锂电三元正极材料前驱体的研究进展

总结了三元正极材料前驱体结构设计和制备工艺的研究进展, 指出合理的前驱体结构设计并结合合理制备工艺, 可以改善正极材料电化学性能, 得到性能优异的正极材料, 从而满足高性能电池的使用要求。     

二氧化锰还原法制备锰酸锂材料及其性能研究

采用二氧化锰还原法制备了锰酸锂前驱体, 将前驱体在不同温度下进行热处理, 制得尖晶石型锰酸锂。利用AAS、滴定法、XRD、SEM表征样品的元素含量、晶体结构、形貌和粒径, 并研究了不同热处理温度对锰酸锂电化学性能的影响。结果表明, 通过二氧化锰还原法合成出了具有一定尖晶石结构的锰酸锂前驱体。当热处理温度为800 ℃时, 锰酸锂的导电性最佳, 0.2C放电容量为132.7 mAh/g, 0.5C放电容量为123.9 mAh/g, 循环10次后, 容量衰减5.97%。     

锂离子电池正极材料镍钴锰酸锂中镍、钴、锰含量测定

采用仪器分析法和化学分析法相结合测定锂离子电池正极材料Li_δNi_1-x-yCo_xMn_yO₂中元素成分, 分别采用高浓度差示光度法、重量法和氧化还原滴定法测定样品中镍、钴、锰含量。通过优化实验条件, 该测定方法的回收率为97.61%～101.0%, 相对标准偏差不大于0.49%, 具有很高准确度和精密度, 适用于规模化生产中的质量分析。     

多层基底沉淀法制备镍钴锰酸锂的研究

先采用多层基底沉淀法合成镍钴锰酸锂前驱体,然后与碳酸锂混合,最后经高温煅烧,可获得中粒径达8．68μm的镍钴锰酸锂．随着基底间距增大,镍钴锰酸锂粒径增大．当基底间距为0．5cm时,可获得分布均匀、尺寸相近、形貌一致性高的镍钴锰酸锂．将镍钴锰酸锂样品作为正极材料,组装成纽扣模拟电池测其电性能,结果表明：随着镍钴锰酸锂粒径的减小,其寿命降低,但是比容量增大,最高可达151mAh/g．     

氧化法去除废旧锂电池正极材料酸浸液中锰的研究

为充分回收废旧锂电池正极材料中的钴镍,以废旧锂电池正极材料酸浸液为研究对象,采用氧化法去除溶液中的锰。分别研究了高锰酸钾、次氯酸钠、过硫酸钠三种氧化剂对废旧锂电池酸浸液中锰的去除效果。三种氧化剂相比,高锰酸钾是理想的除锰氧化剂。高锰酸钾氧化法除锰最佳工艺条件为:高锰酸钾用量为理论用量的0.9倍、氧化pH值5.5、氧化温度10℃、时间10min。在此条件下,除锰溶液中残余锰含量少(0.14%),钴镍损失低。     

激光粒度仪测定镍钴锰三元材料前驱体粒度的研究

以去离子水作为分散介质,采用马尔文激光粒度仪对镍钴锰三元材料前驱体进行粒度测定研究。考察了遮光度、搅拌速度、超声强度、超声时间、分散剂及其用量等测定参数对样品粒度测试结果的影响,确定了镍钴锰三元材料前驱体粒度分析的最佳条件为:以5%(NaPO₃)₆为分散剂,遮光度10%,搅拌速度2 400 r/min,超声强度100%,超声时间60 s,在此条件下测得的样品粒度分布呈较好的类正态分布,结果重现性好,相对标准偏差小于0.5%,数据准确可靠。     

新能源汽车用尖晶石锰酸锂正极材料高温性能

尖晶石型锰酸锂正极材料在高温条件下锰元素溶解严重,从而导致存储性能以及循环性能降低。本研究的研究目的是抑制其锰溶解,提高其高温性能。本研究通过反钙钛矿型固体电解质（Li3OCl）作为人工固体电解质膜均匀地包覆于锰酸锂表面的研究方法,以达到隔绝锰酸锂与电解液,从而抑制锰元素的溶解的目的。结果表明,反钙钛矿型电解质包覆层具有高达1.12×10-4 S/cm的离子电导率。电感耦合等离子体测试表明,相比未经包覆的样品,经反钙钛矿型电解质包覆的锰酸锂正极材料在高温下锰溶解显著减小。所组装的锰酸锂/金属锂扣式以及软包电池,在具有反钙钛矿型电解质包覆的情况下,其电化学性能获得了显著地提高。其中,所组装的软包电池的能量密度为297 Wh/kg,1C倍率下循环500圈后仍具有90.2 %的容量保持率。因此,本研究通过Li3OCl人工固体电解质膜的包覆作用可有效提高锰酸锂正极材料的高温电化学性能。     

高镍三元前驱体改性研究进展

高镍三元正极材料Li[Ni_xCo_yMn_(1-x-y)]2(x≥0. 5)具有比容量高、倍率性能好、循环性能好等优点,近年来逐步发展为电动汽车用锂离子电池的主流新型正极材料。正极材料的性能优劣在很大程度上是继承前驱体的性能~([1]),因此具有优良性能的三元前驱体是保证正极材料性能发挥的关键因素。通过文献调研和整理,对目前常用的高镍三元前驱体改性方法进行了总结和分类,并与常用的正极材料改性方法进行了对比,重点对前驱体预氧化、元素掺杂、核壳和梯度结构以及晶面诱导调控四种方法的研究现状进行了综述,指出前驱体改性是优化高镍正极材料性能的可行且有效方法。     

低共熔溶剂浸出废旧锰酸锂电池正极材料锂和锰的研究

低共熔溶剂做为绿色溶剂在废旧锂电池有价组分回收领域研究受到人们日益关注,以废旧锰酸锂电池正极粉为对象,研究了盐酸胍和乳酸低共熔溶剂对锂和锰的浸出性能,考察了浸出温度、浸出液固比和浸出时间等条件对锂和锰的浸出率影响,研究结果表明：采用盐酸胍和乳酸摩尔比1∶2制备的低共熔溶剂,适宜的溶解条件为浸出液固体积质量比为10 mL/g,溶解温度为70℃,浸出时间为2 h,在此条件下锰酸锂正极粉中锂和锰的浸出率分别达到99.27%和99.20%。     

锂离子电池正极材料锂镍钴氧化物的研究

采用共沉淀法合成了镍钴氧化物前驱体,再与LiOH·H2O固相混合,在氧气氛下高温焙烧合成锂离子电池正极材料锂镍钴氧化物LiNi0.5Co0.5O2,对所得化合物进行了合成条件及电化学性能的研究;同时也进行了相关的XRD、SEM、CV表征研究。得到的LiNi0.5Co0.5O2化合物性能比较优良,其首次充电比容量可达157.6mA·h/g,放电比容量达142.8mA·h/g。     

共沉淀反应时间对LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2正极材料形貌和电化学性能的影响

采用共沉淀法制备Ni_0.5Co_0.2Mn_0.3(OH)₂前驱体,并通过高温固相法合成LiNi_0.5Co_0.2Mn_0.3O₂正极材料,研究了反应时间对Ni_0.5Co_0.2Mn_0.3(OH)₂前驱体和LiNi_0.5Co_0.2Mn_0.3O₂正极材料的形貌、结构以及电化学性能的影响。结果表明,随着反应时间增加,前驱体和正极材料的二次颗粒粒径逐渐增大;若反应时间过短,二次颗粒粒径小,易加剧电化学循环过程中材料与电解液的副反应,正极材料循环性能较差;若反应时间过长,二次颗粒粒径过大,增加了锂离子扩散路径,也不利于正极材料在高倍率下的循环。反应16 h制备的LiNi_0.5Co_0.2Mn_0.3     

锂离子电池正极材料LiFePO4的湿化学合成研究进展

评述了乳化干燥法、共沉淀法、Sol-gel法及水热法等湿化学法合成LiFePO₄的研究进展。乳化干燥法具有原料来源广, 产物电化学性能优良, 制备方法简单等优点;共沉淀法具有反应时间短, 能耗低, 产物性能好等优点, 但原料的选择有一定的限制;Sol-gel法具有纯度高、颗粒细等优点, 其主要不足为凝胶干燥时收缩性大, 粉体材料的烧结性不好;水热法具有原料来源广泛, 制备工艺简单, 流程短, 操作容易, 易实现工业化等优点, 是值得进一步研究的制备方法。     

动力型锂离子电池正极材料LiFePO4的产业化进展

从磷酸铁锂国内外主要厂商及其产能、国内外市场状况、产业化技术路线和产业化面临的问题及产业风险等几个方面综述了磷酸铁锂材料近年来在产业化方面的最新进展。介绍了LiFePO4产业化合成方法及其优缺点,并提出了磷酸铁锂电池材料产业化急需解决的问题。     

前驱体对多元醇还原制备超细镍粉的影响

采用Ni(NO3)2.6H2O、NaOH、乙二醇(EG)和聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为原料,用多元醇法制备超细镍粉,研究前驱体对产物粒径和形貌的影响。结果表明,前驱体制备过程中,pH值应控制在11左右,前驱体含水率对反应速度以及制备的超细镍粉的粒径和形貌均有影响,前驱体含水率为63.5%时,制备的镍粉呈球形且分散性好,平均粒径为0.24μm。     

纤维状纳米镍粉前驱体的合成

采用XRD、IR、SEM等分析手段对草酸盐沉淀法制备的纤维状纳米镍粉前驱体粉末组成和形貌进行表征，研究温度、浓度、pH值、表面活性剂和干燥方式对粉末形貌及分散性的影响。结果表明，草酸盐沉淀法制得的前驱体为复杂镍盐。控制沉淀反应温度60～70℃、镍离子浓度O．6～O．8mol／L、pH=8．4～8．8、添加PVP高分子表面活性剂，制得的粉末呈纤维状，分散性好。采用共沸蒸馏的干燥方式有利于减小粉末的团聚程度。     

多相氧化还原法制备钴酸锂前驱体的研究

通过多相氧化还原法制得钴酸锂前驱体。XRD分析表明:合成的前驱体具有钴酸锂的晶型特征,与标准钴酸锂XRD的特征峰完全一致;扫描电镜(SEM)分析结果表明:二次粒子非常均匀,分散状态良好。同时研究了反应温度、反应时间和Li+浓度等工艺条件对合成钴酸锂前驱体的影响,得出合成该前驱体的最佳条件为:反应温度75～85℃,反应时间6～8 h,Li+浓度20～30 g/L。此条件下,可以合成比表面积(BET)20～50 m2/g,粒径100 nm左右,Li、Co摩尔比为0.7～1.0的钴酸锂前驱体。     

铝掺杂对高电压镍钴锰酸锂性能的影响研究

采用高温固相法合成了不同铝含量的523镍钴锰酸锂,通过振实密度、粒度分布、pH值、电化学性能测试等手段,探究不同铝掺杂量、烧结时间、烧结温度对高电压镍钴锰酸锂性能的影响。研究结果表明,当铝掺杂量为0.7%、烧结时间为10 h、烧结温度为940 ℃时,高电压镍钴锰酸锂的性能最佳,此时,样品粒度D₅₀为7.83 μm,振实密度达到2.81 g/cm³,在3.0～4.4 V电压范围和1.0C倍率下,初始容量为174.17 mAh/g,50次循环容量保持率为97.18%。试验结果对改善高电压镍钴锰酸锂性能有一定的参考作用。     

锂离子电池镍系正极材料的掺杂研究进展

综述了近年来通过元素掺杂改善镍系正极材料电化学性能的研究成果。阐述了不同元素掺杂改性的机理及其效果, 认为在优化合成条件的基础上, 目前元素掺杂是提高锂离子电池正极材料LiNiO₂电化学性能的最佳途径。