LiNi0.8—xCo0.2AlxO2的合成及性能研究

以硝酸盐为原料，用溶胶-凝胶法合成锂离子电池正极材料LiNi0.8-xCo0.2Al2O2（x=0．01，0.03，0．05，0．07），采用XRD、SEM和电化学测试等方法对材料的物理化学性质以及电化学性能进行表征。结果表明，经过Al掺杂后，材料具有较高的初始放电比容量和容量保持率。在750~C下合成的LiNi0.77Co0．2Ai0．0302在3.0～4．2V，以0．2C恒电流充放电测试，其首次放电容量为164、9mAh／g，经过50次充放电循环后放电容量为149．5mAh／g，可逆容量的保持率为90．66％。     

LiNi0.8Co0.2O2的合成和电化学性能研究

在氧气气氛下,以乙酸盐为原料,以柠檬酸为螯合剂,用溶胶凝胶法制备出了锂离子电池正极材料LiNi0.8Co0.2O2。研究了不同合成温度和Li/(Ni Co)配比对材料的结构和电化学性能的影响。XRD检测结果表明:合成温度为750℃、合成时间为18h、Li/(Ni Co)=1.10的正极材料LiNi0.8Co0.2O2具有完整的晶型结构;充放电性能测试结果表明,该材料在0.5C下,首次充放电容量分别为230.0m Ah/g和192.6m Ah/g,首次充放电效率为83.73%,经过50次循环仍有170.5m Ah g/,容量保持率为90.87%。     

锂离子蓄电池用正极LiNi0.8Co0.2O2的研究

总结了聚合物锂离子蓄电池正极材料的研究现状,通过研究提出了一种新型正极改性材料LiNi0.8Co0.2O2的制备工艺,该材料在聚合物锂离子蓄电池中的应用研究表明,LiNi0.8Co0.2O2改善了材料的放电性能并降低了电池成本。本研究将凝胶-溶胶法和喷雾干燥法相结合,采用高分子化合物RB-1(由多元有机酸和高分子聚合物例如明胶和淀粉等组成)来调整溶胶体,结合煅烧过程中对温度和时间的控制,研究出溶胶-喷雾干燥-煅烧的制备工艺。实验以差热分析-热重分析(DTA-TGA)法来分析喷雾干燥的过程和作用,以X射线衍射(XRD)分析材料的结构,以容量测试来分析材料的放电性能。所得LiNi0.8Co0.2O2具有优良的层状结构,应用于聚合物锂离子蓄电池中,可使电池的可逆比容量达到180mAh/g,并保持良好的稳定性和循环寿命。     

LiNi0.8Co0.2O2的制备及性能研究

用共沉淀法合成了球形Ni0.8Co0.2(OH)2,然后将其与LiOH·H2O混合后在不同高温合成条件下制得LiNi0.8Co0.2O2。系统地研究了保温时间、Li/(Ni Co)配比、焙烧温度对合成的Li-Ni0.8Co0.2O2材料的电化学性能的影响。电化学充放电循环测试结果表明:在优化条件下制得的LiNi0.8Co0.2O2材料表现出优良的电化学性能,其首次充电容量达到219.3mAh/g,首次放电容量达到195.4mAh/g,首次充放电效率89.1%,循环20次后放电容量仍能保持在185mAh/g。     

锰掺杂LiNi0.8Co0.2O2的合成及电极性能研究

为了获得高性能锂离子电池的正极材料,采用共沉淀法,对LiNi0.8Co0.2O2进行Mn元素的掺杂改性,考察了不同Mn掺杂量对LiNi0.8Co0.2O2材料的结构和其电化学性能的影响,并对材料进行X射线衍射、扫描电镜、循环伏安分析和恒流充放电测试。实验表明,锰掺杂改善了LiNi0。8Co0.2O2材料循环性能,LiNi0.78Nn0.02Co0.2O2的首次放电比容量达到180.8mA·h/g,50循环后放电比容量还能保持在169.8mA·h/g,50循环比容量保持率达到94%。     

用溶胶凝胶法在LiNi0.8Co0.2O2表面包覆SiO2

锂离子蓄电池正极材料和电解液之间的恶性相互作用是引起正极材料和电池性能劣化的重要原因。以正硅酸乙酯为原料 ,采用溶胶凝胶法在LiNi0 .8Co0 .2 O2 表面包覆上一层稳定的SiO2 层。用X光电子能谱、扫描电镜和X光衍射分析等手段对包覆前后LiNi0 .8Co0 .2 O2 的结构进行了表征。研究表明 ,SiO2 包覆层的存在减少了LiNi0 .8Co0 .2 O2 和电解液的直接接触 ,有效地抑制了高温下LiNi0 .8Co0 .2 O2 与电解液的恶性相互作用。经表面修饰处理后 ,LiNi0 .8Co0 .2 O2 正极材料在高温下 ( 6 0℃ )的实际比容量显著提高 ,充放电循环稳定性显著改善 ,制成的电池自放电速率显著减小。本文的研究结果表明 ,表面修饰处理是改善锂离子蓄电池正极材料高温性能的有效途径。     

锂离子蓄电池正极材料LiNi0.8-xCo0.2YxO2的制备及性能

采用溶胶凝胶法制备了锂离子蓄电池正极材料LiNi0.8-xCo0.2YxO2(x=0.00,0.03,0.04,0.05)。分别用X射线衍射光谱法(XRD)、充放电实验、交流阻抗等测试方法研究了稀土元素钇的掺入对LiNi0.8Co0.2O2结构及电化学性能的影响。结果表明钇的掺入减少了材料中阳离子的混排,稳定了LiNi0.8Co0.2O2的层状结构,提高了首次充放电效率和循环性能,抑制了循环过程中电池阻抗的增加。     

LiMnxCo0.2Ni0.8-xO2的物理性质与电化学性能相关性研究

通过氢氧化物共沉淀制备前驱体的方法合成了一系列具有层状结构的锂离子电池正极材料LiMnxCo0.2Ni0.8-xO2。采用XRD、XPS和恒流充放电等测试手段研究了Mn含量变化对正极材料LiMnxCo0.2Ni0.8-xO2的物理性质与电化学性能的影响。研究结果表明,Mn含量的增加会引起元素O和Ni的氧化态降低,使得Ni由+3逐渐转变为+2,而Mn的氧化态却始终保持+4不变。尽管Mn含量的增加会使材料的充放电比容量有所降低,但是材料的结构稳定性和热稳定性会得到改善。XRD测试结果表明样品LiMnxCo0.2Ni0.8-xO2(0≤x≤0.5)都具有标准的a-NaFeO2层状结构(空间群:R3m,166)。此外,从Mn含量的变化引起的样品晶胞参数的变化表明,当0≤x≤0.25时LiMnxCo0.2Ni0.8-xO2可能形成的是假固溶体,当Mn含量由0.3增加到0.5时形成的是真固溶体。     

锂离子电池正极材料LiNi1/2 Mn1/2O2的合成

采用溶胶-凝胶法合成出LiNi1/2Mn1/2O2,研究了合成温度和时间对材料性能的影响.利用XRD、DSC、XPS、恒流充放电、循环伏安对其进行了表征.结果表明:用柠檬酸作配合剂,900℃焙烧9 h合成出的LiNi1/2Mn1/2O2,在2.5～4.3 V、电流为15 mA/g的条件下进行充放电测试,首次充放电容量达到138 mh/g,4.3 V下的热分解温度明显高于LiCoO2.     

LiNi0.8Co0.2O2表面包覆MgO及其性能

锂离子蓄电池正极材料和电解液之间的恶性相互作用是引起正极材料和电池性能劣化的重要原因。用沉淀法在Ni0,8Co0.2(OH)2前驱体表面包覆一层Mg(OH)2,再与LiOH共混热处理,制备出表面包覆MgO的LiNi0.8Co0.2O2。用X光电子能谱、扫描电镜和X射线衍射分析对包覆前后的Ni0.8Co0.2O2与LiNi0.8Co0.2O2的结构进行了表征。充放电测试结果表明,经表面修饰处理后,LiNi0.8Co0.2O2正极材料的初始放电比容量略有降低,但循环稳定性显著改善。研究结果表明,表面修饰处理可以有效地抑制正极材料与电解液之间的恶性相互作用,是改善锂离子蓄电池正极材料循环性能的有效途径。     

碳酸盐共沉淀法制备LiNi0.5Co0.3Mn0.2O2及其性能

以化学共沉淀法制备出的球形Ni0.5Co0.3Mn0.2CO3前驱体,合成了振实密度高达2.60 g/cm3的球形正极材料LiNi0.5Co0.3Mn0.2O2.研究表明,LiNi0.5Co0.3Mn0.2O2为10 μm左右的球形粉体,为纯相的α-NaFeO2层状结构.在2.7～4.3V,0.2 C倍率进行充放电,LiNi0.5Co0.3Mn0.2O2的首次放电比容量170.2 mAh/g,50次循环后容量保持率为94.3%;在2.7～4.6 V,在0.2 C倍率下放电,首次放电比容量为191.8 mAh/g,循环50次后容量保持率为90.5%.LiNi0.5Co0.3Mn0.2O2的首次循环伏安测试结果和交流阻抗测试结果进一步表明材料具有良好的电化学性能.     

球形正极材料LiNi0.75Co0.2Mg0.05O2的合成及表征

用控制结晶法合成球形材料Ni0.75Co0.2Mg0.05(OH)2与LiOH·H2O混合后,在750℃氧气气氛中焙烧得到LiNi0.75-Co0.2Mg0.05O2.电镜扫描(SEM)结果显示,焙烧后的材料保持了原有的球形形貌.X射线衍射光谱(XRD)和能量色散谱显微分析(EDS)显示,掺镁后的样品晶型结构好,所得产物成分均一.电化学测试表明,LiNi0.75Co0.2Mg0.05O2材料表现出优良的电化学性能,其首次充电比容量达到271 mAh/g,首次放电比容量达到217.7 mAh/g,循环50次后放电比容量仍能保持211.7 mAh/g,仅衰减了3%(3.0～4.3 V,0.2 C).结果表明,镁的掺入减少了材料的阳离子混排,大大提高了循环性能,抑制了充放电过程中的相变和电池阻抗的增加.     

电解Co0.2Ni0.8合金制备LiCo0.2Ni0.8O2的研究

利用电解钻镍合金制得Co0 2Ni0.8(OH)2中间产物,然后根据钻镍含量与LiOH·H2O固相反应制得了LiCo0.2Ni0.8O2.通过X光衍射和扫描电镜测试表明,所得的锂离子正极材料LiCo0.2Ni0.8O2结构纯正,粒度分布集中;对其进行充放电实验表明,放电容量比较高,首次放电容量达到156mAh/g,循环20次后容量仍保持在146mAh/g.该法可大大降低制备锂离子正极材料的生产成本,具有十分广阔的应用前景.     

烧结温度对LiNi0.8Co0.2O2电化学性能的影响

采用共沉淀法合成正极材料LiNi0.8Co0.2O2,通过TG、XRD、循环伏安和充放电测试考察烧结温度对材料的影响。LiNi0.8Co0.2O2的结构和性能对烧结温度敏感,在空气气氛下第一、二段焙烧温度分别为700℃、750℃的产物,具有良好的α-NaFeO2层状结构,以0.2C在2.7~4.3V循环,首次放电比容量为152.2 mAh/g,第20次循环的容量保持率为86.5%。     

合成条件对LiNi0.5Co0.5O2结构和性能的影响

以聚丙烯酰胺(PAM)为模板剂,用微波加热法合成了锂离子电池层状正极材料LiNi0.5Co0.5O2。通过SEM、激光粒度分析和XRD等技术,研究了PAM和微波处理对材料的形貌、粒度和晶相结构的影响。结果表明:PAM可以有效地控制材料的形貌及粒度。充放电测试表明:在3.0~4.3 V电压范围内,充放电倍率为0.2C,PAM用量为原材料总质量的2%时,材料的放电比容量达154 mAh/g;除首次循环外,前10次循环的充放电效率平均在98.5%以上。