钠源对P2-Na_(2/3)Ni_(1/3)Mn_(2/3)O_2性能的影响

采用不同钠源在醋酸盐燃烧下合成P2结构的Na_(2/3)Ni_(1/3)Mn_(2/3)O_2正极材料。通过XRD、SEM及循环伏安、电化学阻抗谱等测试,分析钠源对材料结构、形貌及电化学性能的影响。以碳酸钠为钠源合成的样品的层状结构较好、颗粒粒径较均一,电化学性能最好。该材料以0.1 C在2.0~4.0 V循环,首次放电比容量为89.8 m Ah/g,库仑效率为123.3%。1.0 C首次放电比容量为74.3 m Ah/g,第50次循环的放电比容量为71.1 m Ah/g,容量保持率为95.7%。     

不同温度对Na_(2/3)Ni_(1/3)Mn_(2/3)O_2性能的影响

采用不同温度下合成P2结构的Na_(2/3)Ni_(1/3)Mn_(2/3)O_2正极材料。通过X射线衍射光谱法(XRD)、扫描电子显微镜法(SEM)及CV等测试,分析温度对材料结构、形貌及电化学性能的影响。以900℃合成的样品具有较好的层状结构、颗粒粒径较均一,电化学性能最好。该材料在0.1 C倍率下,2~4 V电压范围下首次放电比容量为81 mAh/g,库仑效率为116.4%。并且在不同倍率下循环10次后的容量保持率均在98%以上,倍率性能最好。     

长寿命锂离子电池单晶正极材料Li(Ni_(1/3)Mn_(1/3)Co_(1/3))O_2的合成

为了提高电池的循环寿命,稳定正极材料在充放电过程中的结构,通过高温烧结制备单晶型三元正极材料,研究其前驱体体系pH值对材料性能的影响。采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和电化学手段对材料进行了结构表征和性能测试,结果表明:当前驱体体系p H值为11.0时,Li(Ni_(1/3)Mn_(1/3)Co_(1/3))O_2正极材料具有良好的层状结构,循环性能表现优异,首次放电比容量为135.4mAh/g,在1 C倍率下充放电,1 000次循环后容量保持率为70%。     

湿法球磨制备LiCo_(1/3)Mn_(1/3)Ni_(1/3)O_2材料及表征

以六水合硝酸镍、硝酸钴和二氧化锰为原料,以柠檬酸为分散剂和燃料,采用球磨工艺对原料进行混合,在950℃于空气气氛中保温10 h制备了层状结构的LiCo_(1/3)Mn_(1/3)Ni_(1/3)O_2正极材料.通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和电化学性能测试手段对所制备材料的结构、形貌及电化学性能进行表征.结果表明:所合成的材料为单相的六方层状结构,颗粒大小均匀.在2.75～4.3 V电压区间,以0.1 C恒电流充放电,首次充/放电比容量为184.3/156.7mAh/g,充/放电效率为85%.0.5 C倍率下充放电,材料首次放电比容量为151.3 mAh/g,经过30次循环后比容量保持在1 50.8 mAh/g左右,循环性能优异.     

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。     

层状LiCo_(1/3)Mn_(1/3)Ni_(1/3)O_2正极材料的Al掺杂改性

通过共沉淀法制备了掺杂不同Al含量的LiMn1/3Ni1/3Co1/3-xAlxO2的锂离子电池掺杂性层状样品。对制得的样品进行充放电测试、循环性能测试、容量保持测试和循环伏安测试,对各样品的性能曲线进行分析后得到LiMn1/3Ni1/3-Co1/3-xAlxO2的最佳Al含量为1/24,有较良好的电化学可逆性和放电比容量。通过X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)分析最佳掺杂比例LiMn1/3Ni1/3Co7/24Al1/24O2的样品与没有掺杂的空白样品LiCo1/3Mn1/3Ni1/3O2之间的结构差异,表面掺杂后LiMn1/3Ni1/3Co7/24Al1/24O2的颗粒更细、分布更均匀,还能有效抑制材料的阳离子混排,提高了晶体结构的有序化程度,并抑制了充放电过程中层状结构的坍塌,避免Li+通道被堵塞而影响材料的循环性能,使其具有更好的六方层状结构。进行0.5 C下的循环充放电测试,结果表明在450次循环后LiMn1/3Ni1/3Co7/24Al1/24O2的容量保持率相比未掺杂的LiCo1/3Mn1/3Ni1/3O2,从71.16%提高到了87.43%,从而证明LiMn1/3Ni1/3Co7/24Al1/24O2有更好的循环性能。     

Al_2O_3包覆正极材料LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2

采用高温固相法制备LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2正极材料,并用三氧化二铝(Al_2O_3)进行表面包覆改性。通过XRD、SEM对材料晶体结构、形貌进行分析,用恒流充放电和循环伏安等对材料进行测试。Al_2O_3包覆的LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2正极材料具有典型的空间群,为R-3m的六方层状α-Na Fe O2结构。以0.2 C在2.5~4.3 V循环,Al_2O_3包覆量为1%的材料电化学性能最好,首次放电比容量可达145.7 m Ah/g,第30次循环的容量保持率为94.0%,比未包覆Al_2O_3材料在相同条件下的放电比容量提高了6.3%。     

铬掺杂对LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2电化学性能的影响

以乙酸盐为原料,采用高温固相法制备正极材料Li1.1(Ni1/3Co1/3Mn1/3)1-xCrxO2,采用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对材料的结构和形貌进行表征,用恒电流充放电测试系统测试材料的电化学性能和循环性能。结果表明:合成的Li1.1(Ni1/3Co1/3Mn1/3)0.95Cr0.05O2样品具有典型的空间群为R-3m的六方层状α-Na Fe O2结构,且结构完整,阳离子混排程度较低。颗粒大小分布比较均匀,粒径大小在300~900 nm。该样品在0.1 C、2.6~4.6 V下的首次放电比容量为187.6 m Ah/g,并表现出良好的循环性能。适当的Cr掺杂可以提高Li Ni1/3Co1/3Mn1/3O2正极材料的晶体结构稳定性,使其具有良好的电化学性能。     

Zn~(2+)掺杂对LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2性能的影响研究

利用流变相法合成LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2,再以ZnO为Zn源对LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2进行掺杂改性合成Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)1-x-MxO2(M=Zn,x=0.005,0.01,0.02,0.05),研究了不同掺杂量对材料粒径、结构及电化学性能的影响。结果表明:Zn掺杂并未改变材料晶型,掺杂Zn样品仍具有α-NaFeO_2层状结构(空间组群为R3m),随着掺杂量的增加,前驱体粒径增大,其离子混排度随着掺杂量的增加而增大;掺杂Zn后的材料在低倍率(0.1C)充放电条件下的首次放电比容量提高,其中掺杂量为1.0%的材料循环效果最佳,其首次放电比容量为182 mA h/g,循环50次后容量保持率为97.7%。     

F掺杂对LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2的电化学性能的影响

以醋酸锂、乙酸镍、乙酸锰、乙酸钴和氟化锂为原料,采用高温固相法制备正极材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2-xFx,采用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对材料的结构和形貌进行了表征,用恒电流充放电测试系统测试材料的电化学性能和循环性能。结果表明:适当的F掺杂可以提高LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2正极材料的晶体结构稳定性,使其具有良好的电化学性能。合成的LiNi1/3Co1/3Mn1/3O1.96F0.04样品具有典型的空间群为R-3m的六方层状α-NaFeO2结构,且结构完整,阳离子混排程度较低。颗粒大小分布比较均匀,粒径大小在250~660nm。该样品在0.1C放电倍率和2.6~4.6V电压范围的首次放电比容量为181.1mAh/g,并表现出良好的循环性能。     

石墨烯/碳纳米管复合导电剂对LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2的影响

研究球磨分散法制备的石墨烯和碳纳米管(CNT)(2∶3)复合导电剂对三元正极材料LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2性能的影响。SEM分析表明:复合导电剂均匀地分散在LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2表面,形成良好的"点-线-面"三维立体导电网络结构。电化学阻抗测试表明:复合导电剂可降低电池的内阻。充放电测试显示:在1%的低添加量下,使用复合导电剂的电池的首次放电(2.58~4.25 V,0.1 C)比容量比单独使用CNT的高7 mAh/g,比单独使用炭黑的高19 mAh/g;以10.0 C放电的比容量可达128 mAh/g,比单独使用CNT和炭黑的分别提高24 mAh/g和58 mAh/g。     

AlPO4包覆对LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2性能的影响

采用共沉淀法在LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2表面包覆Al PO4。利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜和充放电测试技术研究Al P O4包覆对正极材料的晶体结构、微观形貌和电化学性能的影响。电化学性能测试结果表明:不同Al PO4包覆量对正极材料LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2物理性质、结构及电化学性能有显著影响。当采用Al PO4包覆量为1%时,循环性能最好,50次循环后,放电比容量仅降到176 m Ah/g,容量衰减最小,只有1.7%。表现出良好的电化学稳定性,同时材料的倍率性能也明显提高。     

掺杂Fe对正极材料LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2电化学性能的影响

通过共沉淀法合成了掺杂Fe元素的锂离子电池正极材料Li[Ni_(1/3)Co_((1-x)/3)Mn_(1/3)Fe_(x/3)]O_2(x=0、0.1、0.3、0.5、0.7和0.9)。用循环伏安、电化学阻抗谱(EIS)和恒流充放电等方法,研究铁、钴元素含量对材料电化学性能的影响。与三元材料LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2相比,少量Fe掺杂(x=0.1)的Li[Ni_(1/3)Co_(0.9/3)Mn_(1/3)Fe_(0.1/3)]O_2比容量更高,循环性能更好。以0.1 C在2.4~4.5 V恒流充放电,首次、第30次循环的放电比容量分别为168.2 mAh/g、139.1 mAh/g,容量保持率为86.02%。     

煅烧温度和补锂量对LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2的影响

用化学共沉淀法制备前驱体Ni1/3Mn1/3Co1/3(OH)2,通过高温固相法制备了正极材料Li Ni1/3Co1/3Mn1/3O2。用XRD、SEM、电化学性能测试和电化学阻抗谱分析了煅烧温度和补锂量的影响。样品具有完整的α-NaFeO2层状结构。n(Li)∶n(Ni+Co+Mn)=1.12∶1.00、在840℃下煅烧12 h所得样品,在4.30～2.75 V的0.2C首次可逆放电比容量为154.50mAh/g,第20次循环的容量保持率为92%。     

LiMn_(1/3)Ni_(1/3)Co_(1/3)O_2表面混合修饰的改性研究

用Li2MnO3和还原氧化石墨烯(rGO)对Li Mn1/3Ni1/3Co1/3O2进行表面修饰。Li2MnO3和rGO修饰可改善样品的电化学性能,其中3%Li2MnO3+3%rGO混合修饰样品以1.0 C在2.5~4.4 V充放电,首次放电比容量为159.2 m Ah/g,循环40次的容量保持率为95.0%。     

不同充放电电压对Li_(1.133)Ni_(0.3)Mn_(0.567)O_2结构的分析

通过共沉淀法合成前驱体和高温固相反应,实现Ni、Mn的固溶合成Li_(1.133)Ni_(0.3)Mn_(0.567)O_2富锂锰基正极材料,分别在不同的电压下进行50次充放电循环,然后采用X射线衍射光谱法(XRD)表征在不同电压充放电循环后的正极材料,并对其进行结构精修。研究发现,随着充放电电压的升高,充放电比容量提高,但循环性能迅速下降。另外,XRD测试也表明,充放电电压递升,相应的正极材料的(003)峰的位置逐渐向小角度偏移,此外4.6 V电压充放电后的正极材料的结构变化最大。     

共沉淀结合高温烧结法合成Li_(1.2)Ni_(0.2)Mn_(0.6)O_2

以金属硫酸盐为原料、Na_2CO_3为沉淀剂、NH_3·H_2O为络合剂,采用共沉淀结合高温烧结法合成锂离子电池正极材料Li_(1.2)Ni_(0.2)Mn_(0.6)O_2。XRD、SEM和电化学性能测试结果表明:在800℃下烧结10 h可获得颗粒分布均匀、层状结构明显且电化学性能良好的产物。在2.0~4.8 V充放电,电流为30 mA/g时的最高放电比容量为247.4 mAh/g;电流为300 mA/g时,首次和第50次循环的放电比容量分别为199.3 mAh/g、190.4 mAh/g。     

三元正极材料LiMn_(1/3)Ni_(1/3)Co_(1/3)O_2改性研究现状

三元材料LiMn1/3Ni1/3Co1/3O2比容量高,结构稳定,热稳定性好,成本低,是锂离子电池正极材料市场最具竞争能力的材料之一。重点总结和分析了三元材料掺杂、表面修饰等改性方面的研究,并对其未来的发展前景进行了展望。     

磷酸铁包覆锂离子电池正极材料LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2

为了提高锂离子电池三元正极材料Li Ni1/3Co1/3Mn1/3O2的电化学性能,采用共沉淀法在Li Ni1/3Co1/3Mn1/3O2的表面包覆Fe PO4。采用SEM、XRD、EDS及电化学性能测试对制备的包覆材料的形貌、结构及电化学性能进行表征,探索包覆量对其高倍率循环性能的影响。实验结果表明:通过表面包覆有效地抑制了正极材料与电解液的相互作用,改善了材料的高倍率循环性能。当包覆量为2%、1 C电流循环时,首次充放电比容量分别为166.3、143.8 m Ah/g,库仑效率为86.5%;循环100次后,容量保持率为90.8%。