循环性能改善的La改性锂离子电池材料LiNi_(0.8-x)Co_(0.1)Mn_(0.1)La_xO_2（英文）

结合共沉淀法和高温固相法合成了一系列La掺杂的层状氧化物正极材料LiNi_(0.8-x)Co_(0.1)Mn_(0.1)La_xO_2(x=0,0.01,0.03),研究La对LiNi_(0.8)Co_(0.1)Mn_(0.1)O_2材料的影响。通过XRD数据观察到了La_2Li_(0.5)Co_(0.5)O_4 相的生成,通过Rietveld精修软件计算了第二相的含量。电化学性能测试结果表明La掺杂之后材料的循环稳定性从74.3%上升到95.2%,而首次比容量从202 mA·h/g降低到了192 mA·h/g,循环稳定性的提高可以归因于新相的产生一方面消耗了材料中的杂质,另一方面粘附在颗粒表面保护材料不受电解液的腐蚀。CV测试结果表明与未掺杂的材料相比,掺杂后的样品电化学可逆性更好。     

高振实密度球形LiNi_(0.5)Co_(0.3)Mn_(0.2)O_2粉末的合成及性能

以共沉淀法制备的球形Ni_(0.5)Co_(0.3)Mn_(0.2)CO_3粉末为前驱体,按一定的比例将碳酸锂与前驱体混合,然后采用高温固相法合成高振实密度球形LiNi_(0.5)Co_(0.3)Mn_(0.2)O_2正极材料.该材料的振实密度达到2.60 g/cm~3,与商品化LiCoO_2的密度相当.SEM分析表明, LiNi_(0.5)Co_(0.3)Mn_(0.2)O_2正极材料与前驱体形貌有良好的继承性,均为理想的球形.XRD物相分析表明,在不同合成温度下的Li Ni_(0.5)Co_(0.3) Mn_(0.2)O_2产物均为具有α-NaFeO_2层状结构的纯相物质,在较高合成温度下所得材料的结晶度较高.电化学性能研究表明,在2.7～4.3 V的电压范围内,电池的放电比容量在0.2C倍率下为168.1 mA-h/g,在1C倍率下为157.6 mA-h/g;经50次循环后,两种放电条件下的电池容量保持率分别为95.1%和97.2%,显示出良好的电化学性能.     

废旧LiCoO_2材料再生LiNi_(0.8)Co_(0.1)Mn_(0.1)O_2正极材料及性能

以废旧LiCoO_2电池为原料,通过预处理、酸浸、共沉淀步骤,实现了LiNi_(0.8)Co_(0.1)Mn_(0.1)O_2正极材料的再生。ICP-OES分析浸出液中的元素含量,SEM和XRD表征材料形貌和结构,扣式电池的电化学测试定量分析材料的电化学性能。研究表明,利用浸出液可以再生与空白形貌相似和层状结构良好的正极材料(R-NCM),(R-NCM)在0.2C、2.8～4.3V电压范围内进行充放电循环测试,首周放电比容量可达到210.8mAh/g,经过50周充放电循环后放电比容量仍有183 mAh/g,容量保持率为87%,表现出良好的循环稳定性,为废旧锂离子电池的再生提供支撑并指出发展方向。     

锂离子电池复合正极材料LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2/C的制备及性能研究（英文）

通过共沉淀法合成了层状LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2正极材料,并用柠檬酸包覆在LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2/C表面制备出一系列的LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2/C复合材料。利用扫描电镜(SEM),透射电镜(TEM),X射线衍射(XRD)对未包覆样品和复合材料进行表征,采用恒流充放电和交流阻抗技术对其电化学性能进行测试。XRD分析结果表明,碳包覆没有改变LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2/C的晶形结构;C包覆量为5%(质量分数)的LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2样品展现出优良的电化学性能,在2.8~4.6V电压范围内,0.1C倍率充放电条件下,其首次放电比容量为174.2mAh·g-1,远高于未包覆样品的156.7mAh·g-1。     

煅烧温度对锂电池正极材料LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2的结构和电学性能影响

采用氢氧化物共沉淀法合成前驱体Ni_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2,进一步用高温固相法与锂源共混煅烧得到LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2。通过TGA、XRD、SEM、电化学测试等初步探讨了前驱体与锂源在高温煅烧过程中的反应机理及不同煅烧温度对材料结构和性能的影响。结果表明:前驱体与锂源的融合反应发生在750℃之前,继续升高温度是晶体的不断完善过程,材料质量几乎没有变化;对750~900℃煅烧的材料进行结构分析表明,所有材料均具有良好的α-NaFeO_2层状结构和较小的阳离子混排度,850℃煅烧的材料晶体生长和表面结构最完美,其在0.2 C,2.5~4.6 V的充放电测试条件下,具有最高的首次放电容量193.7mAh/g,循环30次后的容量保持率为94.2%,并且具有最好的倍率性能。     

Cr~(3+)掺杂LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4材料的制备及性能

采用高温固相法合成了Cr~(3+)掺杂的LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4正极材料,研究了掺杂量对材料物理性能和电化学性能的影响。利用XRD、SEM对材料的结构和形貌进行了表征。结果显示,样品具有棱边清晰的尖晶石形貌。讨论了不同Cr~(3+)掺杂量对LiCrxNi_(0.5-0.5x)Mn_(1.5-0.5x)O_4(x=0,0.05,0.1,0.15,0.2)正极材料性能的影响。充放电测试、循环伏安和交流阻抗测试结果表明:当Cr~(3+)的掺杂量为x=0.1时(LiCr_(0.1)Ni_(0.45)Mn_(1.45)O_4)正极材料的性能最好,0.1、0.5、1、2及5 C的首次放电比容量依次为131.54、126.84、121.28、116.49和96.82 mAh·g~(-1),1 C倍率下循环50次,容量保持率仍为96.5%。     

快速共沉淀过程pH值对Ni_(0.8)Co_(0.1)Mn_(0.1)(OH)_2及LiNi_(0.8)Co_(0.1)Mn_(0.1)O_2性能的影响

采用快速共沉淀法制备Ni0.8Co0.1Mn0.1(OH)2前驱体,利用前驱体与LiOH.H2O的高温固相反应得到锂离子电池层状正极材料LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2,探讨pH值对材料结构和电化学性能的影响。通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和电化学测试对合成样品进行表征。结果表明,pH值为11.00~12.00时,合成的Ni0.8Co0.1Mn0.1(OH)2前驱体均无杂相;pH值为11.50时,合成的前驱体制备出的正极材料具有良好的电化学性能,0.1C倍率下首次放电比容量为192.4 mA.h/g;经过40次循环,容量保持率为91.56%。     

氧化钇包覆LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2的结构和电化学性能

以氧化钇溶胶为包覆前驱物,利用氧化钇和正极材料表面带电状态不同制备氧化钇包覆LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)及电化学测试等手段对LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2包覆前后的物相结构、表面形貌及电化学性能进行研究。结果表明:氧化钇包覆并未影响LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2的晶体结构,氧化钇以颗粒状分布在正极材料表面,氧化钇包覆层厚度在15~25nm,氧化钇在正极材料表面分布比较均匀。与未包覆LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2相比,氧化钇包覆后,材料在高电压下的循环稳定性有所提高,最佳包覆量为0.4%。氧化钇包覆有效降低材料在充放电过程中的极化和电荷转移电阻。     

F~-掺杂LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4材料的制备及性能研究

为改善LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4的倍率性能和循环性能,采用二步固相法制备了F-掺杂的LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_(4-x)F_x(x=0,0.05,0.1,015,0.2)正极材料,讨论了不同F掺杂量对材料性能的影响。X射线衍射、扫描电镜结果表明,掺杂和未掺杂的正极材料都为单一的尖晶石结构,粒度分布均匀。充放电测试、循环伏安和交流阻抗测试结果表明:当F的掺杂量为x=0.1时(LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_(3.9)F_(0.1))正极材料的性能最好,0.1,0.5,1,2及5C倍率的首次放电比容量依次为129.07,123.59,118.49,114.49和92.57 mAh/g。1C倍率下循环30次,容量保持率仍为98.84%。     

LiNi_(0.94)Co_(0.04)Al_(0.02)O_2正极材料制备及其电化学性能研究

以共沉淀法制备的类球形镍钴铝前驱体Ni_(0.94)Co_(0.04)Al_(0.02)(OH)_2与锂盐Li OH·H_2O为原料,通过高温固相法制备了球形镍钴铝酸锂Li Ni_(0.94)Co_(0.04)Al_(0.02)O_2正极材料,研究了煅烧温度对合成产物结构与性能的影响。采用XRD、SEM和EDS对Li Ni_(0.94)Co_(0.04)Al_(0.02)O_2正极材料粉末的结构、形貌和元素分布进行了表征;采用充放电测试和循环性能测试对材料的电化学性能进行研究。结果表明:745℃制备的Li Ni_(0.94)Co_(0.04)Al_(0.02)O_2正极材料层状结构较好,Ni、Co、Al三种元素分布均匀,具有最高的放电比容量和优良的循环性能;在2.8～4.3V内,0.1C倍率的首次放电比容量达221.6 m Ah/g,1C倍率下50周循环容量保持率达90%以上。     

高压实密度LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2正极材料的制备及性能

将Ni_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)(OH)_2前驱体、碳酸锂与H_3BO_3按一定配比高效混合,采用固相烧结法制备高压实密度LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2粉体正极材料,探讨H_3BO_3添加量对正极材料物理性能、极片压实密度及电化学性能的影响。使用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)表征材料的物理性能,将正极材料制作成软包装全电池,并对其电化学性能进行测试。结果表明:H_3BO_3具有助熔作用;能增加一次粉体正极材料颗粒的粒径,并提高颗粒致密度,对正极材料的晶体结构没有影响,但对正极材料粒径、pH、比表面积及振实密度等产生影响。将H_3BO_3添加量为0.6%(质量分数)时制备的LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2正极材料制成正极片后,其极限压实密度最高达到3.9 g/cm~3;与采用常规LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2正极材料制成的正极片(压实密度≤3.5 g/cm~3)相比,其体积能量密度提高约11.4%;0.5C首次放电比容量为153.64(mA·h)/g,1C循环首次放电比容量为152.22(mA.h)/g,100次循环容量保持率为96.99%,其综合电化学性能优于常规LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2正极材料的。     

微波热解法制备的炭涂层对LiNi_（1／3）Mn_（1／3）Co_（1/3）O_2性能的影响

报道了炭包覆锂离子电池正极材料LiNi_（1／3）Mn_（1／3）Co_（1/3）O_2的新工艺。炭涂层由前驱体葡萄糖通过微波热解而形成。采用x射线粉末衍射（XRD）、扫描电镜、x射线荧光测试和恒流充放电测试来表征所制备的材料。XRD结果表明,炭包覆没有改变LiNi_（1／3）Mn_（1／3）Co_（1/3）O_2材料的相结构。SEM结果表明,炭包覆的LiNit／3Mnl／3Col／302颗粒表面变得粗糙。充放电测试结果显示,炭包覆的LiNi_（1／3）Mn_（1／3）Co_（1/3）O_2的循环性能与未包覆的相比得到提高。炭包覆的LiNi_（1／3）Mn_（1／3）Co_（1/3）O_2在0．2C倍率下循环50次的容量保持率由84．8％提升到95．5％,且高倍率下材料的容量保持率得到提高。     

丝网印刷氧化石墨烯对锂离子电池LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2三元正极的改性及性能影响（英文）

通过丝网印刷方法,在由LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2、导电添加剂和聚偏氟乙烯制成的电极表面涂覆了一层薄薄的氧化石墨烯。在充电截止电压为4.3 V的条件下进行了循环性能和倍率性能测试。结果表明:未改性电极在恒电流充放电测试中容量下降且极化增加,而包覆改性后电极的容量衰减程度和极化增加速度降低。这是由于氧化石墨烯涂层抑制了LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2电极和电解质之间的部分副反应,使得改性电极的循环稳定性和倍率性能显著提高,为提升LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2电极性能提供了一种环境友好且非常有效的方法。     

循环性能改善的F-Mg共改性LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2-y)Mg_yO_(2-z)F_z锂离子电池材料（英文）

结合共沉淀法和球磨辅助下的高温固相法,合成层状氧化物正极材料Li[Ni_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2-y)Mg_y]O_(2-z)F_z(0≤y≤0.12,0≤z≤0.08),探究F-Mg掺杂对LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_2材料的影响。与以往的研究相比,这种掺杂处理在首次库仑效率和循环性能方面的电化学性能得到实质改善。在充放电倍率为0.2C和电压范围为2.8~4.4 V的条件下,Li[Ni_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.11)Mg_(0.09)]O_(1.96)F_(0.04)的首次放电比容量和库伦效率分别为189.7 m A·h/g和98.6%,100次循环后容量保持率为96.3%。电化学阻抗谱(EIS)结果表明,Mg-F掺杂降低了电荷转移电阻,从而提高了反应动力学,这是材料具有更高倍率性能的主要原因。由于Li[Ni_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.11)Mg_(0.09)]O_(1.96)F_(0.04)具有优异的电化学性能,被看作是很有前景的新型锂离子电池正极材料。     

CSTR系统制备高性能Ni_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)(OH)_2及电化学性能

采用共沉淀法在连续搅拌反应器系统(CSTR)工艺体系中批量合成出镍钴锰三元氢氧化物前驱体Ni_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)(OH)_2(622),掺加适量的Li_2CO_3高温焙烧后得到锂离子二次电池正极材料Li[Ni_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)]O_2。使用扫描电子显微镜(SEM)观察样品形貌,X射线衍射仪(XRD)及透射电子显微镜(TEM)分析合成样品的具体结构,利用充放电循环测试系统测试其电化学性能。结果表明,产物为二次粒子团聚而成近似球形颗粒;合成的样品具有典型的层状α-NaFeO_2结构。在电压范围为2.8～4.3 V,1 C倍率条件下,首次充放电容量分别为206和176 mAh·g~(-1),100次循环后库伦效率达到了85%。     

V_2O_5包覆Li[Li_(0.2)Mn_(0.54)Ni_(0.13)Co_(0.13)]O_2正极材料的制备及性能（英文）

为了改善富锂正极材料Li[Li_(0.2)Mn_(0.54)Ni_(0.13)Co_(0.13)]O_2电化学性能,采用燃烧法制备出了在Li[Li_(0.2)Mn_(0.54)Ni_(0.13)Co_(0.13)]O_2表面包覆一层不同含量的V2O5材料。利用扫描电镜(SEM),X射线衍射(XRD)和充放电循环测试对材料的形貌结构及其电化学性能进行分析。结果表明,包覆后所有正极材料均具有α-NaFeO_2型层状结构;当包覆量为12%时(质量分数),在2.0~4.8V电压范围内,在0.1C倍率充放电条件下测试,首次放电比容量为301.7mAh.g-1,经过50次循环后容量保持率为78.6%,与未包覆材料相比,首次库伦效率由原来的69.7%提高到81.6%。     

升温速率对高电压正极材料LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4晶粒形貌及电化学性能的影响

采用低温固相法合成LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4正极材料,考察升温速率对LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4正极材料结构、晶粒尺寸和形貌以及电化学性能的影响。结果表明:升温速率对LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4正极材料的晶粒形貌和电化学性能有重要的影响。当升温速率为10℃/min时,LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4的晶粒尺寸较小,形貌不规则,电化学性能不理想;当提高升温速率到20℃/min时,LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4的晶粒尺寸变大,同时大部分的晶粒形貌变成规则的八面体状,样品不仅容量高而且具有非常优异的倍率性能;当继续提高升温速率到30℃/min时,样品的晶粒尺寸基本不变,但表面出现破碎,破坏了晶粒八面体的完整性,样品的容量和倍率性能降低。因此,在低温固相合成时,升温速率控制是一种调控LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4正极材料晶粒形貌和电化学性能非常简单而有效的方法。     

锂离子电池正极材料LiNi0.8Co0.15Al0.05O2的制备及电化学性能

首先以AlO2-为铝源,采用三元共沉淀法制备前驱体Ni_(0.8)Co_(0.15)Al_(0.05)(OH)_2。对前驱体进行500℃高温处理,随后与过量的锂盐混合均匀,在氧气气氛下700℃煅烧12 h制得LiNi_(0.8)Co_(0.15)Al_(0.05)O_2(NCA)材料。采用X射线衍射仪(XRD)测试可知,所得的NCA材料呈典型的α-NaFeO_2层状结构,属于R-3m空间群。扫描电子显微镜(SEM)测试显示,NCA为粒径5～6μm的球状颗粒。材料在电流倍率为0.1C下首次放电容量为167.1mAh/g,循环200次以后容量保持率为96.2%。倍率测试表明,0.1、10 C下NCA的容量分别为184.0、112.7 mAh/g,到恢复到0.1 C时,容量仍可达179.7mAh/g,具有比较好的倍率性能。     

共沉淀法制备LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2过程中加料速度对其性能的影响

采用共沉淀法制备Ni0.8Co0.1Mn0.1(OH)2前驱体,与LiOH.H2O混合后在氧气气氛中焙烧得到LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2正极材料,探讨共沉淀反应过程中快速加料和慢速加料制度对前驱体形貌和LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2正极材料性能的影响。通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和电化学测试对样品进行表征。结果表明:慢速加料法减小了材料的粒径,合成了平均粒径在0.5μm左右的球形Ni0.8Co0.1Mn0.1(OH)2前驱体,且粒径分布比较集中;所合成LiNi0.8Co0.1-Mn0.1O2正极材料具有良好的层状结构,且无杂相存在;缓慢加料法得到的样品的电化学性能有很大提高,在0.1 C、0.5 C和1 C下首次放电比容量分别达到223.5、194.3和190.7 mA.h/g,循环30次后,容量保持率为80.09%、80.80%和85.84%。     

尖晶石/层状异质结构xLiM_2O_4?(1-x)LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2锂离子电池正极材料的制备及电化学性能

采用原位诱导法制备得到了一系列x Li M_2O_4?(1-x)Li Ni_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2(M=Ni,Co,Mn;x=0,0.1,0.2,0.3,0.4,0.5)尖晶石/层状异质结构复合材料。借助X射线衍射、扫描电镜、差示扫描量热仪、恒电流间歇滴定技术和恒电流充放电测试表征手段对材料的晶体结构、微观形貌和电化学性能进行了研究。电化学性能结果表明:x=0.2材料的倍率性能和循环性能最佳,在2.7~4.3 V、1C下循环100次后,放电比容量为137 m A?h/g,容量保持率为93%;10C时的放电比容量为112 m A?h/g,相比于原始Li Ni_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2材料在10C的放电比容量(95 m A?h/g)有较大提高。此外,快充慢放能力测试也证实了该材料的结构稳定,其在5C充、1C放的充放电机制下,循环100次后的放电比容量还能高达120 m A?h/g,容量保持率为87%。恒电流间歇滴定技术(GITT)的结果表明。x=0.2材料的D_(Li+)值比原始Li Ni_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2材料的要高出一个数量级,说明尖晶石相的引入从根本上改善了材料的电化学性能。