Li2ZrO3原位包覆提升LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2三元材料电化学性能研究

高镍三元LiNi_0.6Co_0.2Mn_0.2O₂(NCM60)因其具有较高的放电比容量以及能量密度,是一种非常有发展潜力的锂离子电池正极材料。然而由于较为严重的结构/界面恶化现象(如微裂纹,界面副反应等),NCM60材料的电化学性能及循环寿命受到严重的限制。采用单晶化策略,成功合成出了微米级单晶NCM60正极材料;并以Ni_0.6Co_0.2Mn_0.2(OH)₂前驱体为基体,采用预包覆和共锂化的方法,在单晶正极材料NCM60表面均匀包覆Li₂ZrO₃快离子导体层。一方面,表面均匀包覆Li₂ZrO₃层改善了材料充放电过程中锂离子的扩散动力学,有助于降低电极极化程度;另一方面,Li₂ZrO₃具有稳定的晶体结构,通过与NCM60材料紧密结合,提高材料机械稳定性,有效抑制微裂纹的产生并减轻界面副反...     

LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2/Si-C软包装电池循环失效分析

以LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2(NCM622)/硅-石墨(Si-C)软包装电池作为研究对象,通过平均电压、dQ/dU曲线、SEM、透射电子显微镜(TEM)、XRD和X射线能谱仪(EDS)等方法,研究软包装电池常温循环失效的原因.NCM622/Si-C软包装电池以1 C在3.0～4.3 V循环300次,容量保持...     

多孔性V2O5的制备及在锂离子电池中的应用

五氧化二钒(V₂O₅)作为正极材料,在锂离子电池中存在循环不稳定、倍率性能差等缺点,且锂化机理研究有限,作为负极材料的研究更是缺乏。采用聚乙烯醇(PVA)辅助软模板溶剂热法制备多孔性V₂O₅(PVO),所得PVO的结晶度高,为相互连接的V₂O₅纳米棒组成的多孔结构。使用PVO为负极材料制备的半电池,容量和稳定性高,倍率性能较好,在放电过程中产生了新化合物,以0.2 A/g的电流在0.02～3.10 V充放电,第500次循环的放电比容量可达762.1 mAh/g。制备的LiFePO₄/PVO全电池以0.1 A/g的电流在1.5～3.5 V充放电,第100次循环的放电比容量为176.8 mAh/g。     

氟化铝/硼酸复合包覆LiNi0.83Co0.12Mn0.05O2的制备及性能

高镍三元材料(LiNi_1-x-yCo_xMn_yO₂,NCM,x+y≤0.4)能量密度高、成本低,但存在容量衰减快、存储过程中产气等问题。金属氟化物常用来包覆正极材料,以改善电化学性能,但存在处理过程繁琐、包覆层不均匀和易生成强腐蚀性气体等缺陷。通过简单高效的球磨法,在高镍三元正极材料LiNi_0.83Co_0.12Mn_0.05O₂表面包覆薄且均匀的氟化铝（AlF₃）和硼酸（H₃BO₃）涂层。该复合涂层没有影响材料的层状结构,有利于Li⁺的嵌脱。均匀致密的涂层可充当保护层,阻挡电解液腐蚀,减轻电极与电解液之间的副反应。以0.2 C在2.50～4.25 V充放电,AlF₃和H₃BO₃复合包覆正极的比容量提高到205.3 mAh/g,未改性材料为198.0 mAh/g;组装...     

形貌对Co3O4电化学性能的影响

四氧化三钴(Co₃O₄)作为锂离子电池负极材料,具有较高的理论比容量,其颗粒形貌与大小对电化学储锂性能有明显影响。采用电解法和沉淀法分别制备颗粒状、片层状和八面体状Co₃O₄。用SEM和XRD对制备的Co₃O₄进行形貌和结构分析,并研究不同形貌Co₃O₄作为负极材料的电化学储锂性能。八面体状Co₃O₄具有良好的电化学储锂性能和循环稳定性,样品以0.2 C在0～3.0 V循环的首次放电比容量达1 162.2 mAh/g;经过100次循环后,放电容量保持率为73%。八面体状Co₃O₄具有最小的表面能,有利于形成均匀致密的固体电解质相界面(SEI)膜,提升材料的储锂性能。     

碳酸盐共沉淀法制备LiNi0.5Co0.3Mn0.2O2及其性能

以化学共沉淀法制备出的球形Ni0.5Co0.3Mn0.2CO3前驱体,合成了振实密度高达2.60 g/cm3的球形正极材料LiNi0.5Co0.3Mn0.2O2.研究表明,LiNi0.5Co0.3Mn0.2O2为10 μm左右的球形粉体,为纯相的α-NaFeO2层状结构.在2.7～4.3V,0.2 C倍率进行充放电,LiNi0.5Co0.3Mn0.2O2的首次放电比容量170.2 mAh/g,50次循环后容量保持率为94.3%;在2.7～4.6 V,在0.2 C倍率下放电,首次放电比容量为191.8 mAh/g,循环50次后容量保持率为90.5%.LiNi0.5Co0.3Mn0.2O2的首次循环伏安测试结果和交流阻抗测试结果进一步表明材料具有良好的电化学性能.     

烧结温度对LiNi0.8Co0.2O2电化学性能的影响

采用共沉淀法合成正极材料LiNi0.8Co0.2O2,通过TG、XRD、循环伏安和充放电测试考察烧结温度对材料的影响。LiNi0.8Co0.2O2的结构和性能对烧结温度敏感,在空气气氛下第一、二段焙烧温度分别为700℃、750℃的产物,具有良好的α-NaFeO2层状结构,以0.2C在2.7~4.3V循环,首次放电比容量为152.2 mAh/g,第20次循环的容量保持率为86.5%。     

三元LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2铝壳锂离子动力电池的性能研究

选用三元材料LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2为正极材料,中间相炭微球为负极材料,制备了额定容量为10 Ah的铝壳锂离子动力电池,并对电池的电性能和安全性能进行了相关测试。电性能包括充放电性能、倍率性能、循环性能和自放电,实验结果表明,电池表现出了良好的倍率性能,1 C、2 C的放电容量分别为0.5 C放电容量的97.49%、93.70%;在2.7~4.2V电压范围内,电池1 C循环400次后容量保持率为101.77%;电池满电常温搁置28天后容量保持率为97.06%。针刺、短路、过充电和自有跌落测试结果表明电池具有良好的安全性能。     

氧化铝作为处理剂在锂离子电池中的应用

为提高LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂(NCM811)材料的循环稳定性，以氧化铝(Al₂O₃)为电解液处理剂，用一种简单的方法制备功能性电解液，研究对NCM材料的性能影响。与原始NCM相比，在电解液中添加0.50%Al₂O₃的NCM以0.5 C在2.75～4.30 V循环200次的容量衰减更慢，容量保持率为80.33%,同时电荷转移电阻(R_ct)增加趋势较低。SEM分析表明，正极表面仍可看出清晰的颗粒轮廓与层状结构。     

正极材料对钛酸锂电池性能的影响

分别以LiMn₂O₄、LiNi_0.6Co_0.2Mn_0.2O₂和Li₄Ti₅O₁₂为正负极活性物质，制备钛酸锂软包电池。研究了两种正极材料对钛酸锂电池性能的影响，结果表明正极材料的工作电位对电池大倍率放电和充电的性能有较大影响，正极材料的表面包覆有利于抑制电解液在高温55℃的分解改善电池寿命。LiMn₂O₄/Li₄Ti₅O₁₂电池10 C放电容量达到了标称容量的95%;LiNi_0.6Co_0.2Mn_0.2O₂/Li₄Ti₅O₁₂电池10 C充电恒流比达到了92%，其55℃、2 C循环1 200次后容量保持率在80.3%以上。     

层状正极材料Li[Li0.2Ni0.2Mn0.6]O2的研究

以LiAc·H2O、Ni(Ac)2·4H2O和Mn(Ac)2·4H20为原料,制备了锂离子电池层状正极材料Li[Li0.2Ni0.2Mn0.6]O2.XRD分析表明:其晶体结构为典型的α-NaFeO2型层状结构.该材料的初始容量大于220mAh/g,100次循环后,仍大于210 mAh/g,展示了较高的比容量和良好的循环性.     

锂离子蓄电池材料LiNi0.7Co0.2Mn0.1O2的制备与性能

采用共沉淀-高温固相合成工艺,将20%(质量分数)的Co和10%(质量分数)的Mn同时掺入,成功地在空气气氛中合成出了层状结构的多元正极材料LiNi0.7Co0.2Mn0.1O2.循环伏安曲线的测试结果表明,Co和Mn的同时掺入抑制了LiNiO2充放电过程中的相变,提高了材料的循环性能.在0.2 C倍率下2.8～4.3 V电压区间内进行充放电测试,结果表明,850℃下处理得到的样品前10次容量几乎没有衰减,均在150 mAh/g左右,循环50次后容量仍然保持在140 mAh/g以上.将充电截止电位提高至4.4 V后,前10次的放电比容量可达170 mAh/g.     

利用层状双氢氧化物涂层增强富镍正极材料的循环稳定性

富镍层状氧化物LiNi_xCo_yMn_zO₂(0.6≤x<1)是用于生产高能量密度和高工作电压电池的有前途的锂离子电池正极材料,但其较差的循环性能严重限制了其商业应用。将具有二维层状结构的Ni-Al层状双氢氧化物(NiAl-LDH)作为涂层材料,通过简单的液相包覆工艺将NiAl-LDH涂覆于LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂上,以显著提高LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂的结构稳定性和电化学性能。NiAl-LDH涂层的Al³⁺在高温烧结过程中向内扩散,在材料的二次粒子表面形成均匀的保护层,其可以抑制电解液对正极材料的侵蚀。Al³⁺迁移到过渡金属层,减少了锂/镍的混合,从而增强了材料的结构稳定性。改性材料在1 C电流密度下循环200次后容量保持率从原始材料的70.8%提高到8...     

草酸对NCM622正极浆料性能的影响

为解决中高镍三元材料制浆易凝胶的问题,研究单晶LiNi_0.6Co_0.2Mn_0.2O₂(NCM622)正极材料制浆过程添加草酸对碱含量的影响,制作软包装锂离子电池,测试加工性能和电化学性能。NCM622正极材料加入草酸后,会降低氢氧化锂含量及浆料黏度。进行初始和保存24 h后浆料的对比,发现草酸含量对初始浆料加工性能和电化学性能无明显影响。保存24 h后,未加入草酸的浆料出现凝胶,并导致容量和循环性能异常;加入草酸,可保持浆料正常的加工性能和电化学性能。     

Ti^4＋和Zn^2＋离子复合掺杂对LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2性能的影响

以Ni0.5Co0.2Mn0.3（OH）2和Li2CO3为原料,TiO2和ZnO为掺杂剂,制备出不同含量钛锌离子复合掺杂的锂离子电池正极材料LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2。用XRD、SEM、恒电流充放电、交流阻抗法和循环伏安方法分别研究了不同掺杂量对LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2的结构、形貌和其电化学性能的影响。结果表明3%（摩尔分数）的Ti、Zn离子复合掺杂能有效提高LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2的倍率放电能力和循环性能。在1C和2C的充放电倍率下,首次放电容量分别为170.4mAh/g和164.8mAh/g,经过50次充放电循环后容量保持率分别为96.3%和94.7%,具有优良的电化学性能。     

Li(Ni0.6Co0.2Mn0.2)O2锂离子电池常温失效机理

研究Li(Ni0.6Co0.2Mn0.2)O2锂离子电池常温循环失效机理.对比电池循环前、中、后期的电化学阻抗谱、充放电曲线、材料结构及颗粒形貌,得出失效原因为:电荷转移阻抗增加,正极二次颗粒破碎导致内部微裂纹产生,以及过渡金属元素溶出并在负极沉积.控制正极体积的变化,减少内部微裂纹的产生,并阻止过渡金属元素的溶出与沉...     

球形正极材料LiNi0.75Co0.2Mg0.05O2的合成及表征

用控制结晶法合成球形材料Ni0.75Co0.2Mg0.05(OH)2与LiOH·H2O混合后,在750℃氧气气氛中焙烧得到LiNi0.75-Co0.2Mg0.05O2.电镜扫描(SEM)结果显示,焙烧后的材料保持了原有的球形形貌.X射线衍射光谱(XRD)和能量色散谱显微分析(EDS)显示,掺镁后的样品晶型结构好,所得产物成分均一.电化学测试表明,LiNi0.75Co0.2Mg0.05O2材料表现出优良的电化学性能,其首次充电比容量达到271 mAh/g,首次放电比容量达到217.7 mAh/g,循环50次后放电比容量仍能保持211.7 mAh/g,仅衰减了3%(3.0～4.3 V,0.2 C).结果表明,镁的掺入减少了材料的阳离子混排,大大提高了循环性能,抑制了充放电过程中的相变和电池阻抗的增加.     

C和CeO2双包覆对LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2性能影响的研究

采用溶胶凝胶法和高温煅烧的方法对LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O)2正极材料进行C和CeO_2双包覆改性研究,X射线衍射(XRD)测试表明包覆改性的LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O)2材料仍维持层状结构并抑制阳离子混排。扫描电子显微镜(SEM)结果显示C包覆厚度约为5 nm,CeO_2以纳米颗粒形式沉积在材料表面。循环伏安和阻抗测试表明双包覆提高了电极材料表面稳定性与电子电导性,有利于离子的嵌入与脱嵌,从而提高了LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O)2正极材料的电化学性能。在1 C下循环50次后的容量保持率为91.3%,10 C下首次放电比容量为108 m Ah/g。     

微量石墨烯包覆对LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2电化学性能的影响

使用Hummers法得到氧化石墨烯,再通过还原氧化石墨烯制备石墨烯。使用高温固相法制备LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂正极材料,将石墨烯加入乙醇溶液中,与增稠分散剂羧甲基纤维素钠(CMC)混合得到石墨烯溶液。利用液相自聚集法将石墨烯溶液微量包覆在LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂表面。通过SEM、XRD以及电化学测试系统对石墨烯/LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂复合材料进行表征和测试。结果表明,0.8%-石墨烯/LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂复合材料性能最佳,首次充电比容量最大值达到222.85 mAh/g,首次充放电比容量最大值达到208.93 mAh/g,库仑效率为93.75%。     

高容量锂离子正极材料LiNi_(0.5)Co_(0.3)Mn_(0.2)O_2的制备与性能

采用化学共沉淀法预先合成球形前驱体Ni0.5Co0.2Mn0.3(OH)2,再与锂源共混后高温煅烧合成高容量正极材料Li Ni0.5Co0.3Mn0.2O2。探讨了不同烧结制度对材料结构性能的影响。X射线衍射(XRD)结果表明,产物结构为α-Na Fe O2型层状结构。扫描电子显微镜(SEM)显示材料具有良好的球形形貌。测试材料的电化学性能,在2.75~4.20 V和2.75~4.35 V充放电截止电压,0.5 C充放电电流下,首次放电比容量分别为162.2和172.6 m Ah/g,循环3周后容量保持率分别为96.73%和94.62%。材料还表现出良好的倍率性能。