富锂锰基正极材料Li1.2Ni0.13Co0.13Mn0.54O2的Zn2+掺杂改性

采用高温固相合成法制备富锂锰基正极材料Li_(1.2)Ni_(0.13)Co_(0.13)Mn_(0.54-x)Zn_xO_2(x=0,0.03,0.06,0.10),Zn~(2+)掺杂对Li_(1.2)Ni_(0.13)Co_(0.13)Mn_(0.54)O_2的表面特性和电化学性能都有影响。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、拉曼光谱分析、充放电测试、倍率特性测试、循环性能测试,分析了该合成材料的晶体结构、形貌特征、微观结构和电化学性能。富锂锰基正极材料为a-NaFeO_2层状结构,R-3m空间群,结晶度高,结构稳定性好,其中Li_(1.2)Ni_(0.13)Co_(0.13)Mn_(0.48)Zn_(0.06)O_2的电化学性能较好。掺杂Zn~(2+)可以提高富锂锰基正极材料的充放电比容量、倍率性能、循环性能等电化学性能。     

锂离子电池富锂锰基氧化物正极材料的制备及其性能

本研究以硝酸锰、硝酸镍、硝酸钴、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和碳酸钠为原料,通过化学共沉淀法结合微波化学快速水热合成法制备了富锂锰基正极材料Li_(1.2)Mn_(0.58)Ni_(0.18)Co_(0.04)O_2。对正极材料进行了包括电化学性能表征等测试其结构和形貌表征,研究结果表明采用此方法制备的富锂锰基层状复合氧化物正极材料Li_(1.2)Mn_(0.58)Ni_(0.18)Co_(0.04)O_2为空心结构,产物结晶性良好,粒径分布均匀,形貌规则,电化学活性高。在20mA/g下首次放电比容量为275.8mAh/g,在200mA/g下放电比容量为210mAh/g,40mA/g循环100次容量保持率高达91.8%。     

锰基锂正极材料Li_(1.2)Ni_(0.13)Co_(0.13)Mn_(0.54)O_2的制备与电化学特性研究

对掺杂镍(Ni)和钴(Co)固体物质锰基锂正极材料进行研究,采用高温固相合成法制得锰基锂正极材料Li_(1.2)Ni_(0.13)Co_(0.13)Mn_(0.54)O_2,采用X射线衍射仪分析该合成材料在不同恒定温度煅烧下的晶体结构和材料表征,采用高精度电池测试仪测试电池的电化学特性。测试结果表明,锰基锂正极材料Li_(1.2)Ni_(0.13)Co_(0.13)Mn_(0.54)O_2为六方晶系,α-NaFeO2结构,R3m空间群,结晶程度极高,结构稳定性很好。锰基锂正极材料Li_(1.2)Ni_(0.13)Co_(0.13)Mn_(0.54)O_2的充电平台和放电平台分别为4.2V和3.2V,在0.1C倍率下,充电比容量高达约370mAh/g,放电比容量高达约325mAh/g,在不同倍率下经过10次循环后其比容量保持稳定。     

Ce掺杂锂离子电池正极材料Li[Li_(0.2)Mn_(0.54)Ni_(0.13)Co_(0.13)]O_2的制备及电化学研究

采用硝酸锂(LiNO_3)、六水硝酸镍[Ni(NO_3)_2·6H_2O]、四水乙酸钴[Co(CH_3COO)_2·4H_2O]和四水乙酸锰[Mn(CH_3COO)_2·4H_2O]为原料,用燃烧法制得锂离子电池富锂锰基层状正极材料{Li[Li_(0.2)Mn_(0.54)Ni_(0.13)Co_(0.13)]O_2},并用铈离子掺杂改性。对样品进行测试,并分析了不同的Ce掺杂量对正极材料的结构、形貌及电化学性能的影响。结果表明,4种材料都具有典型的层状α-NaFeO_2结构,说明掺杂后并未改变材料的层状结构;样品Li[Li_(0.2)Mn_(0.54-x )Ni_(0.13)Co_(0.13)Ce_x]O_2(x=0.034)性能最佳,在电流密度为20mA/g,电压为2.0~4.7V的充放电条件下,具有最高的首次充放电比容量分别为240.1mA/g和164.7mA/g,首次库伦效率为68.6%。     

LaF_3表面修饰Li[Li_(0.2)Mn_(0.54)Ni_(0.13)Co_(0.13)]O_2的制备及其电化学性能

分别以Na_2CO_3和NH_3·H_2O为沉淀剂和络合剂,用共沉淀法和950℃高温烧结制备Li[Li_(0.2)Mn_(0.54)Ni_(0.13)Co_(0.13)]O_2,并用湿化学法将LaF_3包覆在Li[Li_(0.2)Mn_(0.54)Ni_(0.13)Co_(0.13)]O_2正极材料表层。用XRD,SEM,TEM等手段表征了LaF_3包覆前后Li[Li_(0.2)Mn_(0.54)Ni_(0.13)Co_(0.13)]O_2颗粒的微观结构和表面形貌,用电化学测试仪检测样品的充放电性能。结果表明,包覆前后材料的结构没有变化,已经成功地将LaF_3包覆在Li[Li_(0.2)Mn_(0.54)Ni_(0.13)Co_(0.13)]O_2表面;LaF_3包覆使Li[Li_(0.2)Mn_(0.54)Ni_(0.13)Co_(0.13)]O_2的电化学综合性能明显提高。在5C高倍率下,LaF_3-Li[Li_(0.2)Mn_(0.54)Ni_(0.13)Co_(0.13)]O_2的放电比容量比原始Li[Li_(0.2)Mn_(0.54)Ni_(0.13)Co_(0.13)]O_2超过了20.3 mAh·g~(-1)。经过100次循环后LaF_3-Li[Li_(0.2)Mn_(0.54)Ni_(0.13)Co_(0.13)]O_2的容量保持率高达94.8%,循环稳定性更佳。这些结果表明,LaF_3包覆改性是提高Li[Li_(0.2)Mn_(0.54)Ni_(0.13)Co_(0.13)]O_2电化学性能切实可行的方法。     

共沉淀法制备锂离子正极材料LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2

采用化学共沉淀法,以硫酸盐为原料,氨水为络合剂,NaOH为沉淀剂,制备得到颗粒均匀的镍钴锰氢氧化物Ni_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)(OH)_2前驱体,通过跟Li_2CO_3混合烧结后得到类球形的LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2。采用热重分析(TG)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)对样品的结构、形貌、粒径分布进行表征,并利用恒流充放电测试对材料的电化学性能进行了分析。结果表明,在pH值=11.5的条件下制备得到的前驱体,与Li2CO3混合后,900℃下烧结后的正极材料,球形形貌规整,具有层状结构和优异的电化学性能,首次放电比容量达159mAh/g,60次充放电循环后放电比容量为147.1mAh/g,容量保持率为92%。可见所制备的LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2材料具有高放电比容量、良好的循环性能和结构稳定性。     

三元掺杂尖晶石LiMn2O4正极材料的制备与电化学性能研究

采用溶胶-凝胶法制备了三元掺杂改性的尖晶石型锰酸锂正极材料[LiAl_xCo_(0.05)Mg_(0.05)Mn_(1.9-x)O_4(x=0、0.02、0.05)]。通过X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)对材料进行了表征。结果表明:掺杂后的材料仍为尖晶石结构,无杂质相。SEM结果显示合成材料具有良好的粒径分布及形貌。通过充放电测试发现,掺杂过后的材料在高温下的电化学性能有很大程度的改善。其中,LiAl_(0.02)Co_(0.05)Mg_(0.05)Mn_(1.88)O_4具有最好的电化学性能,在55℃、0.2C倍率下首次放电比容量达到128.2mAh/g,循环40次后容量保持率仍能达到95.2%。     

LiCoPO_4包覆的Li_(1.2)Mn_(0.54)Ni_(0.13)Co_(0.13)O_2锂离子电池正极材料:增强的库伦效率和循环性能

LiCoPO_4包覆的Li_(1.2)Mn_(0.54)Ni_(0.13)Co_(0.13)O_2富锂正极材料是通过沉淀法制备的。包覆后的样品的首次库伦效率达到84.14%,在0.1C(1C=300mA/g)电流下放电比容量高达305.95mAh/g。特别是包覆后样品的循环性能得到极大的提升,1C倍率下100次循环后容量保持率为88.2%,远远高于未包覆样品的72.3%。这些电化学性能的提高主要归功于包覆层,包覆层不但增强了材料的结构稳定性,同时也有效保护了电极材料不受电解液的侵蚀并且提高了材料的锂离子迁移率。     

锂离子电池正极材料LiM0.1Ni0.4Mn1.5O4(M:Co,Cr,Fe)纳米纤维的制备与电化学性能

利用高压静电纺丝技术与溶胶凝胶法相结合制备出了锂离子电池正极材料LiM_(0.1)Ni_(0.4)Mn_(1.5)O_4(M:Co,Cr,Fe)纳米纤维。采用X射线衍射(XRD)、场发射扫描电镜(FESEM)对材料的晶体结构和表面形貌进行了表征,并采用恒流充放电手段研究了材料在室温下的循环稳定性和倍率特性。结果表明:LiFe_(0.1)Ni_(0.4)Mn_(1.5)O_4材料以0.5C充放电循环100周后容量保持率高达95.5%,显示了良好的循环稳定性;而LiCr_(0.1)Ni_(0.4)Mn_(1.5)O_4材料以10C放电比容量仍高达120mAh/g,显示出了极好的倍率特性。     

富锂锰基Li_(1.2)[Co_(0.13)Ni_(0.13)Mn_(0.54)]O_2锂离子正极材料的磷改性研究

为提高高比容量的层状富锂锰基Li_(1.2)[Co_(0.13)Ni_(0.13)Mn_(0.54)]O_2材料的电化学性能,对材料添加了不同含量的NH_4H_2PO_4,并对其进行相关研究。主要是对原样和改性后的材料进行X射线衍射(XRD)、高分辨透射电镜(HRTEM)等物理化学性能测试,以及电化学阻抗谱(EIS)、首次充放电性能和倍率性能等电化学性能测试。结果表明:添加0.3%(质量分数,下同)磷元素材料(LMNCOP-03)的综合性能最优,首次放电比容量为280 mAh·g~(-1),1 C容量为212.2 mAh·g~(-1),3 C容量为170.6 mAh·g~(-1)。同时EIS测试表明引入0.3%磷的材料具有较低的表面阻抗R_(sf)和电荷传递电阻R_(ct)。     

固相法合成LiNi_(0.8)Co_(0.15)Al_(0.05)O_2正极材料及其电化学性能研究

以碳酸锂(Li_2CO_3)、三氧化二镍(Ni_2O_3)、三氧化二钴(Co_2O_3)及纳米级氧化铝(Al_2O_3)为原料,采用固相法合成LiNi_(0.8)Co_(0.15)Al_(0.05)O_2(NCA)三元正极材料,通过X射线衍射和扫描电镜对正极材料的物相结构、颗粒大小及形貌进行分析与表征。结果表明:在800℃下煅烧18h的正极材料具有最好的结晶度,粒径在200~400nm之间,粒度分布均匀,没有其他杂质存在。NCA三元正极材料的电化学性能测试表明:充放电过程中Li~+脱出/嵌入较为容易,循环性能和稳定性良好,首次充电容量为145.8mAh/g,放电容量为142.2mAh/g,电化学性能较好。     

Li1.104Mn0.56Ni0.24O2富锂锰基材料Al3+掺杂研究

针对富锂锰基材料容量保持率不高,倍率性能不好等问题,以Al2O3作为Al源,通过高温固相法制备A13+掺杂的Li1.104-3xAlxMn0.56Ni0.24O2（0≤x≤0.01）正极材料。XRD结果表明掺杂的Al3+成功代替部分Li+进入到富锂锰基正极材料的晶格中。电化学性能测试表明A13+掺杂抑制了Li1.104Mn0.56Ni0.24O2材料在循环过程中电压衰减,同时提高了它的循环性能和倍率性能。Li1.0965Al0.0025Mn0.56Ni0.24O2材料在0.2 C电流密度下循环100次后,放电比容量为234.42 mA·h/g,其容量保持率高达86.32%,而未掺杂的Li1.104Mn0.56Ni0.24O2材料容量保持率仅为67.27%。     

锂离子电池正极材料Li_(1.26)Mn_(0.52)Fe_(0.11)Co_(0.11)O_2的制备与电性能研究

采用"溶胶-喷雾干燥-煅烧"新技术合成了正极材料Li_(1.26)Mn_(0.52)Fe_(0.11)Co_(0.11)O_2,采用XRD、SEM、循环伏安(CV)、电化学阻抗谱(EIS)及充放电测试研究了所制材料结构和电性能。结果表明:在650~800℃范围内煅烧都可制备得到纯α-NaFeO_2相产物材料。其中,750℃所制备的样品具有高晶化度、低阳离子混乱度、高容量与良好循环稳定性。该样品经活化后容量可达232.9mAh/g,循环20周后容量保持率达到92.8%,兼顾了高容量与高循环稳定性。其容量衰减和电压平台下降可能与该材料高电压充电所导致的电解液分解以及充放电循环过程中的结构转变有关。     

LiNi_(0.8)Co_(0.15)Al_(0.05)O_2正极材料的表面包覆改性研究

LiNi_(0.8)Co_(0.15)Al_(0.05)O_2正极材料具有容量高、价格低等优点,被认为是最具发展前景的锂离子电池正极材料之一.但LiNi_(0.8)Co_(0.15)Al_(0.05)O_2材料本身存在充放电过程中容量衰减较快、倍率性能差和储存性能差等缺陷,影响了其进一步发展.本文以LiNi_(0.8)Co_(0.15)Al_(0.05)O_2为研究对象,采用共沉淀法制备氢氧化物前驱体,在前驱体的表面包覆一层Ni_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)(OH)_2,制备成具有核壳结构的正极材料.通过XRD、SEM、EDX、电化学测试等分析手段,系统地研究了其结构、形貌以及电化学性能.分析表明:包覆改性后,LiNi_(0.8)Co_(0.15)Al_(0.05)O_2正极材料在0.1、0.2、0.5、1 C倍率下,材料的首次充放电比容量分别为167.6,160.1,150.4,138.5 mAh·g~(-1).由0.1到1C,包覆改性前后的正极材料的放电比容量衰减量由34.7 mAh·g~(-1)降为29.1 mAh·g~(-1),容量衰减百分比由22.1%降低到17.4%.综合性能分析认为,包覆改性后电化学性能有一定的改善.     

锂离子电池正极材料球形LiNi0.7Co0.15Mn0.15O2的制备和性能

采用化学共沉淀法制备球形前驱体Ni_(0.7)Co_(0.15)Mn_(0.15)(OH)_2,将其与LiOH·H_2O充分混合后高温烧结制备出锂离子电池正极材料球形LiNi_(0.7)Co_(0.15)Mn_(0.15)O_2,用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、热重-差热分析(TG/DSC)以及恒电流充放电测试对样品进行表征,研究了烧结温度对产物的形貌和电化学性能的影响。结果表明,在750℃合成的LiNi_(0.7)Co_(0.15)Mn_(0.15)O_2物相单一无杂相,具有标准的α-NaFeO_2晶型,为层状嵌锂复合氧化物。SEM测试显示,产物为球形且球形度较好,颗粒粒度均一,分布较窄,平均粒径在10μm左右。在3.0-4.3 V、0.2C充放电条件下,25℃其初始放电容量高达185.2 mA·h/g,30轮循环后容量保持率达到98.32%。可见球形LiNi_(0.7)Co_(0.15)Mn_(0.15)O_2显示了较高的首轮放电容量以及良好的循环性能,表现出较好的电化学性能。     

锂离子电池正极材料LiMn_(0.5)Ni_(0.5-x)Co_xO_2的制备及电化学性能

以氢氧化物共沉淀法合成前驱体,氢氧化锂为锂源,通过高温煅烧合成了锂离子电池正极材料LiMn_(0.5)Ni_(0.5-x)Co_xO_2(x=0、0.1、0.2)。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、恒电流充放电测试、循环伏安法(CV)及电化学交流阻抗谱(EIS)技术对制备条件和钴掺杂量进行了研究。结果表明,所制材料均具有良好的α-NaFeO_2层状结构;当pH=10.5,煅烧温度为850℃,x=0.1时,所制备LiMn_(0.5)Ni_(0.4)Co_(0.1)O_2材料0.2C放电容量达155mAh/g,5C放电容量仍达110mAh/g,0.2C倍率下循环50次后的容量保持率达98%。     

尖晶石Li_4Ti_5O_(12-x)Br_x的高温固相法制备及电化学性能研究

本文以高温固相合成法作为基本的材料制备技术,旨在通过卤素掺杂,提高其电子电导率进而改善电化学性能。用高温固相反应成功合成了Br掺杂Li_4Ti_5O_(12-x)Br_x(0≤x≤0.3)的系列化合物,并对其形貌,物相和电化学性能进行了研究。电镜照片和XRD测试结果与Cl掺杂样品相似。电化学性能测试结果表明,在合成的所有样品中,样品Li_4Ti_5O_(12-x)Br_x(x=0.2)表现出最佳的放电比容量。而且与未掺杂的Li_4Ti_5O_(12)相比,Li_4Ti_5O_(12-x)Br_x(x=0.2)的放电比容量和循环可逆性的都到了很大提高。     

掺杂钴对尖晶石型锂锰氧晶体结构及电化学性能的影响

用高温固相法合成了尖晶石型LiMn_2O_4和富锂型Li_(1+x)Mn_(2-x)O_4及掺杂Co尖晶石型LiMn_(2-x)Co_yO_4材料,对材料进行了电化学性能,晶格参数及X射线的研究。实验表明,Co的掺入,样品形成了填隙型化合物,其掺杂量对样品的晶体结构及电化学性能有较大的影响。当掺量达0.15时,样品的首次放电容量达129.0mAh·g~(-1),同时充放寿命大有改善。     

熔盐法合成Na_(2/3)Ni_(1/3)Mn_(2/3)O_2@C钠离子电池正极材料及其电化学性能

本文采用熔盐法合成了三维碳网负载二元氧化物Na_(2/3)Ni_(1/3)Mn_(2/3)O_2复合材料(NNM@C)用作钠离子电池正极材料。对材料的结构、形貌及成分进行了分析。对组装的钠离子电池进行了恒流充放电、循环伏安和交流阻抗测试,并与Na_(2/3)Ni_(1/3)Mn_(2/3)O_2纯相(NNM)进行了对比。结果表明,NNM@C和NNM以0.2C倍率在2~3.9V电压范围内充放电,放电比容量分别为93.18mA·h·g~(-1)和94.85mA·h·g~(-1);在100次循环后,NNM@C容量保持率高达87%,比未进行碳负载的纯相二元氧化物Na_(2/3)Ni_(1/3)Mn_(2/3)O_2(49%)电化学性能有明显提高。     

镁掺杂对正极材料尖晶石LiMn_2O_4电化学性能的影响

为了抑制Jahn-Teller效应导致的结构畸变对锂离子电池正极材料LiMn_2O_4结构的影响,通过溶胶-凝胶法成功制备出了尖晶石LiMn_2O_4和镁离子掺杂的LiMg_(0.1)Mn_(1.9)O_4样品。并用X射线衍射、扫描电镜、充放电测试、X射线能谱、循环伏安对样品结构、形貌和电化学性能进行研究,发现适量的镁离子掺杂未改变LiMn_2O_4的结构。在0.5C倍率下,LiMg_(0.1)Mn_(1.9)O_4样品的首次放电比容量稍有降低,但循环100次后,容量保持率高达93.8%,远高于未掺杂镁样品的容量保持率(75.8%);在5C倍率下,LiMg_(0.1)Mn_(1.9)O_4的放电比容量高达91mAh/g,而未掺杂的样品仅为72.9mAh/g。结果表明:镁离子掺杂可以有效抑制Jahn-Teller畸变,改善LiMn_2O_4的电化学性能。