层状锂离子电池正极材料LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2的制备及性能

采用共沉淀法得到前驱体Ni0.8Co0.1Mn0.1(OH)2,利用前驱体与LiOH×H2O的高温固相反应得到高振实密度的锂离子电池层状正极材料LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2 (2.3~2.5 g/cm3). 初步探讨了合成条件对材料电化学性能的影响. 通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、热重-差热分析(TG/DTG)以及恒电流充放电测试对合成的样品进行了测试和表征. 结果表明,在750℃、氧气气氛下合成的材料具有较好的电化学性能. 通过XRD分析可知该材料为典型的六方晶系a-NaFeO2结构;SEM测试发现产物粒子是由500~800 nm的一次小晶粒堆积形成的二次类球形粒子. 电化学测试表明,其首次放电容量和库仑效率分别为168.6 mA×h/g和90.5%, 20次循环后容量为161.7 mA×h/g,保持率达到95.9%,是一种具有应用前景的新型锂离子电池正极材料.     

锂离子电池高镍三元正极材料LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2的性能研究

富镍正极材料(LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2)具有高容量的优点,是锂离子电池正极材料最有潜力的材料之一。为确定最佳合成条件,本工作研究了合成温度对材料性能的影响,并详细分析了材料电化学性能衰减的原因以及循环过程中材料结构的变化。采用热重/差示扫描量热法(TG/DSC)、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(HRTEM)、能谱仪(EDS)、X射线光电子能谱(XPS)等手段对合成的正极材料进行了物化表征,并对其电化学性能进行测试。结果表明,在低温段500℃保温4 h,高温段750℃保温14 h合成的正极材料NCM750在0.2 C首次放电比容量为186.2 mAh/g,首次充放电效率为82.5%,1 C放电比容量为185.1 mAh/g,100次循环后仍有175.2 mAh/g,容量保持率为95.2%。在此条件下合成的材料具有结构稳定,粒径均匀,电化学性能优异等优点,本工作对富镍正极材料的合成及结构变化进行研究,有助于加深对材料的了解。     

微波共沉淀法制备锂离子电池正极材料LiNi0.8Co0.2O2

采用微波共沉淀法合成了制备LiNi0.8Co0.2O2的前驱体球形α-Ni0.8Co0.2(OH)2,将其与LiOH·H2O混合,在氧气氛围下,用不同的烧结温度分别烧结10小时获得LiNi0.8Co0.2O2正极材料。用XRD、SEM对所制备的正极材料进行结构和形貌分析,用恒流充放电测试材料的电化学性能。结果表明,烧结温度对材料结构和电化学性能影响较大,所合成材料均具有α-NaFeO2的层状结构,烧结温度越高材料结晶越完善。900℃烧结的LiNi0.8Co0.2O2材料初级颗粒结晶最完善而且其二次团聚粒子的平均粒径最小,其表现出的电化学性能也最好,首次放电容量为189.1mA·h·g-1,首次循环放电效率达到92.5%。30循环后放电容量保持在148 mA·h·g-1,显示出较好的循环稳定性。     

高浓度下溶剂热法制备锂离子电池富锂正极材料

溶剂热法因具有操作简单、封闭体系易于控制等特点已然成为目前实验室制备富锂正极材料的一种高效方法。目前报导的实验室制法往往在低浓度下进行,限制了实际生产需求。高浓度下利用溶剂热法制备优良性能的富锂正极材料得到了实现,同时利用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、能谱分析、激光粒度分析和恒电流充放电测试等研究了不同浓度对其结构和电化学性能的影响。结果表明:乙酸锂浓度为1.0 M时制备的材料具有良好的六边形结构,粒径小,分布均匀,0.1C时放电比容量高达296.1mA·h/g。50次循环后,库仑效率仍保持在97%以上。     

锂离子电池正极材料LiNi0.8Co0.2O2的研究

低成本、高比容量的LiNi0.8Co0.2O2是取代已商品化锂电池正极材料LiCoO2的候选材料。用工业原料,通过共沉淀法(pH=11 2±0 05)合成了β Ni0.8Co0.2(OH)2,将其和LiOH·H2O混合,在空气中先后于650℃和750℃烧结8h和20h,制得具有良好层状结构的LiNi0.8Co0.2O2。用合成的材料制备电池,在0 2C、3 0～4 1V进行充放电实验,其放电平台在3 8V以上,首次放电容量超过170mA·h/g,10次循环后,放电容量还能保持在164mA·h/g左右,且库仑效率达到96%以上。     

锂离子电池正极材料LiNi0.8M0.2O2的制备

在增加氧气压力的条件下,采用固相反应制得一系列掺杂不同元素M的锂离子电池正极材料LiNi0.8M0.2O2. 研究发现,掺杂Al, Mn, Ti可以改善材料的耐过充性和循环性能,在充电电压为4.2~4.8 V的范围内循环3次,材料的放电容量没有显著的改变. X射线衍射和扫描电镜分析表明,掺杂Al, Mn, Ti提高了镍酸锂材料的六方菱型结构的有序性,维持了在充放电过程中的层状结构的稳定性. 其它掺杂元素降低了材料结构的有序性,影响了其电化学性能. 说明形成完整的晶体结构是掺杂元素的选择依据.     

锂离子电池正极材料LiNi1/2Co1/6Mn1/3O2的制备与性能

采用Co2+浓度递增的金属离子混合溶液分次共沉淀方法制备Ni1/2Co1/6Mn1/3(OH)2,以其为前驱体,通过高温固相反应得到具有Co含量梯度的层状LiNi1/2Co1/6Mn1/3O2,探讨了焙烧温度及Co含量梯度对材料的结构和电化学性能的影响. 通过X射线衍射、扫描电镜、热重分析及恒电流充放电测试对合成的样品进行了表征. 结果表明,700℃合成产物即具有类LiNiO2的六方层状结构,800和850℃合成产物阳离子排列有序度高,层状结构显著. 材料结晶度好,粒度均匀,粒径在亚微米级. 合成温度800℃的梯度材料具有最佳的电化学性能, 2.5~4.2 V, 0.1 C倍率充放电50次后,梯度材料的容量仍保持在171.2 mA×h/g. 相同的焙烧温度,梯度材料比均匀材料的电化学性能更加优异.     

锂离子电池LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2正极材料的硼元素掺杂改性调控

采用草酸盐共沉淀法结合后续热处理技术制备硼掺杂LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2正极材料.研究了不同硼源(B2O3,H3BO3和LiBO2)掺杂对材料形貌、结构和电化学性能的影响.通过X射线衍射仪和Rietveld精修分析证明了硼(B)元素掺杂到材料晶格中.电化学性能研究表明:B2O3掺杂效果最佳,具有优异的倍率性...     

锂离子电池用层状高镍正极材料的研究进展

层状高镍正极材料(Ni≥80%)以其较高的比容量和良好的循环寿命,被认为是极具前景的高比能量动力电池正极材料。文章总结了高镍正极材料存在的问题,介绍了高镍正极材料的改性研究进展,展望了高镍正极材料的应用和发展方向。     

锂离子电池富锂正极材料0．5Li2 MnO3·0．5LiMn1／3Ni1／3Co1／3O2的研究

采用碳酸盐沉淀法合成了锂离子电池富锂正极材料0．5Li2：MnO3·0．5LiMn1／3Ni1／3Co1／3O2并对其结构、形貌以及电化学性能进行了测试。XRD测试表明富锂正极材料具有良好的层状结构,电化学测试表明材料0．5Li2：MnO3·0．5LiMn1／3Ni1／3Co1／3O2具有良好的循环特性、倍率性能,这与其结构和形貌是分不开的。     

Al-Doped Li[Ni0.78Co0.1Mn0.1Al0.02]O2 for High Performance of Lithium Ion Batteries

Li[NixCoyMnz]O₂ (NCM) layered materials have been successfully adopted in commercial lithium ion batteries (LIBs). The presence of higher Ni content in cathode materials helps to improve the capacity. However, increased cation mixing on the surface of layered material leads to unstable structure. Aluminium (Al) doping is known to enhance the performance of cathode material by rendering thermal and structural stability. In this article, we synthesize Li[Ni_0.8Co_0.1Mn_0.1]O₂ (Bare NCM811) and Li[Ni_0.78Co_0.1Mn_0.1Al_0.02]O₂ (Al-Doped NCM811) using simple co-precipitation process followed by calcination process. The electrochemical, morphological, and structural characteristics of the Al-Doped NCM811 are investigated and compared with the Bare NCM811. The discharge capacity of the Bare NCM811 and the Al-Doped NCM811 maintained 73.59% and 96.15% after the 100th cycle at a room temperature of 20?°C and 87.32% and 94.38% after the 50th cycle at an elevated temperature of 60?°C, respectively. The enhanced electrochemical performance of Al-Doped NCM811 is attributed to the improved thermal and structural properties of the electrode, as confirmed using differential scanning calorimeter (DSC) and particle compression tester (PCT).     

锂离子电池正极材料的现状与发展

介绍了锂离子正极材料氧化钴锂、氧化镍锂、氧化锰锂、磷酸铁锂等研究开发和现状,对其特性进行了较为全面的总结。     

锂离子电池磷酸铁锂正极材料的研究进展

磷酸铁锂正极材料因其优良的电化学性能,被认为是最具应用前景的锂离子电池正极材料之一。但由于其导电率低和锂离子扩散速率慢等问题,一直制约其发展。本文阐述了磷酸铁锂的晶体结构、充放电原理以及电化学反应模型,回顾了近年来国内外对于改善磷酸铁锂的电化学性能所进行的研究,重点介绍了离子掺杂、碳包覆以及材料纳米化等改性方法对锂离子电池磷酸铁锂正极材料的影响以及目前仍然存在的问题,最后展望了该领域的发展趋势,指出继续进行深入的理论研究和进行工艺改进将是今后重点的研究方向。     

氧化铝包覆锂离子电池正极材料的研究进展

锂离子电池正极材料的性能是锂电池技术发展的瓶颈。近年来,为了提高锂离子电池正极材料的循环寿命、热稳定性和倍率性能等,三氧化二铝涂覆正极材料已经被广泛研究。所讨论的三氧化二铝涂层分为粗糙涂层、超薄涂层和厚涂层。简要论述了三氧化二铝表面涂层改善正极材料的作用,如氟化氢清除剂、物理保护屏障、提高锂离子扩散速率、提升正极材料的热稳定性能、与六氟磷酸锂(LiPF₆)反应生成二氟磷酸锂(LiPO₂F₂)和抑制JahnTeller效应等。介绍表面改性的方法,包括浸渍法、沉淀法、干法包覆、溅射法和原子层沉积法等,以及其对锂离子电池正极材料钴酸锂(LiCoO₂)、锰酸锂(LiMn₂O₄)、磷酸铁锂(LiFePO₄)及三元材料(Li-Ni-Co-Mn-O)的影响。最后,展望了三氧化二铝表面包覆和原子层沉积技术的发展前景。     

锂离子电池正极材料磷酸铁锂的研究进展

介绍了橄榄石型L iFePO4正极材料的优缺点和造成L iFePO4导电率和锂离子迁移率低的原因,讨论了近年来各种制备L iFePO4的方法以及改性研究,并对今后的发展方向作出了展望。     

γ-MnOOH纳米棒的低温水热制备及其电化学性能

采用低温水热法,在弱碱性介质中氧化MnSO4制备了γ-MnOOH.应用X-射线衍射和扫描电镜技术对所得材料的结构和形貌进行表征.γ-MnOOH直径在100~150 nm之间,长度约为2 μm.电化学测试结果表明,γ-MnOOH纳米棒负极材料具有高的比容量、优异的循环性能和倍率性能.在100 mA/g的电流密度下,首次放电比容量高达1454 mAh/g.恒流充放电100次后,比容量仍达到720 mAh/g.     

锂离子电池高镍正极材料的制备及性能优化

高镍三元正极材料具有很高的理论容量,可被用于提高锂离子电池体系的能量。目前研究较多的高镍材料是镍摩尔分数在三元素中占比为80%的LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂,但是为了追求更高的能量密度,具有更高镍摩尔分数（镍摩尔分数>88%）的超高镍材料也需要被研究。然而,镍含量的提升对材料结构稳定性造成的负面影响阻碍了高镍材料的实际应用。因此,优化高镍材料的制备工艺十分重要。本工作首先制备了镍摩尔分数为88%、90%、92%、94%以及98%的超高镍材料,探究了它们的基本物理化学性质与电化学性能,验证了镍摩尔分数提升对于材料容量和结构稳定性带来的影响。进一步地,本工作选取了镍摩尔分数为90%的高镍材料（Ni90）,着重探究了烧结温度对其性质的影响,发现Ni90材料颗粒会随着烧结温度的上升而增大,而在750℃的适宜烧结温度下,材料能在结构和颗粒尺寸上达到平衡,得到倍率和循环综合性能最好的Ni90材料。同时,对于不同镍含量的材料,也需要选择适中的温度进行烧结,才能兼顾材料的性能与稳定性。     

正极材料LiFePO4/C掺杂改性的研究进展

LiFePO₄/C具有高温稳定性好、价格低廉、循环性能良好、环保等性能,是一种具有发展潜力的锂离子动力电池正极材料之一,因此在锂离子电池行业备受关注。但由于其电子电导率低以及锂离子扩散速率慢等缺点制约其发展。介绍了磷酸铁锂的结构、性能、充放电原理和掺杂机理,尤其对近年来LiFePO₄/C材料的掺杂改性研究进行了综述。     

锂离子电池新型正极材料LiFePO4的研究评述

对近几年有关LiFePO4作为锂离子电池新型正极材料的研究进行了系统分析。比较了不同的合成方法及掺杂对材料性能的影响,对LiFePO4性能提出了进一步改进的措施;认为掺杂一种或多种高价金属元素是很有前途的方法。