共沉淀法制备Li[Ni_(l/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)]O_2及电化学性能研究

采用NH3-NaOH共沉淀法合成了Li[Nil/3Co1/3Mn1/3]O2正极材料,通过改变NH3·H2O浓度及加料方式研究材料的电化学性能。采用XRD、SEM对晶体的结构和形貌作表征。将正极材料Li[Nil/3Co1/3Mn1/3]O2制成电极极片,组装成电池进行测试。分析测试结果表明,合成的极材料Li[Nil/3Co1/3Mn1/3]O2具有典型的α-NaFeO2结构,粒径分布较好,呈类球形。     

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

锂离子电池正极材料Li Ni1/3Co1/3Mn1/3O2具有比商业化正极材料——LiCoO2更低廉的成本、更低的毒性、更好的热稳定性,近年来受到广大科研工作者的关注。主要介绍了Li Ni1/3Co1/3Mn1/3O2正极材料的合成改性方法及其近年来在电化学性能方面所取得的成果和进展,并简要概括了该材料结构和发展趋势。不断提高Li Ni1/3Co1/3Mn1/3O2正极材料的振实密度以及电化学性能特别是其在高倍率充放电条件下的循环性能将成为相关科研工作者的研究重点。     

层状Li[Ni_（1/3）Co_（1/3）Mn_（1/3）]O_2锂离子电池正极材料制备方法的研究进展

层状结构Li[Ni1/3Co1/3Mn1/3]O2是目前国内外锂电池正极材料的研究热点。制备这种三元系材料的方法是热点中的重点。本文主要综述了不同的制备方法以及这些方法的简单对比,并探讨了Li[Ni1/3Co1/3Mn1/3]O2的应用前景。     

Li[Ni1/3Co1/3Mn1/3]O2合成工艺对其结构和性能的影响

采用碳酸盐共沉淀法制备Li[Ni1/3Co1/3Mn1/3]O2。研究了前驱体合成温度、时间和焙烧温度、焙烧时间对材料结构和电化学性能的影响。测试结果表明,合成温度为40℃,时间30 h所得前驱体的振实密度和电化学性能较好。XRD测试结果表明,不同焙烧温度下得到的Li[Ni1/3Co1/3Mn1/3]O2均具有α-NaFeO2型层状结构。其中800℃下焙烧15 h得到的样品具有较好的层状结构和较低的阳离子混排程度。样品在2.8～4.3 V电压范围内,0.2 C放电倍率下的首次放电比容量最高可达159.1 mAh·g-1,循环50次后容量保持率为95.7%。     

纳米SnO_2可控合成及其对LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2电化学性能的影响

采用溶胶法制备Sn(OH)4胶体,以炭载体控制吸附胶体粒径,通过高温烧结制备炭载纳米Sn O2,并通过载体转移技术将纳米Sn O2转移到Li Ni1/3Co1/3Mn1/3O2正极材料表面,考察了合成工艺条件对纳米Sn O2及其前驱体粒径的影响,并对纳米Sn O2修饰的Li Ni1/3Co1/3Mn1/3O2正极材料进行分析。结果表明:在以十二烷基苯磺酸钠为表面活性剂、陈化12 h、添加炭载体的条件下可以有效控制Sn O2前驱体胶体的粒径;Sn O2负载在Li Ni1/3Co1/3Mn1/3O2表面,没有进入Li Ni1/3Co1/3Mn1/3O2材料的结构中,纳米Sn O2提高了Li Ni1/3Co1/3Mn1/3O2的电化学性能;在0.5C、1C、2C、5C下充放电,首次放电容量分别提高了3.75%、0.96%、6.41%、8.71%,1C倍率循环50次之后,容量保持率由71.35%提高至92.14%。     

锂离子电池LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2正极材料的性能研究(Ⅰ)

采用共沉淀法和高温固相烧结相结合,合成了锂离子电池层状LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2正极材料。采用ICP-AES元素分析方法、XRD和SEM对LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2正极材料的成分、结构和形貌进行了表征。SEM测试结果表明,LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的形貌近似为球形,且颗粒分布均匀。并对其进行了充放电性能测试,结果表明:LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2在25℃、2.5～4.6 V、0.1 C倍率下,首次放电容量达189.32 mAh.g-1(锂为负极),C/LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2在1 C、2.75～4.2 V下,初始放电比容量为145.5 mAh/g,循环100次后,容量保持率为98.41%。是一种有发展前景的锂离子电池正极材料。     

电解液浸泡对锂离子电池正极材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的影响

主要考察了电解液浸泡对Li Ni1/3Co1/3Mn1/3O2粉料的影响,通过扫描电镜(SEM)观察了不同条件下粉体的形貌,采用X射线衍射仪及拉曼光谱仪表征晶体的结构,并将样品组装成电池,比较了不同条件处理下样品的首次放电及倍率性能。结果表明,电解液浸泡对Li Ni1/3Co1/3Mn1/3O2的形貌和晶体结构影响较小,但对粉体的电阻率和电池的容量有较大影响,而且随着浸泡温度的升高,其粉体电阻率和放电比容量均下降。     

锂离子正极材料Li（Ni_（1/3）Co_（1/3）Mn_（1/3））O_（2-x）F_x的合成与电化学性能

采用沉淀法合成一系列Li（Ni1/3Co1/3Mn1/3）O2-xFx正极材料（0≤x≤0.5）;用X射线衍射仪和扫描电镜仪分析了合成产物的晶体结构及表面形貌;利用充放电仪测定产物的电化学性能,结果表明Li（Ni1/3Co1/3Mn1/3）O1.7F0.3的电化学性能最佳,首次充放电比容量分别达181.9、174.0 mA.h/g,材料的结构在循环过程中保持稳定,倍率性能变好,电化学阻抗明显降低。     

层状结构LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2正极材料制备过程与电化学性能

采用固相自引发基团置换法结合高温焙烧制备了亚μm级的LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2正极材料。研究了热处理气氛、烧结时间对材料结构及性能的影响。研究结果表明在空气氛围下900℃焙烧20 h制备的LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2正极材料具有最佳的电化学性能。     

层状结构Li[Ni,Co,Mn]O2正极材料制备与改性研究进展

介绍了层状结构的Li[Ni,Co,Mn]O2作为锂离子电池正极材料具有良好发展潜力,制备过程与条件对Li[Ni,Co,Mn]O2的结构、性能与生产成本有重要的影响,表面修饰与改性是进一步提高其性能和稳定性的重要途径。归纳了Li[Ni,Co,Mn]O2正极材料的各种制备方法,并对各种改性方法进行比较。分析了层状结构Li[Ni,Co,Mn]O2正极材料存在的问题和今后的研究重点。     

锂电子电池材料LiNi1／3Co1／3Mn1／3O2的制备方法

LiNi1／3Co1／3Mn1／3O2作为一种新型的锂离子电池正极材料,其理论容量高达278mAh.g^-1,具有a—NaFeO2型层状结构,制备方法主要高温固相合成法、共沉淀法、流变相反应法、溶胶-凝胶法等,文章对制备方法进行了重点沦述,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。     

Al2O3包覆LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2锂离子电池正极材料

综述了Al2O3包覆LiNi(1/3)Co(1/3)Mn(1/3)O2锂离子电池正极材料的研究现状与进展,并评述了其制备方法和包覆改性;讨论了包覆改善该正极材料性能的机理;提出了这种正极材料的研发过程中的一些问题并对其未来的发展前景作了展望。     

锂离子电池正极材料LiCo1／3Mn1／3Ni1／3O2的制备与性能研究

采用机械活化-高温固相法制备了锂离子电池正极材料LiCo1／3Mn1／3Ni1／3O2研究球磨方式与n（Li）／n（M）对合成产物结构与性能的影响。通过X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）和电化学性能测试对所得样品的结构、形貌及电化学性能进行了表征。研究结果表明,优化试验条件下制备得到的材料具有良好的循环性能,在电压范围2．7～4．2V内,充放电的电流值为20mA／g时,初始放电比容量为160mA·h／g,30次循环后容量保持率为96．98％。     

锂离子电池正极材料LiNi1/2Co1/6Mn1/3O2的制备与性能

采用Co2+浓度递增的金属离子混合溶液分次共沉淀方法制备Ni1/2Co1/6Mn1/3(OH)2,以其为前驱体,通过高温固相反应得到具有Co含量梯度的层状LiNi1/2Co1/6Mn1/3O2,探讨了焙烧温度及Co含量梯度对材料的结构和电化学性能的影响. 通过X射线衍射、扫描电镜、热重分析及恒电流充放电测试对合成的样品进行了表征. 结果表明,700℃合成产物即具有类LiNiO2的六方层状结构,800和850℃合成产物阳离子排列有序度高,层状结构显著. 材料结晶度好,粒度均匀,粒径在亚微米级. 合成温度800℃的梯度材料具有最佳的电化学性能, 2.5~4.2 V, 0.1 C倍率充放电50次后,梯度材料的容量仍保持在171.2 mA×h/g. 相同的焙烧温度,梯度材料比均匀材料的电化学性能更加优异.     

废旧锂电池中有价金属回收及三元正极材料的再制备

探讨了磷酸体系下不同因素对废旧锂电池正极材料中有价金属浸出效率的影响，结果表明：在浸出时间60min，反应温度60℃，磷酸浓度2mol/L，液固比20mL/g，还原剂(H₂O₂)体积分数为4%时，可得最佳浸出效果，Co、Li、Mn、Ni浸出效率分别可达96.3%、100%、98.8%和99.5%；浸出液添加相应比例金属离子，采用草酸共沉淀法制备前体材料(Ni_1/3Co_1/3Mn_1/3)C₂O₄，并得到相应再生磷酸溶液。再生磷酸进行循环浸出实验，实验研究结果表明：循环浸出5次之后Li的浸出率仍可保持在90.1%，而Co、Mn和Ni的浸出率在75.0%以上。前体添加锂源Li₂CO₃煅烧合成Li(Ni_1/3Co_1/3Mn_1/3)O₂材料，考察了不同温度对Li(Ni_1/3Co_1/3Mn_1/3)O₂材料合成的影响，结果显示，当合成温度为800℃时，得到的材料性能最优良，初次放电容量可达136.4mA·h/g。在0.2C下经过50圈循环后容量保持率为97.2%。     

Local atomic characterization of LiCo1/3Ni1/3Mn1/3O2 cathode material

Co, Ni and Mn K-edge XAFS investigation of LiCo_1/3Ni_1/3Mn_1/3O₂ as alternative cathode material to commercially used LiCoO₂ in lithium rechargeable battery has been performed. Parameters of a local atomic structure such as radii of metal-oxygen and metal-metal coordination shells and disorder in those shells have been determined. It has been found that the radius of the first coordination shell (metal-oxygen) as well as a local disorder in the second shell (metal-metal) around each of the 3d-metals are in a good agreement with obtained for superlattice model of [√3 × √3] R30° type in triangular lattice of sites by first principle calculation. Other parameters of the local atomic structure around Co, Ni and Mn atoms do not provide evidence for presence of superstructure in LiCo_1/3Ni_1/3Mn_1/3O₂.     

pH对三元材料前驱体物理性能的影响

在不同pH下共沉淀制备了正极材料LiNi_1/3Mn_1/3Co_1/3O₂的前驱体Ni_1/3Mn_1/3Co_1/3（OH）₂。通过对前驱体产物进行粒径分布分析、振实密度分析及扫描电镜照片分析,比较了pH对合成前驱体材料性能的影响。结果表明,在pH等于11.0条件下,合成的前驱体粒径分布均匀,振实密度高,形貌规则。将该条件下的前驱体与氢氧化锂混合煅烧制备得到LiNi_1/3Mn_1/3Co_1/3O₂。经电化学性能测定,发现其电化学性能优异,在0.2 C和1.0 C下首次放电容量可达 160.0 mA·h/g和129.9 mA·h/g;在1.0 C下循环20次后,容量保持率高达94%。