Al_2O_3包覆LiNi_(0.8)Co_(0.1)Mn_(0.1)O_2的结构和性能

用溶胶-凝胶法在前驱体表面包覆AlOOH,与LiOH·H2O烧结成Al2O3包覆LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2,对产物进行XRD、SEM及电化学性能分析。AlOOH均匀地包覆在前驱体表面,烧结产物为典型的α-NaFeO2层状结构。Al2O3包覆可降低LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2的表面活性,减少与电解液的副反应,提高稳定性并改善高电压、高温循环及高温贮存性能。包覆产物以0.2 C(35 mA/g)在2.7~4.5 V(25℃)、2.7~4.2 V(55℃)循环,首次放电比容量分别为203.2 mAh/g、182.0 mAh/g,第50次循环的容量保持率分别为88.10%、89.07%;高温贮存240 h后的容量保持率和恢复率分别为91.83%和97.74%。     

碳酸盐共沉淀法制备LiNi_(0.8)Co_(0.20-x)Al_xO_2

用碳酸盐共沉淀法制备了正极材料LiNi0.8Co0.20-xAlxO2(x=0.05、0.10和0.15)。Ni-Co-Al的碱式碳酸盐与LiOH·H2O混合,在700～800℃下煅烧16h,可制得有良好α-NaFeO2二维层状结构的球形LiNi0.8Co0.20-xAlxO2。铝掺杂促进了烧结,但掺杂过多会导致过度烧结和异形晶粒出现,降低性能。在750℃下煅烧制备的材料LiN0.8Co0.15Al0.05O2,0.2C首次放电比容量为162.1mAh/g,第20次循环时的容量保持率为94.6%。     

锂源及生产工艺对LiNi_(0.8)Co_(0.15)Al_(0.05)O_2性能的影响

采用高温固相法合成镍钴铝三元正极材料LiNi0.8Co0.15Al0.05O2,考察了以氢氧化锂和硝酸锂为锂源制备的材料的物理性能、微观形貌及电化学性能。通过对合成工艺的精细控制,可以制得残碱量、悬浮液pH值低的LiNi0.8Co0.15Al0.05O2。以硝酸锂为锂源,在800℃、10 h条件下制备的产物,在3.0~4.3 V放电,1 C首次放电比容量为172.7 mAh/g,循环100次的容量保持率为92.1%。     

高电压型纳米Al_2O_3包覆LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2的制备和电化学性能

利用溶胶-凝胶法在LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2颗粒表面包覆一层纳米级厚度的Al2O3,提高了其高截止电压下的循环性能和倍率性能。采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜法(TEM)对所制备材料进行结构和微观形貌表征,通过充放电测试对材料的电化学性能进行分析。结果表明:Al2O3包覆层对材料的结构和微观形貌没有影响;Al2O3的最佳包覆量为2.0%(质量分数),此时包覆层的厚度为20~30 nm。在2.8~4.5 V电压范围内,未包覆的LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2在0.2 C时的首次放电比容量为175 m Ah/g,50次循环后容量保持率只有91.8%;经Al2O3包覆的LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2在0.2 C下,首次放电比容量达到181 m Ah/g,经50次循环后容量保持率仍可达到97.4%,且在5 C放电条件下,其放电比容量可达152 m Ah/g,显示了该包覆材料在高能量密度长寿命锂离子电池中将具有很大的应用潜力。     

层状LiNi_(0.5-x)Co_(2x)Mn_(0.5-x)O_2正极材料的合成和电性能

采用共沉淀-喷雾造粒法制备前驱体,于700℃在空气中煅烧20h合成出层状LiNi0.5-xCo2xMn0.5-xO2正极材料,研究了不同掺钴量对材料的结构和电化学性能的影响,并用X射线衍射光谱法(XRD)、扫描电子显微镜法(SEM)及电性能测试考察了所得材料的结构、形貌与电化学性能。XRD分析表明,LiNi0.5-xCo2xMn0.5-xO2具有α-NaFeO2层状结构,Co3+的掺入可促进层状结构的生成,有效减少阳离子混排。电性能测试结果显示,LiNi0.5-xCo2xMn0.5-xO2随着掺钴量的增大,放电容量提高,循环性能变好。样品LiNi0.35Co0.3Mn0.35O2表现出最好的电化学性能,其首次放电效率充放电效率达90%,首次放电比容量为172.8mAh/g,40次循环容量无明显衰减。     

LiTiO2包覆对LiNi0.8Co0.15Al0.05O2正极材料的影响

采用共沉淀法制备Ni0.8 Co0.15 Al0.05(OH)2三元前驱体,与LiOH·H2 O球磨混合后,通过高温固相法烧结制备LiNi0.8 Co0.15Al0.05O2(NCA)正极材料,探究LiTiO2包覆量(0、0.2％、0.5％、1.0％)对LiTiO2包覆的Li(Ni0.8Co0.15Al0.05)1-xO2正极材料性能的影响.通过XRD、SEM、透射电子显微镜(TEM)、电化学阻抗谱(EIS)及充放电测试等,分析材料的结构、形貌及电化学性能.LiTiO2包覆在NCA材料表面,当包覆量为0.5％时,电化学性能最佳.在2.8～4.2 V充放电,1.0 C倍率的首次放电比容量达182.3 mAh/g,循环200次的容量保持率为76.4％;10.0 C倍率的放电比容量为141.3 mAh/g.     

锰掺杂LiNi0.8Co0.2O2的合成及电极性能研究

为了获得高性能锂离子电池的正极材料,采用共沉淀法,对LiNi0.8Co0.2O2进行Mn元素的掺杂改性,考察了不同Mn掺杂量对LiNi0.8Co0.2O2材料的结构和其电化学性能的影响,并对材料进行X射线衍射、扫描电镜、循环伏安分析和恒流充放电测试。实验表明,锰掺杂改善了LiNi0。8Co0.2O2材料循环性能,LiNi0.78Nn0.02Co0.2O2的首次放电比容量达到180.8mA·h/g,50循环后放电比容量还能保持在169.8mA·h/g,50循环比容量保持率达到94%。     

2% LiMn_2O_4对LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2电化学性能的影响

将层状的LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2锂离子电池正极材料与尖晶石型的LiMn2O4按质量比为2∶98混合烧结,采用X射线衍射(XRD)、循环伏安法(CV)、交流阻抗(EIS)以及充放电测试研究LiMn2O4对LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2电化学性能的影响。研究表明混合LiMn2O4有利于提高LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2正极材料的首次库仑效率、循环性能和倍率性能,在3.0~4.3 V以1 C循环,首次放电比容量和库仑效率分别为150.3 m Ah/g和85.5%,循环50次后容量保持率为88.9%;在5 C下充放电仍保持136.2 m Ah/g。循环伏安与交流阻抗测试表明混合2%(质量分数)LiMn2O4可以提升材料的可逆性和放电容量,降低电荷转移电阻。     

碳酸盐共沉淀法制备LiNi_(0.5)Mn_(0.5)O_2

采用碳酸盐共沉淀法制备了LiNi0.5Mn0.5O2正极材料。研究了原料中不同锂含量对电极性能的影响。材料分析结果表明,碳酸盐共沉淀法合成的LiNi0.5Mn0.5O2材料中Ni和Mn分布均匀,离子混排小,结构有序。充放电测试结果表明,原料中过量锂的存在极大地改善了LiNi0.5Mn0.5O2材料的循环性能和倍率性能。在2.5~4.5 V的电压范围内,原料中锂未过量的LiNi0.5Mn0.5O2电极首次和80次循环后的放电比容量分别为190.3和153 m Ah/g。当原料中锂过量10%时,LiNi0.5Mn0.5O2电极首次和80次循环后的放电比容量分别为180.2和174.6mAh/g,两种电极的容量保持率分别为80.4%和96.9%。当以4C放电时,未过量和过量10%锂的LiNi0.5Mn0.5O2电极的放电比容量分别为91和100mAh/g。     

锰掺杂对LiNi0.7Co0.3O2结构和电化学性能的影响

用溶胶-凝胶法制备了LiNi0.7Co0.3-xMnxO2(0≤x≤0.15)的前驱体.用XRD、XPS、SEM和恒流充放电法对最终产物的结构和电化学性能进行了研究.随着锰含量的增加,产物的晶胞参数变大,层状结构的有序性减弱.当0.02≤x≤0.07时,LiNi0.7Co0.3-xMnxO2的首次放电比容量(175～189 mAh/g)与30次循环后的容量保持率(》92%)均优于空白样品LiNi0.7Co0.3O2(170 mAh/g,86%).LiNi0.7Co0.25Mn0.05O2的首次放电比容量(189 mAh/g)最高,30次循环后的容量保持率为94%.实验结果表明,少量锰的掺杂能有效地提高材料的循环稳定性和可逆容量.     

CITT分析Li~+在固态LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2中的扩散系数

用碳酸盐共沉淀法合成粉末正极材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2。组分分析、粉末XRD、SEM和恒流充放电等测试结果表明:产物为纯相层状单颗粒球形结构LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2;在室温下以0.1C(0.2 mA)的电流在2.5～4.5 V循环,首次和第25次循环的放电比容量分别为241.37 mAh/g和211.3 mAh/g。用容量间歇滴定技术(CITT)分析不同循环次数和电位下,Li+在固态LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2中的扩散系数(DLi),结果表明:DLi为10-11～10-13cm2/s;扩散性能随着循环次数的增加而增强;DLi在3.7 V左右出现最小值,在3.7～4.3 V趋于稳定。     

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.     

球形LiNi_(0.8)Co_(0.15)Al_(0.05)O_2正极材料的制备及其电化学性能

采用共沉淀-喷雾干燥法制备了锂离子电池球形Li Ni0.8Co0.15Al0.05O2正极材料,通过热重分析法(TG)、X射线衍射光谱法(XRD)、扫描电子显微镜法(SEM)和电化学测试对材料的晶体结构、形貌及电化学性能进行了测试和表征。结果表明材料具有良好的层状结构,球形颗粒粒径约10μm;在30℃下,2.5~4.3 V循环,以20 m A/g放电,首次比容量达186.3 m Ah/g,循环50次后容量保持率为84.1%。     

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LiNi1/3CO1/3Mn1/3O2包覆LiNi0.8Co0.15Al0.05O2的性能

以NiSO4·6H2O、CoSO4·7H2O、MnSO4·H2O、NH3·H2O及NaOH为原料,采用共沉淀方法在LiNi0.8 C00.15 Al0.05 (OH)2球形粒子表面包覆一层Ni1/3 Co1/3Mn1/3(OH)2三元材料前驱体,配锂后在750℃下、氧气气氛中焙烧12 h,合成复合层状材料Li[(Ni0.8 Co0.15Al0.05)0.97(Ni1/3Co1/3Mn1/3)0.03]O2.复合层状材料具有核壳结构,包覆壳层的厚度约为1μm.复合层状材料在2.8～4.3 V充放电,0.1C首次放电比容量为188.2 mAh/g;0.2 C循环100次的容量保持率为96.2％;在55℃下以0.2C循环100次,放电比容量保持在163.2 mAh/g.     

LiNi0.75Co0.2Al0.05-xMgxO2的合成及性能研究

采用溶胶-凝胶法制备了锂离子电池正极材料LiNi0.75Co02Ab0.05-xMgxO2(x=0,0.01,0.025),通过充放电实验、慢扫描循环伏安法和交流阻抗技术进行了电化学性能测试.结果表明:对LiNi1-xCoxO2实施共掺杂Mg2 、Al3 ,可改善其层状结构稳定性和充放电循环特性.将所得LiNi075Co0.2Al0.025Mg0.025O2作为锂离子二次电池正极材料,电池首次放电比容量达170 mAh/g,经100次循环充放电后仍能保持初始容量的78.3%.     

LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2-zFz正极材料的合成及电化学性能

以共沉淀碳酸盐为前驱体制备了层状LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2正极材料,采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、充放电测试、差分计时电位等方法研究了其结构与电化学性能,同时研究了F-掺杂对于材料电化学性能和结构的影响。SEM分析表明,LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2产物基本为球形颗粒。F-掺杂后,粉末形状变得不规则。LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2材料在2.5～4.4V电位区间内,首次放电比容量为162mAh·g-1,50次循环后容量保持率为93.2%。适量的F-掺杂能显著提高材料的循环性能,F-掺杂量z为0.1时,50次循环后容量保持率为98.1%。     

TiO2包覆LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的高温与高倍率性能

用载体转移工艺制备TiO2包覆的LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2(TZ-NC M)材料,产物为层状α-NaFeO2结构,TiO2均匀包覆在LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2(NCM)的表面.在2.8～4.3 V循环,TZ-NCM的5.0 C首次放电比容量为111.8 mAh/g;在55℃下以1.0 C循环50次,TZ-NCM的放电比容量为151.0 mAh/g.包覆TiO2能提高高倍率性能、高温稳定性和循环性能.     

LiNi0.78Co0.2Pr0.02O2的制备及性能研究

采用溶胶-凝胶法制备了锂离子电池正极材料LiNi0.8Co0.2O2及LiNi0.78Co0.2Pr0.02O2。用XRD、充放电测试、交流阻抗和DSC等研究了Pr的掺入对LiNi0.8Co0.2O2结构、电化学性能及热稳定性能的影响。结果表明:Pr的掺入可以提高Li-Ni0.8Co0.2O2层状结构的规整性,减少材料中阳离子的混排。LiNi0.78Co0.2Pr0.02O2的电化学性能优于LiNi0.8Co0.2O2:虽然首次充电容量稍有降低,但首次充放电效率达到89%,20次循环后的容量保持率为91%。LiNi0.78Co0.2Pr0.02O2循环性能提高的原因是Pr的掺入抑制了循环过程中电荷转移阻抗的增加。LiNi0.8Co0.2O2和LiNi0.78Co0.2Pr0.02O2与电解液反应放出的热量分别为51.95 J/g和18.23 J/g,LiNi0.78Co0.2Pr0.02O2显示出更好的热稳定性能。     

LiNi0.8-xCo0.2AlxO2的合成及性能研究

以硝酸盐为原料,用溶胶-凝胶法合成锂离子电池正极材料LiNi0.8-xCo0.2AlxO2(x=0.01,0.03,0.05,0.07),采用XRD、SEM和电化学测试等方法对材料的物理化学性质以及电化学性能进行表征。结果表明,经过Al掺杂后,材料具有较高的初始放电比容量和容量保持率。在750℃下合成的LiNi0.77Co0.2Al0.03O2在3.0～4.2V,以0.2C恒电流充放电测试,其首次放电容量为164.9mAh/g,经过50次充放电循环后放电容量为149.5mAh/g,可逆容量的保持率为90.66%。