富锂锰基正极材料的改性及电化学性能研究

采用碳酸盐共沉淀法合成前驱体,经高速混合机与碳酸锂混合,通过高温焙烧得到系列改性富锂锰基材料Li[Li0.167Ni0.225Co0.05Mn0.558-yTiy]O2.通过对材料的各项性能进行比较发现,钛掺杂能明显提高材料的循环性能和倍率性能,但随着钛量的增大,材料的放电比容量有下降的趋势.     

富锂锰基正极材料的高温储存性能研究

以富锂锰基材料为正极材料,人造石墨为负极材料,经一系列工序制作成4200 mAh软包装电池,半电状态下（3.86 V）在15℃、30℃、45℃、60℃下分别储存1~5 d,每种储存条件下各10只电池.然后分别测试储存后的电化学性能.结果表明,储存温度和储存时间对电池的电化学性能有很大的影响.综合来看,在45℃下储存3 d的电池具有更好的电化学性能.     

稀土La掺杂对层状富锂锰基氧化物正极材料结构及电化学性能的影响

采用碳酸盐共沉淀-高温烧结法制备了La掺杂层状富锂锰基氧化物正极材料Li_1.2Mn_0.54-xNi_0.13Co_0.13La_xO₂（x=0, 0.01, 0.03, 0.05），考察了La掺杂量对正极材料的结构及电化学性能的影响.采用X射线衍射（XRD）和扫描电镜（SEM）分析研究了正极材料的结构和形貌特征，材料的电化学性能采用交流阻抗和充放电测试仪进行测试分析.研究结果表明:所有样品均保持层状α-NaFeO₂结构，随着La掺杂量的增加，样品形貌未发生明显变化，样品放电容量呈现先增大后降低的趋势，当La掺杂量为0.03时，具有最高的放电比容量285.3 mAh/g（0.1 C），经过50次循环后的放电比容量为260.5 mAh/g，容量保持率为91.3 %.      

前驱体形貌对三元正极材料电化学循环性能的影响

镍钴锰三元正极材料是作为动力型电池的主要原材料之一,对材料的比容量、倍率性能,循环性能有着逐步提升的要求.目前主流镍钴锰三元正极材料前驱体氢氧化镍钴锰均采用了共沉淀法,其表面形貌直接影响着三元正极材料在电性能中发挥的作用.本文主要从不同反应条件改变三元前驱体氢氧化镍钴锰Ni0.5Co0.2Mn0.3(OH)2一次晶粒的...     

高能量密度富锂锰基正极材料结构调控与性能研究

富锂锰基氧化物(LMO)正极材料具有很高的比容量,但其仍存在首次不可逆容量损失大、动力学性能差、电压衰降等缺陷.本文设计并优化Li1.2Ni0.13Co0.13Mn0.54O2正极材料结构,通过掺杂Br-取代O2-限制充放电循环过程晶格氧的迁移;通过调控富锂锰基氧化物电极中的氧空位,增强氧阴离子反应的可逆性,改善电极的...     

合成方法对富锂锰基正极材料Li1.2Mn0.54Ni0.13Co0.13O2电化学性能的影响

采用共沉淀法、溶胶凝胶法和固相法合成了富锂锰基正极材料Li_1.2Mn_0.54Ni_0.13Co_0.13O₂,并通过XRD、SEM、EDS等对所合成材料的物相结构和微观组织等进行了表征,采用电池测试系统对由合成材料组装的CR2032纽扣式半电池进行电化学性能测试。研究表明,三种合成方法都成功合成了具有层状结构的富锂锰基正极材料,其中共沉淀法制备的样品阳离子混排程度最低,元素分布和颗粒大小均匀,晶界边缘清晰,并且无明显团聚。从电化学性能来看,在2.0～4.8 V的电压范围内,0.1 C倍率下共沉淀法合成样品的首圈放电比容量最高,在充放电循环100圈后,仍保持195.8 mA·h/g的放电比容量,容量保持率为87.3%。相较而言,溶胶凝胶法和固相法制备的样品容量保持率较低,分别为84.5%和83.8%。与溶胶凝胶法和固相法制备样品相比,共沉淀法可有效提高Li_1.2Mn_0.54Ni_0.13Co_0.13...     

Mg和Na共掺杂对富锂正极材料结构和电性能影响研究

采用溶胶—凝胶法制备了Na和Mg共掺杂的无钴富锂锰基正极材料,通过透射电子显微镜(HRTEM)、X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱仪(XPS)、充放电测试仪和电化学工作站对所制备样品的形貌、结构和电化学性能进行了测试。结果表明,所有样品颗粒大小约100nm,呈近似球形,样品均无杂相峰出现,都具有良好的层状结构,Na~+和Mg~(2+)对Ni和Mn离子的氧化状态没有影响。LNi018具有最好的电化学性能,初始放电容量为225.5mAh/g,库伦效率为78.0%,循环250周后容量保持率为83.1%。LNi018样品中Ni含量相对于其它样品较少,Ni ~(2+)和Mg~(2+)的价态相同,离子半径近似(Ni ~(2+)6.9nm,Mg~(2+)7.2nm),在晶格中Mg~(2+)取代了Ni~(2+)的位置,同时较大半径的Na~+(10.2nm)增大锂层间距,使晶体结构在充放电循环过程中更加稳定,因而能保持较高的放电电压和容量。     

电位滴定法用于富锂锰基正极材料中钴的测定

钴含量的准确分析对控制富锂锰基正极材料电化学性能有重要意义。锰会对电位滴定测定钴产生干扰,而富锂锰基正极材料中锰含量较高,因此电位滴定测定钴时需要考虑锰的干扰。实验采用盐酸、硝酸溶解样品,加入氯酸钾将锰(II)氧化为二氧化锰沉淀并过滤分离。滤液中加入柠檬酸铵-氯化铵-氨水混合溶液及铁氰化钾标准溶液,使钴氧化完全,过量的铁氰化钾用钴标准滴定溶液进行电位滴定。二氧化锰沉淀连同滤纸用硫酸、硝酸硝化后,电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)测定沉淀中残留的钴。电位滴定法测定的钴量和沉淀中残留钴量的合量为样品中的钴含量。按照实验方法对1个富锂锰基正极材料实际样品和2个富锂锰基正极材料合成样品进行测定,测定结果的相对标准偏差(RSD,n=11)在0.26%～0.33%。采用实验方法对富锂锰基正极材料实际样品进行测定,并与ICP-AES进行对照试验,结果表明,两种方法的测定值相吻合。     

掺杂对正极材料LiNi0.8Co0.2O2电化学性能的影响

论述了近年来元素掺杂改善正极材料LiNi0.8 Co0.2 O2电化学性能的研究现状。对层状结构的稳定性与电化学性能的关系进行了分析，对不同的元素掺杂效果进行了比较。认为在优化合成条件的基础上，元素掺杂是提高锂离子电池正极材料电化学性能最有效的途径之一。     

20 Ah富锂锰动力电池的性能研究

以富锂锰基正极材料作为正极活性物质,石墨作为负极,成功研制出额定容量为20 Ah软包锂离子动力电池,重点讨论大容量富锂锰20 Ah锂离子动力电池的设计和性能检测;所制备的电池单体电芯,在充放电流为0.3 C的条件下,首次放电容量达到19 568.8 mAh;在1 C倍率下,比能量达到137 Wh/kg,循环500次容量保持率为101.8 %;经过过充、挤压、针刺、外部短路测试表明电池具有良好的安全性能.      

铌掺杂对镍基正极材料LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2电化学性能影响

解决镍基正极材料LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂的电化学循环稳定性和高温循环性能是其产业化推广应用的关键。研究了掺杂铌改性高镍正极材料,优化材料的电化学性能,提升循环稳定性。首先以硫酸盐为原料,在N₂保护气氛下,采用共沉淀法合成三元球形Ni_0.8Co_0.1Mn_0.1（OH）₂前驱体,通过高温固相反应与LiOH·H₂O,Nb₂O₅合成Li（Ni_0.8Co_0.1Mn_0.1）_1-xNb_xO₂（x=0,0.01,0.02,0.03）系列正极材料。X射线衍射结果表明,Nb5+离子可少量进入正极材料晶格,并在正极材料表面形成化学稳定性好的Li₃NbO₄。当x=0.02时,在室温25 ℃,电压2.75~4.2 V,0.2 C倍率下首次放电比容量为172.9 mAh/g,100次循环后容量保持率为97.47%,在50 ℃,0.5 C倍率下循环20次容量基本不变,平均放电比容量为183.7 mAh/g,且该样品具有较好的倍率性能。      

电感耦合等离子体原子发射光谱法测定锂电池富锂锰基正极材料中锰

准确测定锂电池富锂锰基正极材料中锰含量,对锂电池的充、放电性能研究意义重大。采用20mL盐酸与5mL硝酸于100℃加热分解样品,选择Mn 257.61nm作为分析谱线,采用电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)测定锰,从而建立测定锂电池富锂锰基正极材料中锰含量的方法。实验结果表明,通过选择合适的分析谱线,所有共存元素均不干扰测定。锰在1.00～25.00μg/mL范围内与其发射强度呈线性关系,校准曲线的线性相关系数为0.999 2,检出限为0.16%,定量限为0.53%。实验方法用于锂电池富锂锰基正极材料中锰含量的测定,结果的相对标准偏差(RSD,n=6)为1.9%～3.4%;加标回收率在97%～104%;且与电位滴定法的测定结果无显著性差异。     

锂离子电池富锂正极材料的包覆改性研究进展

随着新能源汽车及储能行业的快速发展,传统正极材料难以满足人们对电池高能量、高密度锂电池的要求。富含Li和Mn的层状氧化物xLi₂MnO₃·(1–x)LiMO₂ (M=Ni,Mn,Co),其高比容量可超过250 mA·h·g–1,有希望成为下一代锂离子电池最理想的正极材料。但是,富锂材料仍存在首次循环不可逆容量高、循环性能差和倍率容量低等问题,为解决这些问题,本文阐述了富锂正极材料的结构和电化学反应之间的构效关系,讨论了金属氧化物、金属氟化物、碳、导电聚合物和锂离子导体等涂层材料对富锂正极材料电化学性能的影响规律及作用机理,同时还对以上涂层在富锂正极材料中应用的优缺点进行了总结。最后,对锂离子电池富锂正极材料的包覆改性的未来发展发现作出展望。      

溶胶凝胶法合成811正极材料及电化学性能

采用溶胶凝胶法合成LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂正极材料。探究不同的锂配比、不同的烧结温度对正极材料的形貌和电化学性能的影响。电化学性能测试结果表明:当锂过量13%,烧结温度为800 ℃时电化学性能较优,其首次放电比容量达179.89 mAh/g,0.2 C循环20次后容量保持率为94.72%,且此时材料的电极极化程度最小,晶体结构最稳定,循环可逆性也最好。XRD、TEM的分析结果说明:LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂正极材料具有较好的结晶性,且有良好的a-NaFeO₂层状结构,做出的材料形貌为不规则块状。      

固化过程对LiFePO4/C复合材料形貌和电化学性能的影响

以酚醛树脂为碳源,采用高温固相合成法制备出不同形貌特征的LiFePO4/C复合材料.研究固化过程对LiFePO4/C复合材料形貌和电化学性能的影响.实验结果表明:不增加固化过程制备的复合材料为碳芯结构,增加固化过程制备的复合材料为类球状蜂窝结构.类球状蜂窝结构的LiFePO4/C复合材料具有更优良的电化学性能,电流密度...     

尿素对前驱物及氮化铝粉末粒度形貌的影响

以硝酸铝、葡萄糖为原料,用碳热还原法制备氮化铝粉末,研究尿素对前驱物及其氮化反应产物的组成和显微形貌的影响,发现尿素不仅可以影响前驱物的组成和显微形貌,还对氮化反应产物的显微形貌有重要影响。在溶液里添加尿素后,它与硝酸铝发生了低温燃烧合成反应,生成了比表面积高的泡沫状前驱物,该过程中碳由于燃烧损失较大,在没有添加尿素的溶液中,没有燃烧反应发生,碳的损失小,生成的前驱物团聚现象严重,比表面积低,两种前驱物保留了前驱物的形貌特征,对于不添加尿素合成的前驱物,在其氮化反应后所生成的氮化铝粉末板结严重;而添加尿素合成的前驱物的氮化反应产物是由球形颗粒组成的软团聚体。利用XRD,SEM等分析方法对粉末进行了表征。     

温度对氢气还原氧化铁影响及电化学性能研究

采用纯的氧化铁进行直接还原的实验研究,利用H2作为还原气体在高温管式炉中进行焙烧还原.结果表明,随着反应时间的增加,氧化铁块还原率相应的增大.反应温度的不同,氧化铁块还原速率及电导率也相应的不同.600~900℃下经过一定时间的氢还原,还原产物的还原速率随温度的增加而增加,均可达到95%以上.通过交流阻抗法对还原产物的电导率的测试,得到了还原产物的电导率随时间和还原度的变化曲线.随着温度及时间的不同,电导率也相应变化,电导率的不同,可间接反映还原过程中产生了导电性不同的物质.