前后LiMnxCo1-xO2中均含有MnO2的特征峰,充电后相应的晶胞参数c和a分别略有增大和减小.然而,循环伏安结果显示与LiCoO2相比,LiMnxCo1-xO2并没有新的氧化还原峰产生,说明其中的MnO2并未参加充放电反应.     

LiCoO2掺杂Na合成Li1-xNaxCoO2的研究

采用XRD、XPS、IR、ICP-AES、循环伏安、恒电流充放电等方法对LiCoO2掺杂Na高温固相化学反应合成的Li1-xNaxCoO2材料的结构及电化学性能进行了系统研究。结果表明,当掺杂Na的量x>0.05后,Li/Li1-xNaxCoO2电池的充、放电容量较Li/LiCoO2的明显下降。随x从0.0增至0.3时,Li/Li1-xNaxCoO2电池以0.5mA/cm2充电容量由146.3mAh/g下降至130.0mAh/g,放电容量则由110.6mAh/g下降至80.0mAh/g,但工作电压平台均为3.6V。XRD结果显示,随x的增大,Li1-xNaxCoO2的六方晶胞参数a没有统计学上的差异,而晶胞参数c则逐渐减小。但当x>0.25后,其中有NaCoO2产生。相同x的Li1-xNaxCoO2充电后的六方晶胞参数c比未充电的有所增大,而晶胞参数a则略微缩小。但是当x>0.25后,出现3个NaCoO2的特征衍射峰。然而,以0.5mA/cm2充电至4.4V后,Li1-xNaxCoO2的六方晶胞参数c均增大,a略减小。XPS结果表明,随x增大,Li1s的电子结合能有增大趋势,但O1s和Na1s及Co2p3/2和Co2p1/2电子结合能变化很小。与LiCoO2相比,Li1-xNaxCoO2的循环伏安并没有新的氧化还原峰产生。     

从废旧锂离子电池中回收钴和铝的工艺

采用全湿法从废旧锂离子电池LiCoO2电极中回收钴和铝。采用10%NaOH溶液为浸出剂,溶解铝钴膜,浸液中的NaAlO2用H2SO4溶液中和,将铝以Al(OH)3形式沉淀,铝的回收率达93.5%。碱浸渣以2 mol/L H2SO4 30%H2O2溶液在60℃下浸出;以NaOH溶液调节酸浸液的pH至5,净化后,以饱和(NH4)2C2O4溶液沉钴,沉钴条件为60℃、pH=2、含钴溶液与饱和(NH4)2C2O4溶液体积比为1∶1.5,钴的回收率达96.3%。     

锂离子电池的发展状况

国内外锂离子电池快速发展,广泛应用于家电产品.汽车面临汽油紧张和污染环境,电动车将部分解决这些问题.电动自行车已为人们接受.锂离子电池以其优良的性能,将成为电动车的主要动力源.钴酸锂由于性能好,而成为当今小型锂离子电池的主角,但世界上钴储量少,作为动力电池材料,市场前景小.锰酸锂的锰资源较多,价格比钴便宜很多,可成为动力电池的主要材料.与钴酸锂相比,锰酸锂的性能还有不足,如比容量和循环寿命较低,因此应当着重研究,改善其品质.现在锰酸锂电池已投向市场,将会促进其研究和生产,推动电动汽车进入市场.