LiNi0.5Mn1．5O4材料合成及性能的研究综述

LiNi0.5Mn1．5O4正极材料具有接近5V的电压平台,从而具有高的功率密度。综述了近年来LiNi0.5Mn1．5O4正极材料的合成及其掺杂改性的研究现状,重点对LiNi0.5Mn1．5O4正极材料的结构及其电化学性能进行了总结和探讨,并对LiNi0.5Mn1．5O4正极材料的发展前景进行了展望。     

前驱体制备条件对LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的影响

采用共沉淀法制备前驱体Ni1/3Co1/3Mn1/3(OH)2,考察了pH值、温度和搅拌速度等对锂离子电池正极材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的影响.采用电化学性能测试、能谱分析、XRD和SEM等方法对LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2进行了分析.制备前驱体的最佳工艺条件为pH值12.5,温度50℃,搅拌速度1000r/min.此条件制得的前驱体粒度均匀、大小适中,为非晶态,n(Ni):n(Co):n(Mn)=1.00:1.03:1.01.制备的正极材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的首次放电比容量为158.4mAh/g,0.1C循环10次后的放电比容量为151.7mAh/g,容量损失率为4.2%,具有较好的循环性能.     

球形5V尖晶石LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4正极材料合成及性能

采用碳酸盐液相共沉淀法制备了球形LiNi0.5Mn1.5O4正极材料。研究了Ni0.25Mn0.75CO3前驱体高温分解的分解过程、物相转变、表面形貌变化以及LiNi0.5Mn1.5O4材料的物相结构、表面形貌、电化学性能。实验表明:Ni0.25Mn0.75CO3前驱体在750℃以上分解可以得到结构稳定的NiMn2O4和Mn2O3;以850℃分解得到的镍锰氧化物制备的LiNi0.5Mn1.5O4正极材料为单一尖晶石结构,球形形貌保持良好,振实密度可达2.26 g/cm3,初始放电比容量达到127.6 mAh/g,0.5 C/1 C充放电,室温循环50次后仍保持有97.6%的初始容量。     

锂离子蓄电池正极材料LiNi0.5Mn1.5O4的合成

采用Pechini预燃烧法制备锂离子蓄电池正极材料尖晶石型LiNi0.5Mn1.5O4,将生成的聚合物前驱体在开放的空气中点燃,燃烧后的粉料在550～850℃中焙烧8h得到最终产物。研究了焙烧温度以及冷却速度对合成产物组成结构以及电化学性能的影响。结果表明在600℃焙烧8h,冷却速度为0.5℃/min,所得试样的电化学性能最好:在4.7V时,首次充放电容量为103mAh/g和100mAh/g,15次循环放电容量保持95.2%;在3.0V时,首次充放电容量为145mAh/g和134mAh/g,15次循环放电容量保持91.5%;2.6～4.9V范围内总的充放电容量为250mAh/g和242.5mAh/g,15次循环放电容量保持88.4%。     

Co、Mn包覆镍基材料LiNi0.90CO0.05Mn0.05O2的烧结温度与性能研究

采用化学共沉淀法,即将Co、Mn氢氧化物包覆球形Ni(OH)2合成了正极材料LiNi0.90Co0.05Mn0.05O2的前驱体,利用该前驱体和氢氧化锂球磨混匀后,高温焙烧,合成了Co、Mn包覆镍基三元正极材料LiNi0.90Co0.05Mn0.05O2,分析了烧结温度对结构、形貌、性能的影响.研究表明:720℃烧结的LiNi0.90Co0.05Mn0.05O2性能最佳,在25℃,2.75-4.2 V,1 C充放电条件下,具有160～180 mAh/g的比容量;循环300次,其容量保持率为100.7%.     

正极材料LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4的制备和性能

以Mn(CH3COO)2、Ni(CH3COO)2和CH3COOLi为原料,用流变相法制备了正极材料LiNi0.5Mn1.504.XRD测试表明:所得LiNi0.5Mn1.504具有尖晶石结构.电化学性能测试表明:在750 ℃下焙烧6 h制备的LiNi0.5Mn1.5O4的电化学性能最佳.在3.5～4.9 V以0.2 C充放电,首次放比电容量为137.70 mAh/g,第30次循环的放电比容量为135.75 mAh/g.     

温度对LiNi0.45Co0.15Mn0.4O2性能的影响

采用共沉淀法先合成出前驱体Ni0.45Co0.15Mn0.4(OH)2,然后将其与Li2CO3均匀混合后在三种温度下烧结制得正极材料LiNi0.45Co0.15Mn0.4O2。用XRD、SEM和电池测试仪研究了烧结温度对材料结构、形貌和电化学性能的影响。结果表明:材料合成的最佳温度为900℃,在900℃条件下合成的LiNi0.45Co0.15Mn0.4O2具有较好的层状结构和较高的电化学活性,首次放电容量超过130mAh/g,8个循环后,容量保持率为99.1%,而且颗粒形貌呈球形并大小均匀适中。     

锂离子电池正极材料LiNi1/2 Mn1/2O2的合成

采用溶胶-凝胶法合成出LiNi1/2Mn1/2O2,研究了合成温度和时间对材料性能的影响.利用XRD、DSC、XPS、恒流充放电、循环伏安对其进行了表征.结果表明:用柠檬酸作配合剂,900℃焙烧9 h合成出的LiNi1/2Mn1/2O2,在2.5～4.3 V、电流为15 mA/g的条件下进行充放电测试,首次充放电容量达到138 mh/g,4.3 V下的热分解温度明显高于LiCoO2.     

LiNi1/3Co1/4Mn1/3M1/12O2(M=Al,Ti)的性能研究

采用共沉淀法在800℃下煅烧9 h,制备出了LiNi1/3Co1/4Mn1/3M1/12O2(M=Al,Ti).利用XRD、DSC和充放电分析方法对其进行了表征.实验结果表明:LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2中Al和Ti的加入,提高了材料LiNi1/3Co1/4Mn1/3M1/12O2(M=Al,Ti)在4.3 V下热分解反应的热稳定性.     

LiNi1/3Co1/4Mn1/3M1/12O2(M=Al,Ti)的性能研究

采用共沉淀法在800℃下煅烧9 h,制备出了LiNi1/3Co1/4Mn1/3M1/12O2(M=Al,Ti).利用XRD、DSC和充放电分析方法对其进行了表征.实验结果表明LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2中Al和Ti的加入,提高了材料LiNi1/3Co1/4Mn1/3M1/12O2(M=Al,Ti)在4.3 V下热分解反应的热稳定性.     

正极材料LiNi0.5Mn1.5O4的制备及离子掺杂改性研究

采用溶胶-凝胶-自蔓延燃烧法合成了LiNi0.5Mn1.5O4和LiCr0.1Ni0.45Mn1.45O4两种高电压正极材料。通过X射线衍射(XRD)表明铬离子掺杂未改变LiNi0.5Mn1.5O4的晶型结构,但改善了其晶型生长。扫描电镜(SEM)表明两种样品呈规则正八面体外形,颗粒较均匀,LiNi0.5Mn1.5O4平均粒径大约为400 nm,LiCr0.1Ni0.45Mn1.45O4平均粒径大约为200 nm。电化学性能测试结果表明,在1 C放电倍率下,两种电池的首次放电比容量分别为111.0 mAh/g和121.5 mAh/g,以容量保持率为首次放电比容量85%为截止条件,分别可以实现32个和51个稳定循环。在此条件下,LiCr0.1Ni0.45Mn1.45O4/Li电池的平均中值电压为4.55 V,略高于LiNi0.5Mn1.5O4/Li电池4.51 V。倍率性能测试结果表明,LiCr0.1Ni0.45Mn1.45O4/Li电池及LiNi0.5Mn1.5O4/Li电池在0.5 C、1 C下放电比容量分别可保持0.2 C时的91.9%、87.1%和91.1%、83.6%。铬离子掺杂可明显改善LiNi0.5Mn1.5O4的综合性能。     

高电压正极材料LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4的制备及其倍率性能

采用溶胶凝胶法制备尖晶石型高电压正极材料LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4,并掺杂F-与之对比。分别采用X射线衍射仪、电子扫描显微镜、热重分析仪、电化学工作站和充放电测试仪对合成材料的物相、形貌和电化学性能进行表征。结果表明,0.5C倍率下LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4首次放电比容量高达141.6 mAh/g,接近于理论比容量146.7 mAh/g。提高倍率40次循环后,5C比容量仍有111.8 mAh/g,而F-掺杂样品仅有92 mAh/g。然后从5C返回到1C,比容量为129.9 mAh/g,与1C初始容量相比,容量保持率高达96.4%,LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4显示出更加优异的倍率循环性能。     

5 V锂离子电池正极材料LiNi0.5Mn1.5O4的进展

综述了近年来5 V锂离子电池正极材料LiNi0.5Mn1.5O4的合成方法(如固相反应法、共沉淀法、溶胶-凝胶法、喷雾法和熔盐法等)及修饰改性(如体相掺杂和表面包覆)的研究进展,并对发展前景进行了展望。LiNi0.5Mn1.5O4目前主要的问题是如何进行低成本和大规模的工业化生产。     

锂离子电池正极材料LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4改性研究进展

尖晶石结构正极材料LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4因具有理论比容量高、比能量大、放电平台高(~4.7 V)、价格低廉等优点而备受关注。但该材料循环性能和倍率性能不佳,制约着材料的推广应用。主要综述通过掺杂、包覆、形貌控制等手段来提高该材料电化学性能的最新研究进展,旨在为提升该材料性能的相关研究提供参考。     

Mn_3O_4合成锂离子电池正极材料LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4

以Mn3O4为原料,在氧气气氛中用固相反应法制备尖晶石结构正极材料LiNi0.5Mn1.5O4,并用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和恒流充放电测试考察了反应温度、反应时间和锂用量等工艺条件对合成产物的结构、微观形貌和电化学性能的影响。结果表明通过控制工艺条件可以优化材料的电化学性能,其中锂用量为1.02,在900℃反应2h所合成LiNi0.5Mn1.5O4具有Fd3m尖晶石结构,放电比容量为140mAh/g、40次循环后容量保持率为94.8%。     

锂离子电池正极材料LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4的合成与性能

采用Sol-Gel法和共沉淀法成功合成了尖晶石LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4材料,通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)以及电化学测试对不同合成方法对材料性能的影响进行表征。结果表明制备方法对材料的结构、形貌以及电化学性能具有较为重要的影响。     

5V LiNi0.5Mn1.5O4正极材料掺杂改性研究

用溶胶-凝胶法结合高温后退火处理合成了掺杂Cr的LiNi0.5-0.5yCryMn1.5-0.5yO4(y=0.05,0.10,0.15,0.00),通过X射线衍射(XRD)、恒流充放电测试表征了材料的结构、电化学性能。结果表明,在电压范围为3.5～5.0 V内,LiNi0.45Cr0.1Mn1.45O4电化学性能最好,首次放电容量可达136.2mAh/g,0.1 C循环20次后,容量保持率99.7%;1 C倍率循环50次后,容量仍然有116.2 mAh/g,基本不衰减,大倍率循环有良好的容量和循环性能。     

不同正极活性物质的钛酸锂负极锂离子电池

采用4种正极活性物质,设计32650型4.0 Ah钛酸锂(Li_4Ti_5O_(12))负极锂离子电池,评估充放电倍率性能、放电温升、低温放电性能、循环性能和安全性能。尖晶石镍锰酸锂(Li Ni0.5Mn1.5O4)正极电池的电压平台高(3.15 V),-20℃下的1 C放电(3.3~2.0 V)容量是常温时的83.16%,比能量为74.57 Wh/kg;磷酸铁锂(LiFePO_4)正极电池的电压平稳(1.70 V),适用于对电压要求严格的领域。三元材料正极电池中,镍钴锰酸锂(LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2)正极电池的各项性能较优,3 C循环3 486次的容量保持率为102.58%,可用于快充领域;镍钴铝酸锂(LiNi_(0.8)Co_(0.15)Al_(0.05)O_2)正极电池更适合于储能领域。     

LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的合成及其过充电性能

考察了温度对合成材料的影响,并对材料进行不同倍率的过充电测试.经过XRD、恒流充放电、循环伏安等测试得出,800℃保温16h时合成的LiNi1/3Co1/3 Mn1/3 O2具有稳定的α—NaFeO2层状晶体结构,材料电化学性能最好,最大放电容量为158.9 mAh/g(2.4～4.3 V),110次循环后,容量保持率...