高容量正极材料Li[Li0.2Ni0.2Mn0.6]O2的合成及电化学性能

以LiOH.H2O、Ni(OH)2和Mn3O4为原料,采用固相法合成锂离子电池正极材料Li[Li0.2Ni0.2Mn0.6]O2。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)对所得样品的结构和形貌进行表征,并测试了该材料的倍率性能和高低温性能。结果表明:900℃下烧结10 h后可获得晶粒细小均匀的层状Li[Li0.2Ni0.2Mn0.6]O2材料,并具有良好的电化学性能,放电容量最高可达235.9 mA.h/g;在50℃下测试时该材料的放电容量高达284.4 mA.h/g,并表现出良好的循环性能,其倍率性能和低温性能还有待进一步改善。     

锂离子电池正极材料LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2的制备及电化学性能

采用液相共沉淀法和固相烧结法分别制备镍钴锰复合氢氧化物(Ni0.5Co0.2Mn0.3(OH)2)和LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2正极材料。通过X射线衍射和电化学性能测试对所得样品的结构及电化学性能进行了表征。结果表明:LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2具有很好的α-NaFeO2层状结构,以20 mA/g的电流密度在2.5～4.3 V的电压区间充放电时,最高首次放电比容量达175 mA.h/g,首次库伦效率在89%～90%之间。当首次放电比容量为160～170 mA.h/g时,30循环未见容量衰减。锂含量对其电化学性能影响的结果表明:锂含量(n(Li)/n(Ni+Co+Mn))在1.03～1.09的范围内,随着锂含量的增加,放电比容量略有减小,但循环性能、中值电压以及平台性能都得到提高;当锂含量超过1.09时,循环性能、中值电压以及平台性能开始降低。     

Li[Li0.2Ni0.15Mn0.55Co0.1-xCrx]O2-yCly富锂正极材料的合成及电化学性能研究

采用溶胶-凝胶法合成富锂正极材料,900℃煅烧12 h得到产物Li[Li0.2Ni0.15Mn0.55Co0.1-xCrx]O2-yCly。X射线衍射光谱(XRD)测试表明,材料均具有层状α-NaFeO2结构;扫描电镜(SEM)观察材料颗粒均匀,粒径达到纳米范围;充放电测试显示,Cl-、Cr3+共掺材料在2~4.8 V电压范围及0.1 C倍率下,20℃时,首次放电比容量达到239.8 mAh·g-1,首次库伦效率为81.2%;55℃时,首次放电比容量和首次库伦效率分别为308.3 mAh·g-1和92.7%。并且40个循环之后在1 C倍率下,材料在20和55℃时放电比容量仍分别达到173.5和207.7 mAh·g-1。     

三元锂离子正极材料LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2的控制合成与储能特性

采用草酸共沉淀法和高温固相法相结合的方法成功合成了LiNi0.6Co0.2Mn0.2O (NCM622)三元锂离子正极材料,通过先用水热合成草酸钴锰前驱体,然后再与镍盐、锂盐进行高温固相反应,避免了Ni2+、Co2+、Mn2+在草酸中沉淀不均匀的问题.X射线衍射(XRD)分析结果表明,该材料具有典型的类似α-NaFeO2的层状结构以及低的阳离子混排.电化学性能测试结果显示,相比于商业镍钴锰酸锂(NCM-商业),NCM622表现出优良的循环稳定性和倍率性能,在0.1C下经850℃处理的NCM-850试样的初始放电容量为184.1 mAh g-1,高于NCM-商业的175mAhg-1,在0.2C循环100圈以后NCM-850的容量保持率为88.6％而NCM-商业的保持率仅为47.8％.在5C下NCM-850仍然具有98.1mAhg-1的容量.这主要归因于材料拥有更稳定的晶体结构和更宽的离子扩散通道.     

AlF3包覆锂离子电池正极材料Li1.2(Mn0.54Ni0.16Co0.08)O2的制备、表征及电化学性能（英文）

采用溶胶-凝胶法合成锂离子电池正极材料Li1.2(Mn0.54Ni0.16Co0.08)O2,并用Al F3对这种材料进行表面包覆改性。采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、高分辨率透射电子显微镜(HRTEM)等表征材料的结构和形貌。结果表明,合成的Li1.2(Mn0.54Ni0.16Co0.08)O2具有典型的层状α-Na Fe O2结构,AlF3均匀包覆在Li1.2(Mn0.54Ni0.16Co0.08)O2材料表面,包覆层厚度为5~7 nm。电化学测试表明,包覆Al F3后材料的电化学性能得到提高,在1C倍率下,包覆的AlF3材料的首次放电容量为208.2 m A·h/g,50次循环后容量保持率为72.4%,而未包覆AlF3的材料的首次放电容量和容量保持率分别为191.7 m A·h/g和51.6%。     

Al2O3包覆LiNi0.03Co0.05Mn1.92O4正极材料的制备及其电化学性能

以Al(NO3)3?9H2O为包覆原料,通过燃烧法制备得到LiNi0.03Co0.05Mn1.92O4@Al2O3正极材料。通过X射线衍射(XRD),场发射扫描电子显微镜(FESEM)和透射电镜(TEM)等表征手段对材料的结构和形貌进行分析,并通过恒电流充放电、循环伏安(CV)、交流阻抗(EIS)等测试分析材料的电化学性能。结果表明,Al2O3包覆没有改变LiNi0.03Co0.05Mn1.92O4的尖晶石型结构,包覆层厚度约10.6nm。LiNi0.03Co0.05Mn1.92O4@Al2O3正极材料电化学性能得到了明显改善,1 C和10 C倍率下初始放电比容量分别为119.9 mAh?g-1和106.3 mAh?g-1,充放电循环500次后容量保持率分别为88.4%和78.2%,而未包覆的LiNi0.03Co0.05Mn1.92O4在1 C和10 C倍率下初始放电比容量分别为121.2 mAh?g-1和104.0 mAh?g-1,500次循环后容量保持率分别为84.1%和67.6%。LiNi0.03Co0.05Mn1.92O4@Al2O3活化能为32.92 kJ?mol-1,而未包覆材料的活化能为36.24 kJ?mol-1,包覆有效降低了材料Li+扩散所需克服的能垒,提高了材料的电化学性能。     

锂离子电池正极材料Li1.03CexMn1.97-xO4的制备及性能

采用以柠檬酸为络合剂的溶胶-凝胶法,制备具有尖晶石结构的Li1.03CexMn1.97-xO4(x=0.01,0.02,0.03)系列化合物。材料的晶体结构通过X射线衍射光谱(XRD)法进行表征,而其电化学性能通过循环伏安法(CV)和恒流充放电进行表征。XRD结果表明,合成的锂锰氧化物具有典型的尖晶石结构,但随着掺杂量的增加,CeO2杂质相逐渐出现。通过循环伏安法进行测试,其氧化峰与还原峰峰型明显。分别采用1/3C和1C倍率对正极材料进行恒流充放电测试,结果发现,Li1.03Ce0.02Mn1.95O4具有良好的循环性能,因而适量Ce元素的掺杂可以有效的改善尖晶石型锰酸锂的循环性能。     

LixNi0.5Mn0.5O2正极材料的合成及电化学性能研究

采用草酸盐共沉淀法合成了层状LixNi0.5Mn0.5O2(x=1.00,1.05,1.10,1.15)正极材料,并研究了配锂量x为1.0,1.05,1.0和1.15时对终产物的结构及电化学性能的影响。采用X射线衍射(XRD)表征LixNi0.5Mn0.5O2材料的结构,使用充放电实验、EIS及CV研究了LixNi0.5Mn0.5O2的电化学性能。结果表明,x为1.10时材料具有良好的层状特征,且材料中锂/镍的混排程度最小。x为1.10时材料内阻小,有更好的循环稳定性和可逆性。在测试温度55℃和电压2.0～4.5V范围内,材料的首次放电比容量达到了239.6mAh/g,在循环20周后,容量保持率为98.2%。     

新型锂离子电池负极材料Li1.1V0.9O2的制备及其电化学性能

通过固相合法制备了新型锂离子电池负极材料Li1.1V0.9O2,考察不同合成工艺对其结构、形貌及电化学性能的影响。采用X射线衍射、扫描电子显微镜和恒电流充放电法研究了试样的结构、形貌和电化学性能。实验结果表明:采用两段烧结法合成的试样结构更完整、粒径分布更均匀、电化学性能更优良。在1 C倍率下,充电容量高达275 mAh/g,经过50次循环后,充电容量保持率高达96.73%。     

锂离子电池极材料钽掺杂钛酸锂的制备及电化学性能

通过固相合成制备了钽掺杂材料Li4Ti4.95Ta0.05O12。通过XRD和SEM来表征Li4Ti4.95Ta0.05O12的结构和形貌。钽掺杂并没有改变本体材料的结构和形貌,而且显著提高了材料的循环性能和倍率性能。Li4Ti4.95Ta0.05O12在10C和30C倍率时的放电容量分别是116.1mA.h/g和91.0mA.h/g。Ta掺杂取代了Li4Ti5O12中的Ti的位置,产生了Ti4＋/Ti3＋混合价态,从而提高了钛酸锂的电导率。故具有优异的高倍率性能,是一种优异的锂离子电池负极材料。.     

锰掺杂对锂离子电池正极材料Li3V2（PO4）3/C性能的影响（英文）

采用溶胶-凝胶法合成Li3V2-2/3xMnx(PO4)3(0≤x≤0.12)。采用XRD、SEM、XPS、恒流充放电和电化学阻抗谱(EIS)研究Mn掺杂对Li3V2(PO4)3/C结构和电化学性能的影响。XRD研究表明:掺杂少量的Mn2+不会影响材料的结构,所有样品均具有单一相态的单斜结构(P21/n空间群)。XPS分析表明:在Li3V1.94Mn0.09(PO4)3/C中,V和Mn的化合价分别为+3和+2,原料中的柠檬酸在煅烧过程中分解成C而残留在Li3V1.94Mn0.09(PO4)3/C中。电化学测试表明:掺杂Mn改善了电极材料的循环性能和倍率性能,正极材料Li3V1.94Mn0.09(PO4)3/C表现出最好的循环稳定性和倍率性能。在40mA/g的放电电流密度下,循环100次后,Li3V1.94Mn0.09(PO4)3/C的放电容量从158.8mA·h/g衰减到120.5mA·h/g,容量保持率为75.9%,而未掺杂样品的放电容量从164.2mA·h/g衰减到72.6mA·h/g,容量保持率为44.2%。当放电电流密度增加到1C时,Li3V1.94Mn0.09(PO4)3/C的初始放电容量仍能达到146.4mA·h/g,循环100次后,放电容量保持为107.5mA·h/g。EIS测试表明,掺杂适量的Mn2+减小了电荷转移阻抗,这有利于Li+的脱嵌。     

锂离子电池正极材料Li1+xNi1/3Co1/3Mn1/3O2的合成

采用碳酸盐共沉淀法合成了Li1+xNi1/3Co1/3Mn1/3O2正极材料。用X射线粉末衍射仪、高频电感耦合等离子体原子发射光谱仪和扫描电子显微镜对材料的晶体结构、化学元素组成和表面形貌进行了分析研究。将正极材料Li1+xNi1/3Co1/3Mn1/3O2制成电极极片,组装成混合动力车用3Ah高功率电池进行测试。分析测试结果表明,合成的正极材料Li1+xNi1/3Co1/3Mn1/3O2具有典型的α-NaFeO2结构,粒径约为10μm。在室温(25℃),电池经2000次充放电循环后容量可保持80%;在50%DOD下,电池10 s脉冲输出功率密度为2100 W/kg,输入功率密度为2700 W/kg。     

CSTR系统制备高性能Ni0.6Co0.2Mn0.2(OH)2及电化学性能研究

采用共沉淀法在CSTR(连续搅拌反应器系统)工艺体系中批量合成出镍钴锰三元氢氧化物前驱体Ni0.6Co0.2Mn0.2(OH)2 (622),掺入适量的Li2CO3高温焙烧后得到锂离子二次电池正极材料Li[Ni0.6Co0.2Mn0.2]O2。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,充放电循环测试系统测试其电化学性能。SEM测试表明产物为二次粒子团聚而成类球形颗粒;XRD及TEM结果表明合成的样品具有典型的层状α-NaFeO2结构。在电压范围为2.8 V-4.3 V,0.2 C倍率条件下,首次充放电容量分别为206 mAh g-1 和176 mAh g-1,100次循环后容量保持率达到85%。     

高电压正极材料LiCr0.2Ni0.4Mn1.4O4合成与性能研究

5V尖晶石型LiNi0.5Mn1.5O4以其高能量密度、价格低廉、无环境污染等特点而被视为最具发展潜力的锂离子电池正极材料之一。分别采用蔗糖、葡萄糖两种不同碳源,通过液相混合、掺铬、高温煅烧制备出镍铬锰酸锂。对样品的结构、形貌、粒度、粒度分布及电性能等用XRD、SEM、粒度测量和电池充放电性能测试进行了分析。结果表明,加葡萄糖可制得粒子更细、粒度分布更窄的亚微米级的尖晶石型LiCr0.2Ni0.4Mn1.4O4,且具有更好的电化学性能,在3.4～5.2V范围、1C放电比容量可达143mAh/g,循环100次后容量保持率为99.3%。     

氮掺杂碳包覆Bi2Mn4O10锂离子电池负极材料的制备及其电化学性能(英文)

为抑制高能锂离子电池负极材料Bi₂Mn₄O₁₀容量的快速衰减,通过简单球磨法制备新型高纯Bi₂Mn₄O₁₀/ECP-N(ECP-N为氮掺杂科琴黑)负极复合材料。所合成的Bi₂Mn₄O₁₀/ECP-N复合材料在0.2C倍率下循环100次后可保持576.2m A·h/g的比容量,容量保持率为75%,而纯Bi₂Mn₄O₁₀的容量保持率仅为27%。3C倍率下Bi₂Mn₄O₁₀/ECP-N复合材料的放电容量仍保持在236.1 m A·h/g。引入氮掺杂的科琴黑ECP-N不仅可以有效地提高比表面积以缓冲体积膨胀,增强材料的电导率和可湿性,而且还可以促进离子传输和可逆转化反应。     

Li2MnO3的电化学活性及脱嵌锂机理研究进展

富锂固溶体正极材料xLizMnO3·（1-x）LiMO2（M--Co,Ni,Mn…）,首次不可逆容量很大程度上与组分中的LizMnO3电化学过程有关。富锂固溶体正极材料4．5V区域充电平台是组分中Li2MnO3电化学活化过程;Li2MnO3首次循环不可逆容量较大,约在50～100mAhg-1,4．5V电位脱出Li＋同时脱出O2-,等效脱出不可嵌入的Li2O;Li2MnO3与分解的电解液发生离子交互反应后,H＋占据不可逆位置,阻碍了Li＋的嵌入;多周循环晶体结构改变,形成不可逆结构并有新相生成。本文综合介绍近几年关于Li2MnO3结构、常温脱嵌锂机理、高温下电解液分解及循环后结构变化等方面的研究现状。     

Li2Mn1-xMgxSiO4正极材料合成与电化学性能

采用固相法合成了Li2Mn1-xMgxSiO4掺杂型正极材料,并用TG-DTA、XRD、SEM和电化学性能测试对材料进行了表征。前驱体的TG-DTA曲线和XRD物相分析表明,合成Li2MnSiO4时优化的煅烧温度为750℃。XRD测试表明Li2Mn1-xMgxSiO4具有正交结构,对应Pmn21空间群,掺镁可以提高样品主相的结晶度。掺Mg对微观形貌影响明显,适量掺杂可以得到粒径均匀、少团聚的亚微米级粉体。将Li2Mn1-xMgxSiO4组装成扣式电池进行电化学测试的结果表明,Li2Mn0.98Mg0.02SiO4样品性能最好,首次放电比容量达到124.6mAh/g,为理论容量的38%,循环20次后放电容量仍有60mAh/g。     

液氮淬火法制备高性能锂离子电池正极材料LiFePO4/C

以FePO4、Li2CO3和葡萄糖为原料,用液氮急速淬火法制备单一橄榄石结构的锂离子电池正极材料LiFePO4/C。结果表明:淬火使得LiFePO4晶格中产生Li空位,有利于提高其电子导电性。淬火样品的一次颗粒细小(100~500 nm),无明显团聚,并形成多孔结构;该样品在1C、2C和4C倍率下的首次放电比容量分别为151.4、138.0和116.7 mA.h/g,循环100次后的容量保持率高达99.3%、98.6%和94.5%。     

电沉积-烧结法制备掺杂碳的Co3 O4锂离子电池负极材料

采用电沉积-烧结法制备了掺杂C的Co3O4锂离子电池负极材料.XRD分析结果表明,电沉积物质是Co(OH)2,经245℃的真空烧结后转变为Co3O4.能谱分析表明,镀液中添加甲醛后,获得的镀层中含有C.SEM观察发现加入甲醛后镀层表面形成的孔间距加大、空隙增多、孔壁变薄.在Li/Co3O4电池充放电过程中,加入甲醛不但使电极的稳定性得到明显改善,而且比容量的值也有所提高.电极性能试验表明加入甲醛后电池的循环寿命得到明显改善.     

Li2Fe1-xMnxSiO4正极材料的合成及电化学性能

采用真空固相法成功地合成了锂离子电池正极材料Li2Fe1-xMnxSiO4,并用FTIR、XRD和电化学性能测试对材料进行了表征.FTIR和XRD测试表明,Mn很好地崮溶到Li2FeSiO4中.电化学性能测试表明,当w≌w(Mn)=0.1%时,合成的Li2Fe1-xMnxSiO4电化学性能最佳,首次放电容量达到67.7 mAh/g,20次循环后容量仍保持在44.8 mAh/g.