锂离子电池正极材料LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2的热电化学

采用电化学-量热法研究以LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2为正极材料的锂离子电池在不同环境温度和充放电倍率下的热电化学性能。结果表明:环境温度和充放电倍率是影响电池比容量的重要因素,随着充放电倍率和环境温度的增加,电池比容量逐渐减小。在低倍率(0.2C)下,电池充放电初始阶段的热流缓慢增大,且出现多个放热峰;而在较高倍率(0.5、1.0、2.0C)下,电池充放电初始阶段的热流快速增长,且充电和放电过程分别仅出现一个明显的放热峰。通过热电化学研究,可获得电池充放电过程的产热量、化学反应焓变(ΔrH_m)以及化学反应熵变(ΔrS_m)等热力学参数。     

氧化钇包覆LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2的结构和电化学性能

以氧化钇溶胶为包覆前驱物,利用氧化钇和正极材料表面带电状态不同制备氧化钇包覆LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)及电化学测试等手段对LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2包覆前后的物相结构、表面形貌及电化学性能进行研究。结果表明:氧化钇包覆并未影响LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2的晶体结构,氧化钇以颗粒状分布在正极材料表面,氧化钇包覆层厚度在15~25nm,氧化钇在正极材料表面分布比较均匀。与未包覆LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2相比,氧化钇包覆后,材料在高电压下的循环稳定性有所提高,最佳包覆量为0.4%。氧化钇包覆有效降低材料在充放电过程中的极化和电荷转移电阻。     

热处理过程中锂离子电池正极材料LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2的结构变化及电化学性能

将前驱体Ni0.5Co0.2Mn0.3(OH)2以及前驱体和碳酸锂的混合物分别进行热处理,初步探讨其在高温热处理过程中的结构变化以及热处理方式对材料电化学性能的影响。采用X射线衍射(XRD)、热重-差热分析(TG-DSC)、扫描电镜(SEM)以及恒流充放电测试技术对合成材料物理性能和电化学进行测试和表征。结果表明:前驱体在热处理过程中,其结构经历由Me(OH)2→NiCoOOH→Mn(Ni,Co)2O4的转变过程;而前驱体与碳酸锂的混合物则经历由两相混合物→三元材料+Li2CO3→三元材料的结构转变过程;相比于单一高温平台热处理而言,采用低高温双平台热处理所合成的材料可有效降低阳离子混排,使其具有更好的电化学性能。电化学测试结果表明:在3.0~4.4V电压范围内,其在25℃、0.5C下首次放电比容量为160.5 mA·h/g,60次循环后,容量保持率达98.9%。     

锂离子电池LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2废料直接回收及材料再生性能

通过直接热处理以及补充锂元素二次烧结的方法对锂离子电池三元镍钴锰废料进行回收,并将其重新作为锂离子电池正极材料进行应用。采用扫描电镜、红外光谱、热重、电感耦合等离子体以及电化学测试等方法对材料性能进行检测。结果表明:温度高于700℃时可以有效去除报废材料中的PVDF,高温烧结可以一定程度上修复材料容量,而通过补充锂元素进行二次烧结的方法可以有效恢复废料性能,具有商业应用价值。此方法工艺简单,可以为锂离子电池正极层状材料的回收提供参考。     

高压实密度LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2正极材料的制备及性能

将Ni_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)(OH)_2前驱体、碳酸锂与H_3BO_3按一定配比高效混合,采用固相烧结法制备高压实密度LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2粉体正极材料,探讨H_3BO_3添加量对正极材料物理性能、极片压实密度及电化学性能的影响。使用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)表征材料的物理性能,将正极材料制作成软包装全电池,并对其电化学性能进行测试。结果表明:H_3BO_3具有助熔作用;能增加一次粉体正极材料颗粒的粒径,并提高颗粒致密度,对正极材料的晶体结构没有影响,但对正极材料粒径、pH、比表面积及振实密度等产生影响。将H_3BO_3添加量为0.6%(质量分数)时制备的LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2正极材料制成正极片后,其极限压实密度最高达到3.9 g/cm~3;与采用常规LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2正极材料制成的正极片(压实密度≤3.5 g/cm~3)相比,其体积能量密度提高约11.4%;0.5C首次放电比容量为153.64(mA·h)/g,1C循环首次放电比容量为152.22(mA.h)/g,100次循环容量保持率为96.99%,其综合电化学性能优于常规LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2正极材料的。     

高振实密度球形LiNi_(0.5)Co_(0.3)Mn_(0.2)O_2粉末的合成及性能

以共沉淀法制备的球形Ni_(0.5)Co_(0.3)Mn_(0.2)CO_3粉末为前驱体,按一定的比例将碳酸锂与前驱体混合,然后采用高温固相法合成高振实密度球形LiNi_(0.5)Co_(0.3)Mn_(0.2)O_2正极材料.该材料的振实密度达到2.60 g/cm~3,与商品化LiCoO_2的密度相当.SEM分析表明, LiNi_(0.5)Co_(0.3)Mn_(0.2)O_2正极材料与前驱体形貌有良好的继承性,均为理想的球形.XRD物相分析表明,在不同合成温度下的Li Ni_(0.5)Co_(0.3) Mn_(0.2)O_2产物均为具有α-NaFeO_2层状结构的纯相物质,在较高合成温度下所得材料的结晶度较高.电化学性能研究表明,在2.7～4.3 V的电压范围内,电池的放电比容量在0.2C倍率下为168.1 mA-h/g,在1C倍率下为157.6 mA-h/g;经50次循环后,两种放电条件下的电池容量保持率分别为95.1%和97.2%,显示出良好的电化学性能.     

锂离子电池正极材料LiNi_(0.5)Co_(0.5)O_2制备与电化学性能

采用球磨湿混和旋转合成相结合的新工艺制备了锂离子电池正极材料 L i Ni0 .5Co0 .5O2 ,并对材料进行了粒度、化学成分以及电化学性能测试。球磨湿混工艺能将原料混合均匀 ,并能有效地使粒度细化。旋转合成工艺能使混合料在均匀的温度场中进行反应 ,并使反应产物粒度均匀和成分均匀。制备的 L i Ni0 .5Co0 .5O2 为单一的 α- Na Fe O2 层状结构 ,粉末粒度分布范围窄 ,平均粒径约为 8μm～ 10μm。电化学性能测试结果表明 ,在 0 .2 m A/cm2 充放电流密度和 3 .0 V～ 4 .2 V电压范围内 ,首次充电容量为 173 m Ah/g,放电容量为 14 8m Ah/g。循环次数达 3 0次时 ,放电容量还有 12 9m Ah/g,循环稳定性良好。球磨湿混和旋转合成相结合的固相合成新工艺能制备出电化学性能良好的L i Ni0 .5Co0 .5O2 正极材料。     

锂离子电池正极材料LiNi_(0.5)Co_(0.5)O_2制备与电化学性能

采用球磨湿混和旋转合成相结合的新工艺制备了锂离子电池正极材料LiNi0.5Co0.5O2,并对材料进行了粒度、化学成分以及电化学性能测试。球磨湿混工艺能将原料混合均匀,并能有效地使粒度细化。旋转合成工艺能使混合料在均匀的温度场中进行反应,并使反应产物粒度均匀和成分均匀。制备的LiNi0.5Co0.5O2为单一的α-NaFeO2层状结构,粉末粒度分布范围窄,平均粒径约为8μm-10μm。电化学性能测试结果表明,在0．2mA/cm^2充放电流密度和3．0V－4．2V电压范围内,首次充电容量为173mAh/g,放电容量为148mAh/g。循环次数达30次时, 放电容量还有129mAh/g,循环稳定性良好。球磨湿混和旋转合成相结合的固相合成新工艺能制备出电化学性能良好的LiNi0.5Co0.5O2正极材料。     

掺Cr对锂离子电池正极材料LiNi_(0.5)Mn_(0.5)O_2电化学性能的影响(英文)

采用低温燃烧法合成了锂离子电池正极材料LiNi0.5Mn0.5-xCrxO2(x=0,0.01,0.02,0.05,0.1),研究了Cr取代部分Mn对其结构和电化学性能的影响。充放电测试结果表明:Cr取代部分Mn对正极材料LiNi0.5Mn0.5-xCrxO2的电化学性能有重要的影响,用适量的Cr取代Mn(x=0.02)能够提高正极材料的放电比容量和循环稳定性。X射线衍射(XRD)分析和循环伏安(CV)测试显示,Cr对Mn的适量取代能抑制正极材料中的阳离子混排,降低电极材料的极化,改善其可逆性能。LiNi0.5Mn0.48Cr0.02O2在2.5~4.6 V之间以0.1 C速率充放电,首次放电容量为179.9 mAh/g,第50次循环放电容量仍保有171.0 mAh/g,容量保持率达到95.1%     

Zn对锂电池材料LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2结构和电化学性能的影响

采用共沉淀法掺入少量Zn得到Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)1-xZnxO2材料。通过X射线衍射、光电子能谱(XPS)和电化学测试研究掺杂对其晶体结构、元素价态和电化学行为的影响。结果表明:掺入Zn增大晶格常数;在粉末颗粒表面的Zn含量是颗粒内部的数十倍;掺杂后Co、Mn依然保持+3、+4价,但是Ni由+2、+3混合价态组成;掺入少量Zn阻止电极在4.5V电位下的不可逆氧化反应;掺入Zn有效改善高截止电压下的循环容量保持能力,其作用与改变材料表面状态有关。     

升温速率对高电压正极材料LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4晶粒形貌及电化学性能的影响

采用低温固相法合成LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4正极材料,考察升温速率对LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4正极材料结构、晶粒尺寸和形貌以及电化学性能的影响。结果表明:升温速率对LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4正极材料的晶粒形貌和电化学性能有重要的影响。当升温速率为10℃/min时,LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4的晶粒尺寸较小,形貌不规则,电化学性能不理想;当提高升温速率到20℃/min时,LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4的晶粒尺寸变大,同时大部分的晶粒形貌变成规则的八面体状,样品不仅容量高而且具有非常优异的倍率性能;当继续提高升温速率到30℃/min时,样品的晶粒尺寸基本不变,但表面出现破碎,破坏了晶粒八面体的完整性,样品的容量和倍率性能降低。因此,在低温固相合成时,升温速率控制是一种调控LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4正极材料晶粒形貌和电化学性能非常简单而有效的方法。     

废旧LiCoO_2材料再生LiNi_(0.8)Co_(0.1)Mn_(0.1)O_2正极材料及性能

以废旧LiCoO_2电池为原料,通过预处理、酸浸、共沉淀步骤,实现了LiNi_(0.8)Co_(0.1)Mn_(0.1)O_2正极材料的再生。ICP-OES分析浸出液中的元素含量,SEM和XRD表征材料形貌和结构,扣式电池的电化学测试定量分析材料的电化学性能。研究表明,利用浸出液可以再生与空白形貌相似和层状结构良好的正极材料(R-NCM),(R-NCM)在0.2C、2.8～4.3V电压范围内进行充放电循环测试,首周放电比容量可达到210.8mAh/g,经过50周充放电循环后放电比容量仍有183 mAh/g,容量保持率为87%,表现出良好的循环稳定性,为废旧锂离子电池的再生提供支撑并指出发展方向。     

锂离子电池正极材料LiNi_(0.8)Co_(0.1)Mn_(0.1)O_2及其前驱体的制备和性能（英文）

通过共沉淀法在体积为1L的简易烧杯中合成具有球形形貌的层状前驱体Ni_(0.8)Co_(0.1)Mn_(0.1)(OH)_2。探讨合成过程中影响因素,包括络合剂用量、搅拌速度和反应温度对产物形貌和性能的影响。通过高温烧结前驱体合成LiNi_(0.8)Co_(0.1)Mn_(0.1)O_2材料。用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)对材料的形貌和晶体结构进行表征,通过充放电测试、交流阻抗和循环伏安法研究材料的电化学性能。在2.8-4.3V电压范围内,合成的LiNi_(0.8)Co_(0.1)Mn_(0.1)O_2在0.1C和1C倍率下的首次放电容量分别为199和170 mA·h/g。在1C下循环80次后,其容量保持率为92%,表明这是一种具有良好应用前景的锂离子电池正极材料。     

Na~+掺杂对锂离子电池正极材料LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4晶体结构和电化学性能的影响（英文）

采用简单固相法制备LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4及Na~+掺杂的Li_(0.95)Na_(0.05)Ni_(0.5)Mn_(1.5)O_4正极材料,研究Na~+掺杂对LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4材料晶体结构和电化学性能的影响。分别采用XRD、SEM、FT-IR、CV、EIS和恒流充放电测试对样品进行表征。结果表明,未掺杂和Na~+掺杂样品均为由八面体一次颗粒组成的二次团聚体颗粒,Na~+掺杂在一定程度上减小了一次颗粒尺寸。Na~+掺杂可有效抑制Li_xNi_(1-x)O杂相的生成,提高Ni/Mn无序度,降低电荷转移阻抗,加快锂离子扩散,从而提高材料的倍率性能。但是,掺杂的Na~+倾向占据锂离子的8a位置,从而迫使相同数量的锂离子占据16d八面体位置,这使尖晶石结构变得不稳定,因此,Na~+掺杂并没有改善Li Ni_(0.5)Mn_(1.5)O_4材料的循环稳定性。     

F~-掺杂LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4材料的制备及性能研究

为改善LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4的倍率性能和循环性能,采用二步固相法制备了F-掺杂的LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_(4-x)F_x(x=0,0.05,0.1,015,0.2)正极材料,讨论了不同F掺杂量对材料性能的影响。X射线衍射、扫描电镜结果表明,掺杂和未掺杂的正极材料都为单一的尖晶石结构,粒度分布均匀。充放电测试、循环伏安和交流阻抗测试结果表明:当F的掺杂量为x=0.1时(LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_(3.9)F_(0.1))正极材料的性能最好,0.1,0.5,1,2及5C倍率的首次放电比容量依次为129.07,123.59,118.49,114.49和92.57 mAh/g。1C倍率下循环30次,容量保持率仍为98.84%。     

Cr~(3+)掺杂LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4材料的制备及性能

采用高温固相法合成了Cr~(3+)掺杂的LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4正极材料,研究了掺杂量对材料物理性能和电化学性能的影响。利用XRD、SEM对材料的结构和形貌进行了表征。结果显示,样品具有棱边清晰的尖晶石形貌。讨论了不同Cr~(3+)掺杂量对LiCrxNi_(0.5-0.5x)Mn_(1.5-0.5x)O_4(x=0,0.05,0.1,0.15,0.2)正极材料性能的影响。充放电测试、循环伏安和交流阻抗测试结果表明:当Cr~(3+)的掺杂量为x=0.1时(LiCr_(0.1)Ni_(0.45)Mn_(1.45)O_4)正极材料的性能最好,0.1、0.5、1、2及5 C的首次放电比容量依次为131.54、126.84、121.28、116.49和96.82 mAh·g~(-1),1 C倍率下循环50次,容量保持率仍为96.5%。     

温度对LaNi_(3.8)Co_(0.6)Mn_(0.3)M_(0.3)储氢合金结构和电极性能的影响（英文）

对La Ni3.8Co0.6Mn0.3M0.3(M=Ni,Al,Cu)储氢合金在238,273,303和323 K温度下的结构和电化学性能进行了一系列的实验研究。A,B,C分别代表La Ni4.1Co0.6Mn0.3(Ni替代),La Ni3.8Co0.6Mn0.3Al0.3(Al替代)和La Ni3.8Co0.6Mn0.3Cu0.3(Cu替代)3种储氢合金,通过X射线衍射仪分别对样品A,B,C的结构进行了研究,对样品A,B,C合金粉末制成的电极进行了模拟电池测试。结果证实,制备的合金均由具有Ca Cu5型六方晶格结构的La Ni5相构成。3种合金中,Cu替代的合金电极低温性能得到改善,Al替代的合金电极高温放电能力得到提高。交流阻抗图谱分析表明,B合金电极样品的高温放电能力提高是由于合金电极表面形成的致密氧化膜层减缓了合金腐蚀所致,样品B,C的高倍率性能衰退是由于电极表面的充放转移反应和氢原子扩散速率下降造成的,而样品C的优良低温性能则是合金电极表面高的充放电转移反应速率所致。     

锂离子电池正极材料LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O_2的研究进展

介绍了一种新型的锂离子电池正极材料LiNi1/3Co1／3Mn1／3O2的最新研究状况,描述了材料的晶体及电子结构,以及电化学性能;重点总结了现今国内外制备此材料的几种主要合成方法及研究进展;同时,介绍了不同掺杂元素（Fe、B、Al、Ti）对材料的改性作用。     

快速共沉淀过程pH值对Ni_(0.8)Co_(0.1)Mn_(0.1)(OH)_2及LiNi_(0.8)Co_(0.1)Mn_(0.1)O_2性能的影响

采用快速共沉淀法制备Ni0.8Co0.1Mn0.1(OH)2前驱体,利用前驱体与LiOH.H2O的高温固相反应得到锂离子电池层状正极材料LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2,探讨pH值对材料结构和电化学性能的影响。通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和电化学测试对合成样品进行表征。结果表明,pH值为11.00~12.00时,合成的Ni0.8Co0.1Mn0.1(OH)2前驱体均无杂相;pH值为11.50时,合成的前驱体制备出的正极材料具有良好的电化学性能,0.1C倍率下首次放电比容量为192.4 mA.h/g;经过40次循环,容量保持率为91.56%。     

Zn掺杂对LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2结构与电化学性能的影响

用溶胶凝胶法制备了Li Ni1/3Co1/3-x Mn1/3Znx O2(x=0,1/24,2/24,4/24)锂离子电池正极材料。由X射线衍射和扫描电镜对其分析结果表明,Zn掺杂不改变Li Ni1/3Co1/3Mn1/3O2的α-Na Fe O2层状结构,当掺杂量达到4/24时,杂相产生。电化学研究表明,当Zn掺杂量为2/24时,Li Ni1/3Co1/3Mn1/3O2首次放电容量由未掺杂的169.2 m Ah·g-1降低为160.1m Ah·g-1,但循环性能明显提高,30次循环后的容量保持率由未掺杂的89.2%升至97%。并且在20、40、60和80 m A·g-1不同的电流密度下继续循环20次后,当再次恢复到20 m A·g-1的电流密度时,放电容量可恢复到150.3 m Ah·g-1。