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%。     

水杨酸钠和氨水作为络合剂合成LiNi_(0.80)Co_(0.15)Al_(0.05)O_2正极材料

同时采用水杨酸钠和氨水作为络合剂,通过共沉淀控制结晶法合成了Ni_(0.80)Co_(0.15)Al_(0.05)(OH)_2前驱体,然后在750℃下烧结,制备出锂离子电池正极材料LiNi_(0.80)Co_(0.15)Al_(0.05)O_2。通过对混合硫酸盐溶液及Ni-Co-Al-C_7H_5O_3Na-NH_3-H_2O平衡体系作热力学计算分析,结果表明:在混合盐溶液中,Al~(3+)几乎完全被水杨酸根离子络合,在混合盐溶液泵入底液后,又能缓慢释放出Al~(3+)参与共沉淀反应;在共沉淀反应的最佳范围pH=10~11.5,最佳氨水浓度c(NH3)=0.1~0.3 mol/L范围内获得球形Ni_(0.80)Co_(0.15)Al_(0.05)(OH)_2前驱体,以该前躯体合成LiNi_(0.80)Co_(0.15)Al_(0.05)O_2正极材料,0.2 C首次放电比容量达175.1 mAh/g,70次循环后容量保持率为86.7%,具有优异的循环性能。     

锂离子电池正极材料0.5Li_2MnO_3·0.5LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2合成及表征

以过渡金属硫酸盐和氢氧化锂为原料,采用共沉淀法合成锂离子电池富锂正极材料0.5Li_2MnO_3·0.5LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和电化学性能测试对所得样品的结构、形貌及电化学性能进行了表征。结果表明:900℃煅烧10 h合成的样品具有较好的层状结构和优异的电化学性能;在30℃以0.1 C的电流密度充放电,2.0~4.8 V电位范围内首次放电比容量高达270.1 m Ah/g,循环100次后放电比容量为212.6 m Ah/g;该材料还表现出较好的倍率性能,以5 C充放电时还有120 m Ah/g的放电比容量。     

Mg掺杂对LiNi_(0.56)Co_(0.19)Mn_(0.24)Al_(0.01)O_2性能的影响

通过碳酸盐共沉淀法和固相烧结法合成了锂离子电池正极材料Li[Ni_(0.56)Co_(0.19)Mn_(0.24)](1-x)Mg_xAl_(0.01)O_2(x=0,0.025,0.05和0.075)。通过X射线衍射光谱法(XRD)、扫描电子显微镜法(SEM)和电化学性能测试,考察了Mg~(2+)掺杂量对产物结构、形貌和电化学性能的影响。结果表明:适量Mg2+掺杂不会改变LiNi_(0.56)Co_(0.19)Mn_(0.24)Al_(0.01)O_2样品的α-NaFeO_2层状结构,并且可以提高材料在大倍率下的循环性能,LiNi_(0.546)Co_(0.185)Mn0.234Mg_(0.025)Al_(0.01)O_2具有最优的电化学性能,该样品在0.1 C下首次放电比容量为181.0 mAh/g,首次库仑效率为83.7%,在1 C下首次放电比容量为122.3 mAh/g,经过30次循环后容量保持率为98.0%。     

复合导电剂对锂离子电池性能的影响

将石墨烯(rGO)、导电石墨(SP)和碳纳米管(CNT)复合，制得rGO/SP、CNT/rGO和CNT/SP复合导电剂，用来改善锂离子电池正极的导电性能。采用XRD、SEM、电化学阻抗谱及恒流放电等测试，分析导电剂的形貌及电池的性能。导电剂种类对于电池电化学性能的影响较大。添加CNT/rGO制备的正极粉末电导率最高，可达到2.305 S/cm，与混合正极材料[m(LiNi_(0.80)Co_(0.15)Al_(0.15)O_2)∶m(LiMn_2O_4)=7∶3]相比，提高了27倍。采用CNT/rGO复合导电剂制备的18650型混合正极材料锂离子电池，单体电池内阻最小(13.5 mΩ)、化成容量最高(1 856.1 m Ah)。在4.2～2.5 V充放电，以10.00 C高倍率放电时，平台电压最高(3.2 V)、放电容量最高(1 764.5 m Ah);以1.00 C倍率循环600次，rGO/SP、CNT/SP和CNT/rGO复合导电剂制备的电池容量保持率分别为93.70%、94.36%和95.13%。     

锂离子电池正极材料LiNi_(0.8)Co_(0.1)Mn_(0.1)O_2的研究进展

锂离子电池三元正极材料LiNi_(0.8)Co_(0.1)Mn_(0.1)O_2具有可逆比容量高、成本低等优点,应用前景广阔。阐述了LiNi_(0.8)Co_(0.1)Mn_(0.1)O_2的晶体结构特征及作为锂离子电池正极材料使用时的优、缺点;综述了LiNi_(0.8)Co_(0.1)Mn_(0.1)O_2的制备方法及离子掺杂、表面包覆等对其电化学性能的影响;评述了LiNi_(0.8)Co_(0.1)Mn_(0.1)O_2当前面临的主要问题及解决途径。     

Al_2O_3掺杂对Co-Ni-Mn正极材料性能的影响

采用XRD分析和充放电测试,研究氧化铝(Al_2O_3)掺杂量x对锂离子正极材料LiNi_(1/3)Co_(1/3-x)Mn_(1/3)Al_xO_2(x=0、1/40、1/20和1/10)性能的影响。当Al_2O_3掺杂量为1/20时,所得LiNi_(1/3)Co_(1/3-1/20)Mn_(1/3)Al_(1/20)O_2材料的结晶度较好且完整,混排度较低。以0.1 C在2.0~4.8 V充放电,正极材料的首次放电比容量为264.47 mAh/g,第20次循环的容量保持率为93.01%,库仑效率为98.37%。     

锂离子电池正极材料LiNi_(0.80)Co_(0.15)Al_(0.05)O_2的研究进展

锂离子电池正极材料LiNi_(0.80)Co_(0.15)Al_(0.05)O_2(NCA)因具有比能量高、循环稳定性与热稳定性高于高镍NCM等优点,在电动汽车等领域应用前景广阔。针对LiNi_(0.80)Co_(0.15)Al_(0.05)O_2材料制备及应用中存在的问题,综述了目前在材料结构特性研究、制备技术以及掺杂与包覆改性技术等方面的研究进展,旨在为LiNi_(0.80)Co_(0.15)Al_(0.05)O_2的产业化应用提供切实可行的解决途径。     

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。     

高比容量正极材料LiNi0.80Co0.15Al0.05O2的结构和性能研究

以偏铝酸钠为铝源,采用共沉淀法在自主设计的反应釜中合成类球形Ni_(0.80)Co_(0.15)Al_(0.05)(OH)_2前驱体,再氧化煅烧得到LiNi_(0.80)Co_(0.15)Al_(0.05)O_2(NCA)三元正极材料。利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(S EM)、电子探针(EP MA)、能量色散X射线(EDS)和电池充放电测试等方法对该材料的结构、形貌、电化学性能等进行表征。结果表明:前驱体中Ni、Co和Al元素分布均匀;煅烧得到的Li Ni0.80Co0.15Al0.05O2材料具有良好的层状结构;该材料在0.2 C充放电过程中,首次放电比容量为204.1 mAh/g,充放电100次后的容量保持率为88.3%,具有良好的电化学性能。     

高镍系正极材料LiNi_(0.8)Co_(0.15)Al_(0.05)O_2的制备研究

用共沉淀-高温固相法合成镍钴氢氧化物前驱体,加入过硫酸铵和改性石墨,对金属离子进行预氧化和电化学性能改性,再用硝酸铝掺杂的方式加入铝元素,并通过溶剂溶解和二次煅烧的方法使铝混合均匀,制得球形LiNi_(0.8)Co_(0.15)Al_(0.05)O_2正极材料。通过SEM、XRD和蓝电测试系统对材料进行表征和检测,具有良好的循环性能,在0.2 C下首次放电比容量达200.1 mAh/g,50次循环后容量保持率为86.67%。     

不同正极活性物质的钛酸锂负极锂离子电池

采用4种正极活性物质,设计32650型4.0 Ah钛酸锂(Li_4Ti_5O_(12))负极锂离子电池,评估充放电倍率性能、放电温升、低温放电性能、循环性能和安全性能。尖晶石镍锰酸锂(Li Ni0.5Mn1.5O4)正极电池的电压平台高(3.15 V),-20℃下的1 C放电(3.3~2.0 V)容量是常温时的83.16%,比能量为74.57 Wh/kg;磷酸铁锂(LiFePO_4)正极电池的电压平稳(1.70 V),适用于对电压要求严格的领域。三元材料正极电池中,镍钴锰酸锂(LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2)正极电池的各项性能较优,3 C循环3 486次的容量保持率为102.58%,可用于快充领域;镍钴铝酸锂(LiNi_(0.8)Co_(0.15)Al_(0.05)O_2)正极电池更适合于储能领域。     

熔盐法合成电池材料残余锂盐的再利用

在熔融盐法制备LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2(NCM523)正极材料过程中,对残余的熔融盐进行回收利用。通过XRD、SEM和电化学性能测试等,考察二次利用的正极材料的性能。回收熔融盐合成的正极材料(NCM-R)和新鲜熔融盐所制备的正极材料(NCM-P)都具有良好的层状结构和形貌特征。NCM-P、NCM-R在3.0~4.3 V循环,10.0 C倍率比容量最大值分别为127.8 m Ah/g和125.67 m Ah/g,以1.0 C充放电,第500次循环的容量保持率分别为78.37%和76.13%。     

单晶高电压三元的制备及性能研究

采用固相法制备出掺杂镁、铝的镍钴锰三元氧化物LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2的单晶材料。采用X射线衍射光谱法(XRD),扫描电子显微镜法(SEM)和恒电流充放电测试等方法对该材料的结构、形貌及电化学性能进行表征。结果表明,材料具有较好的层状结构,在3~4.4 V下,扣式电池0.1放电比容量可达186.7 m Ah/g,全电池1 300次循环后放电比容量仍为初始放电容量的98%,是一种电化学性能优异的三元正极复合材料。     

压实密度对LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_2性能的影响

采用共沉淀-高温固相法,控制压实密度,制备正极材料LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_2,并分析样品的结构、形貌及性能。类单晶样品的压实密度为4.0 g/cm3,与二次球颗粒相比,具有良好的形貌、抗压性能和较好的电化学性能。制备的扣式电池以0.1 C放电至2.80 V的比容量为179.9 m Ah/g;在25℃下以1.0 C在2.80~4.35 V循环100次,容量保持率为95.3%。     

煅烧温度对Li[Li_(0.2)Ni_(0.15)Mn_(0.55)Co_(0.1)]O_2的影响

用溶胶-凝胶法合成锂离子电池用富锂正极材料Li[Li_(0.2)Ni_(0.15)Mn_(0.55)Co_(0.1)]O_2,通过XRD、SEM、电感耦合等离子体发射光谱(ICP-OES)和电化学性能测试考察煅烧温度对合成材料结构和性能的影响。900℃下制备的材料具有典型的α-Na Fe O2层状结构、较好的晶型结构及良好的电化学性能。在2.0~4.8 V充放电,20℃下的0.10 C首次放电比容量为235.4 m Ah/g,库仑效率为78.5%;依次以0.10 C、0.20 C、0.50 C、0.75 C和1.00 C循环10次,再以0.20 C放电,首次1.00 C放电比容量为149.7 m Ah/g,最后一次0.20 C放电比容量为首次0.10 C放电比容量的85.9%。     

电解液对LiNi_(0.8)Co_(0.15)Al_(0.05)O_2/石墨电池性能的影响

选用LiNi_(0.8)Co_(0.15)Al_(0.05)O_2(NCA)/石墨体系,LiPF_6浓度分别为1.25 mol/L和1.30 mol/L的电解液,研制额定容量为4.5 Ah的功率型软包装锂离子电池。使用Li PF6浓度为1.25 mol/L、添加二氟苯酸硼酸锂电解液的电池,功率性能及循环性能较好,250 A(约55 C)放电容量为3.998 Ah,可达到5 A放电容量的85%,平均比功率为4 328 W/kg,500 A脉冲放电2 s实验的瞬时比功率达到8 700 W/kg。     

石墨烯包覆LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_2正极材料的性能

以共沉淀法制备LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_2为基体,通过机械球磨制备石墨烯包覆的LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_2正极材料。用SEM、XRD和电化学性能测试研究材料的形貌、晶体结构和电化学性能。制备的石墨烯包覆LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_2正极材料具有较好的倍率特性和循环性能:200℃热处理的1.0%石墨烯包覆样品,在3.0~4.3 V充放电,4.0 C放电比容量达到144.3 mAh/g,比基体材料提高16.1%;以1.0 C循环100次的放电比容量达到151.2 mAh/g,循环性能良好。     

ZrO2包覆对正极材料LiNi0.5Mn1.5O4电化学性能的改进

采用ZrO_2对正极材料LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4进行包覆以提高材料的电化学性能,通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等测试手段表征ZrO_2包覆后材料的结构和形貌,通过电化学测试手段对包覆后的正极材料进行电化学性能分析,将测试结果与原相正极材料LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4进行对比得到:ZrO_2包覆量为1.5%(质量分数)的样品表现出更高的放电比容量、更好的倍率性能以及更好的放电比容量保持率,在0.2 C放电倍率下材料的放电比容量首次表现可达129.5m Ah/g,在0.5 C放电倍率下经过50次循环后材料的容量保持率仍然高达95.4%;电化学循环伏安测试结果显示不同ZrO_2包覆量所制备的材料均具有4.7和4.0 V两个放电平台,材料属于Fd-3m空间群尖晶石结构。     

AlPO4包覆对LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2性能的影响

采用共沉淀法在LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2表面包覆Al PO4。利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜和充放电测试技术研究Al P O4包覆对正极材料的晶体结构、微观形貌和电化学性能的影响。电化学性能测试结果表明:不同Al PO4包覆量对正极材料LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2物理性质、结构及电化学性能有显著影响。当采用Al PO4包覆量为1%时,循环性能最好,50次循环后,放电比容量仅降到176 m Ah/g,容量衰减最小,只有1.7%。表现出良好的电化学稳定性,同时材料的倍率性能也明显提高。