Li2ZrO3原位包覆提升LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2三元材料电化学性能研究

高镍三元LiNi_0.6Co_0.2Mn_0.2O₂(NCM60)因其具有较高的放电比容量以及能量密度,是一种非常有发展潜力的锂离子电池正极材料。然而由于较为严重的结构/界面恶化现象(如微裂纹,界面副反应等),NCM60材料的电化学性能及循环寿命受到严重的限制。采用单晶化策略,成功合成出了微米级单晶NCM60正极材料;并以Ni_0.6Co_0.2Mn_0.2(OH)₂前驱体为基体,采用预包覆和共锂化的方法,在单晶正极材料NCM60表面均匀包覆Li₂ZrO₃快离子导体层。一方面,表面均匀包覆Li₂ZrO₃层改善了材料充放电过程中锂离子的扩散动力学,有助于降低电极极化程度;另一方面,Li₂ZrO₃具有稳定的晶体结构,通过与NCM60材料紧密结合,提高材料机械稳定性,有效抑制微裂纹的产生并减轻界面副反...     

高电压型纳米Al_2O_3包覆LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2的制备和电化学性能

利用溶胶-凝胶法在LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2颗粒表面包覆一层纳米级厚度的Al2O3,提高了其高截止电压下的循环性能和倍率性能。采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜法(TEM)对所制备材料进行结构和微观形貌表征,通过充放电测试对材料的电化学性能进行分析。结果表明:Al2O3包覆层对材料的结构和微观形貌没有影响;Al2O3的最佳包覆量为2.0%(质量分数),此时包覆层的厚度为20~30 nm。在2.8~4.5 V电压范围内,未包覆的LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2在0.2 C时的首次放电比容量为175 m Ah/g,50次循环后容量保持率只有91.8%;经Al2O3包覆的LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2在0.2 C下,首次放电比容量达到181 m Ah/g,经50次循环后容量保持率仍可达到97.4%,且在5 C放电条件下,其放电比容量可达152 m Ah/g,显示了该包覆材料在高能量密度长寿命锂离子电池中将具有很大的应用潜力。     

Li[Li_(0.2)Ni_(0.2)Mn_(0.6)]O_2富锂正极材料的制备及性能研究

通过液相法制得了球形Ni(OH)2,再与Mn(NO3)2、CH3COOLi通过固相法制备了富锂正极材料Li[Li0.2Ni0.2Mn0.6]O2。通过X射线衍射光谱法(XRD)、扫描电子显微镜法(SEM)、粒度分析仪、循环伏安、交流阻抗以及充放电测试对样品的结构、形貌和电化学性能进行了表征。结果表明,合成温度为900℃时,材料结晶度高,阳离子混排程度低,颗粒表面光滑均一;在20 m A/g时,首次放电比容量为174.02 m Ah/g,在60 m A/g的高倍率放电条件下比容量仍可达到80.56m Ah/g。     

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。     

纳米β-Ni(OH)2掺杂Al(OH)3和Co(OH)2的电化学性能

在一定温度下,采用NiC2O4·2H2O和NaOH进行固相反应,制备出纳米级β Ni(OH)2粉末。样品按一定比例掺杂Al(OH)3和Co(OH)2制备复合电极,详细讨论Al(OH)3和Co(OH)2含量对掺杂复合电极电化学性能的影响。同时,利用XRD法研究了复合电极充放电前后的结构形态变化。结果表明,β Ni(OH)2纳米粉体加入含量5%的Al(OH)3、10%的Co(OH)2和10%的镍粉,并以泡沫镍为集流体在10MPa压力下压制出镍正极材料,其掺杂粉体的振实密度大于1.35g/cm3,结构稳定,开路电位达0.768V,电极以25mA/cm2电流充电,以4mA/cm2放电,终止电位为0.2V(相对于HgO/Hg电极)时,放电时间高于8.67h,电极放电电位平稳,容量较大,活性明显增强。     

α-LiAlO2包覆Li[Li0.2Mn0.54Co0.13Ni0.13]O2的性能

用共沉淀法制备了固溶体正极材料Li[Li0.2Mn0.54Co0.13Ni0.13]O2,并用偏铝酸锂(α-LiAlO2)进行包覆改性.XRD和场发射扫描电子显微镜(FESEM)测试表明:包覆前后的材料均属于α-NaFeO2六方层状结构,R3m空间群;包覆后的样品颗粒表面形成了一层不均匀絮状包覆物α-LiAlO2.包覆量为3％的样品性能较好:以低电流(0.05 C)在2.0～4.8 V循环,首次放电比容量达273.0 mAh/g;当电流提高到1.00C时,放电比容量为173.2 mAh/g.倍率性能的提高,得益于包覆样品具有的较低的界面电阻与反应电阻,电化学阻抗谱(EIS)测试结果证明了这一点.     

Li[Li_(0.2)Mn_(0.54)Ni_(0.13)Co_(0.13)]O_2/BiPO_4的高循环性能

用固相法合成富锂材料Li[Li0.2Mn0.54Ni0.13Co0.13]O2,通过包覆磷酸铋(Bi PO4)对材料进行表面改性,以提高循环稳定性。XRD、SEM及TEM测试结果表明,包覆材料Li[Li0.2Mn0.54Ni0.13Co0.13]O2/Bi PO4的结构与Li[Li0.2Mn0.54Ni0.13Co0.13]O2相比没有发生变化,Bi PO4均匀地包覆在材料表面,包覆层厚度约为10 nm。在2.0~4.8 V充放电,当电流为0.1 C时,制备的Li[Li0.2Mn0.54Ni0.13Co0.13]O2/Bi PO4的首次库仑效率从Li[Li0.2Mn0.54Ni0.13Co0.13]O2的75%提高到83%,以0.2 C循环100次,放电比容量保持在249 m Ah/g。     

Li(Ni0.4Co0.2Mn0.4)O2包覆Al2O3对隔膜形貌及结构的影响

以Al2O3包覆前后的Li(Ni0.4Co0.2Mn0.4)O2为正极活性物质,中间相炭微球(MCMB)为负极活性物质,与聚丙烯(PP)-聚乙烯(PE)-PP三层隔膜组装成18650型锂离子电池,在循环不同次数后,用SEM观察隔膜形貌,XRD分析其精细结构.在电池的循环过程中,隔膜出现微孔闭合及微观结构改变;包覆抑制了隔膜中微孔的闭合,同时提高了结构稳定性.     

Co(OH)_2包覆LiNi_(0.85)Co_(0.10)Mn_(0.05)O_2的电化学性能

用氢氧化亚钴[Co(OH)_2]包覆高镍三元正极材料LiNi_(0.85)Co_(0.10)Mn_(0.05)O_2,控制烧结温度,使Co(OH)_2分解为四氧化三钴(Co_3O_4)。半电池测试显示:包覆材料首次循环的放电比容量为202.4m Ah/g、库仑效率为87.7%,均高于未包覆材料。全电池测试显示:包覆材料制备的电池高温(45℃)循环性能更好,以0.50C充电、1.00C放电在2.80～4.20V循环300次,容量保持率为93.3%,而未包覆材料制备的电池为90.2%。电位滴定和SEM分析表明:包覆的Co(OH)_2在烧结过程中能与LiNi_(0.85)Co_(0.10)Mn_(0.05)O_2的表面残碱(LiOH/Li_2CO_3)反应,降低表面残碱含量。XRD测试显示:包覆材料的Ni/Li混排降低,微观应变减小。电化学阻抗谱显示:包覆材料的电荷转移阻抗降低,因此具有更好的电化学性能。     

C和CeO2双包覆对LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2性能影响的研究

采用溶胶凝胶法和高温煅烧的方法对LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O)2正极材料进行C和CeO_2双包覆改性研究,X射线衍射(XRD)测试表明包覆改性的LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O)2材料仍维持层状结构并抑制阳离子混排。扫描电子显微镜(SEM)结果显示C包覆厚度约为5 nm,CeO_2以纳米颗粒形式沉积在材料表面。循环伏安和阻抗测试表明双包覆提高了电极材料表面稳定性与电子电导性,有利于离子的嵌入与脱嵌,从而提高了LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O)2正极材料的电化学性能。在1 C下循环50次后的容量保持率为91.3%,10 C下首次放电比容量为108 m Ah/g。     

二氟磷酸锂改善LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_2电池的高温性能

将二氟磷酸锂(LiPO_2F_2)作为添加剂来改善LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_2电池高温贮存性能。相对于没有添加LiPO_2F_2的电池,电解液中添加1%LiPO_2F_2的电池在高温60℃下贮存14 d,容量保持率提高6.05%,容量恢复率提高6.01%,并能抑制电池高温产气。采用电化学交流阻抗谱测试电池高温贮存前后的阻抗行为,用SEM、X射线光电子能谱(XPS)对电极表面进行分析,发现LiPO_2F_2能够在正极表面形成热稳定性好且可降低界面阻抗的固体电解质相界面(SEI)膜。     

锂离子蓄电池LiNi0.4Co0.2Mn0.4O2正极材料的合成及性能

采用共沉淀前驱体法合成锂离子蓄电池正极材料LiNi0.4Co0.2Mn0.4O2,针对材料的制备条件、形貌、密度、晶体结构以及电化学活性方面进行了较系统的研究。对材料进行扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射光谱(XRD)分析以及电性能测试,结果表明样品颗粒均匀,为类球形,振实密度为1.8g/cm3;衍射峰与标准的a-NaFeO2层状结构完全对应,为层状嵌锂复合氧化物;LiNi0.4Co0.2Mn0.4O2在电压2.5～4.3V范围内表现出较好的电化学性能,循环17次后仍保持大约150mAh/g,具有很好的发展前景。     

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%。     

锂离子蓄电池正极材料LiNi0.8MgxCo0.2-xO2的制备及性能

采用控制结晶法合成了Ni0.8Co0.2(OH)2,然后将其与Mg(NO3)2和LiNO3作用,生成胶状物前驱体,再经高温固相反应制备了LiNi0.8MgxCo0.2-xO2。由此得到的正极材料LiNi0.8MgxCo0.2-xO2 经X射线衍射、循环伏安、充放电实验等技术测量,分别对其结构形貌、电化学性能及电池的容量特性,进行了分析和讨论。结果表明:对LiNi1-xCoxO2掺入Mg2 增强了材料层状结构的稳定性,改善了其循环稳定性能。LiNi0.8Mg0.045Co0.155O2正极材料首次放电比容量达174 mAh/g, 30次循环充放电后保持初始放电比容量的93.8% 。     

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。     

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.     

锂离子电池正极材料Li[Li0.20Ni0.128CO0.136Mn0.536]O2的研制

采用共沉淀法得到前驱体M(OH)2(M=Ni、Co、Mn)后与氢氧化锂(LiOH·H2O)进行高温固相反应得到锂离子电池正极材料Li[Li0.20Ni0.128Co0.136Mn0.536]O2,并对该材料进行Al2O3包覆.通过X射线衍射光谱法(XRD)、扫描电子显微镜法(SEM)和电化学测试手段对产物的结构、形貌以...     

Ti^4＋和Zn^2＋离子复合掺杂对LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2性能的影响

以Ni0.5Co0.2Mn0.3（OH）2和Li2CO3为原料,TiO2和ZnO为掺杂剂,制备出不同含量钛锌离子复合掺杂的锂离子电池正极材料LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2。用XRD、SEM、恒电流充放电、交流阻抗法和循环伏安方法分别研究了不同掺杂量对LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2的结构、形貌和其电化学性能的影响。结果表明3%（摩尔分数）的Ti、Zn离子复合掺杂能有效提高LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2的倍率放电能力和循环性能。在1C和2C的充放电倍率下,首次放电容量分别为170.4mAh/g和164.8mAh/g,经过50次充放电循环后容量保持率分别为96.3%和94.7%,具有优良的电化学性能。     

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%。