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。     

共沉淀法合成镍锰酸锂正极材料前驱体

通过共沉淀法合成了类球形镍锰酸锂正极材料前驱体, 研究了反应温度、溶液pH值、溶剂组成和表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)添加量对前驱体镍锰碳酸盐形貌、粒径及物相组成的影响。结果表明, 适宜的合成条件为:pH=9.0, 反应温度80 ℃, 乙醇与水体积比1∶3, 表面活性剂CTAB添加量为1.5倍临界胶束浓度(CMC)。在该条件下制备的前驱体镍锰碳酸盐具有层片状堆垛的类球形结构; 煅烧后得到的镍锰酸锂材料为无序型的尖晶石结构, 属于Fd-3m空间群, 结晶度高, 粒径约150 nm。对镍锰酸锂进行电化学性能测试, 结果显示, LiNi_0.5Mn_1.5O₄在0.5C下的最大放电比容量为124.8 mAh/g, 20次循环后容量保持率为62.3%, 在大倍率下放电后再次回到0.5C, 放电比容量为73.8 mAh/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。     

稀土掺杂锂离子电池正极材料锂镍钴氧的研究

采用机械合金(Mechanical Alloying-MA)技术,固相掺杂稀土元素镧,在氧气气氛中高温焙烧合成锂离子电池正极材料锂镍钴氧化物,对所得化合物进行了稀土掺杂量及电化学性能的研究;同时也进行了相关的XRD、SEM、CV表征.得到性能比较优良的LiNi0.80Co0.2-xLaxO2(x=0.03)化合物.其首次充电比容量达168mA*h/g,放电比容量达152mA*h/g,进行10次循环以后,放电比容量仍然有143mA*h/g.     

废旧三元锂电池正极材料回收镍、钴和锂

以废旧三元锂电池正极材料为原料,经湿法浸出、化学沉淀、萃取分离等工序,有效回收了废旧三元锂电池正极材料中的镍、钴和锂。首先考察了H2SO4和H2O2体系各因素对浸出效果的影响,通过单因素条件试验结果分析,确定了浸出最佳浸出条件为：浸出温度90℃,酸料比2:1,双氧水/料（mL/g）1.33,液固比（mL/g）10:1,浸出时间1h。在此条件下渣率低,镍、钴、锰和锂浸出率都能达到99%以上。浸出液用30%的NaOH溶液进行中和沉淀,时间2h,温度90℃,终点pH值3.7,除铁后液中铁的含量小于0.005g/L,镍、钴损失1%以下。除铁后液经P204萃取除锰-P507镍钴分离- P204萃镍制备镍、钴产品,萃余后的硫酸锂溶液经浓缩后再进行碳酸钠沉锂。     

锂离子电池Li2NixMn1-xSiO4(x=0.4～0.7)正极材料的电化学性能

采用湿化学方法,结合高温固相反应法制备了锂离子电池正极材料Li2NixMn1-xSiO4(x=0.4,0.5,0.6,0.7),以蔗糖为碳源对Li2NixMn1-xSiO4材料进行表面包覆.运用XRD、SEM、循环伏安测试和充放电循环等方法表征了Li2NixMn1-xSiO4的结构与电化学性能.XRD结果表明,Li2NixMn1-xSiO4/C固溶体属于Pmn21空间群结构.制备的Li2Nio.4Mn0.6SiO4/C具有较好的电化学性能,首次循环的充放电容量分别为219.9,132.4 mAh/g,循环20次后的可逆容量为72 mAh/g.     

铝掺杂对高镍无钴LiNi0.95Mn0.05O2正极材料结构与性能的影响

采用固相法合成了铝掺杂的层状高镍无钴LiNi_0.95Mn_0.05O₂正极材料,并利用结构分析方法和电化学测试手段研究了铝掺杂对LiNi_0.95Mn_0.05O₂正极材料晶体结构和电化学性能的影响。结果表明,Al均匀地掺杂到了正极材料二次颗粒体相中,不仅使材料晶胞参数发生了变化,还降低了材料的Li⁺/Ni²⁺混排程度。掺杂1%铝可以提高材料的长循环性能,这归因于掺杂样品中的Al能有效抑制材料在充电过程中的H2→H3相变程度。相比于未掺杂的样品,铝掺杂样品在1C、2.7~4.3 V的测试条件下循环300圈后,其容量保持率提高了11.3%。但Al³⁺的非电化学活性会降低材料的倍率性能。     

镍钴锰酸锂正极材料 LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2的制备方法和研究进展

LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2很好的构成了LiNiO2/LiCoO2/LiMnO2三类材料的固溶体系,兼容了三种材料的优点且弥补了上述材料作为正极材料的不足,是备受欢迎的锂电池正极材料。详细叙述了该正极材料的结构特征和电化学反应特征及近几年国内外对111型镍钴锰酸锂正极材料的研究进展,介绍了固相法,共沉淀法和溶胶凝胶法等方法的原理和特点,并阐述了掺杂和包覆改性对正极材料电化学性能的影响。     

镍钴锰酸锂正极材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的制备方法和研究进展

LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2很好的构成了LiNiO_2/LiCoO_2/LiMnO_2三类材料的固溶体系,兼容了三种材料的优点且弥补了上述材料作为正极材料的不足,是备受欢迎的锂电池正极材料。详细叙述了该正极材料的结构特征和电化学反应特征及近几年国内外对111型镍钴锰酸锂正极材料的研究进展,介绍了固相法、共沉淀法和溶胶凝胶法等方法的原理和特点,并阐述了掺杂和包覆改性对正极材料电化学性能的影响。     

高镍正极材料LiNi0.83Co0.12Mn0.05O2双包覆改性及软包锂离子电池应用研究

对电极材料进行包覆改性,是提升锂离子电池能量密度、循环寿命和安全性等重要特性的有效策略。基于高镍三元正极材料Ni_0.83Co_0.12Mn_0.05O₂（Ni83）,通过纳米ZrO₂和纳米B₂O₃双组分包覆,制备得到了ZB-Ni83材料,并对其材料特性和软包锂离子电池性能进行了研究。ICP-OES元素分析结果表明,ZrO₂和B₂O₃已成功实现包覆,ZB-Ni83材料中锆含量为0.166 4%,硼含量为0.068 9%。XRD和SEM结果表明,ZB-Ni83材料为具有层状结构和良好结晶度的紧密实心二次球形颗粒,该结构有利于提高材料的振实密度及电解液浸润性。采用ZB-Ni83正极材料的软包锂离子电池具有良好的倍率、循环和安全性能。在2 C条件下,ZB-Ni83电芯的比容量为182 mA?h?g^–1、容量保持率为92.6%;在45 ℃高温循环及截止容量保持率85%条件下,ZB-Ni83电芯的循环次数约为1100次,而原始Ni83电芯的循环次数仅为约600次。对ZB-Ni83电芯进行满电130 ℃的热箱实验,结果未发生破裂、冒烟、爆炸、着火等现象。本研究为高镍材料的创新和改进提供了实验参考和可行思路。     

富锂正极材料Li[Li_(0.2)Ni_(0.13)Co_(0.13)Mn_(0.54)]O_2的合成及其电化学性能研究

以过渡金属硫酸盐和一水合氢氧化锂为原料,采用共沉淀-高温固相烧结法制备富锂正极材料Li[Li0.2Ni0.13Co0.13Mn0.54]O2。通过XRD、SEM和电池充放电测试方法考察了产物结构和性能,结果表明:在水浴50℃下控制p H=11合成的前驱体具有很好的分散性,且在950℃下烧结得到了优越的电化学性能;在0.1C(1C=300 m A/g)充放电时,首次放电比容量为258.9 m Ah/g(2.0~4.8 V),首次充放电效率为75.6%;在1C充放电时,首次放电比容量为204.6 m Ah/g,循环10次后放电比容量为179.9 m Ah/g;2C倍率下仍保持了141.4 m Ah/g的放电比容量。     

锂离子电池正极材料层状LiNi1／3Co1／3Mn1／3O2的研究进展

对层状LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的制备方法（如高温固相合成法、溶胶-凝胶法、共沉淀法）进行了重点论述，并讨论了相应的电化学性能、结构特征和目前存在的问题。并对层状LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2正极材料的发展进行了展望。     

富锂锰基材料Li_(1.35)[Ni_(0.35)Mn_(0.65)]O_(2+y)的合成与电化学性能研究

将化学计量比的前驱体Ni0.35Mn0.65(OH)2与Li2CO3均匀混合,采用不同高温段温度合成Li1.35[Ni0.35Mn0.65]O2+y富锂锰基正极材料。对合成的材料进行表征,结果表明:所合成的Li1.35[Ni0.35Mn0.65]O2+y正极材料为均匀的类球形,单颗粒大小均匀;XRD图谱显示材料为层状的α-Na Fe O2结构。将材料组装成CR2016扣式电池,采用蓝电测试仪以12.5 m A/g的电流密度进行充放电测试,2.0~4.8 V之间,最高初始放电比容量为198.0 m Ah/g,首次放电效率为69.7%。     

LiNi0.8Co0.2-xAlxO2正极材料的合成与电化学性能研究

以共沉淀法合成了锂离子电池正极材料LiNi0.8Co0.2-xAlxO2（x=0,0．03,0．05）。对合成的层状材料采用X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）和差示扫描量热分析-热重分析（DSC-TG）进行了结构、形貌和热分析,对LiNi0.8Co0.2-xAlxO2材料以0．2C倍率进行充放电测试,用循环伏安法分析充放电过程中的相变。实验结果表明,掺杂Al后材料的放电容量下降15mAh／g,但相变得到抑制,材料的稳定性和循环性能提高。     

钛和锆共掺杂对单晶LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2正极材料形貌和电化学性能的改进

用共沉淀法和高温固相法合成了单晶LiNi_0.6Co_0.2Mn_0.2-2xTi_xZr_xO₂(x=0.0,0.001,0.002,0.003), 研究了Ti和Zr部分取代Mn对材料结构、电化学性能和Li⁺扩散系数的影响。研究结果表明, 钛和锆共掺杂能进一步增加Li层间距、改善阳离子混合, 从而提高电池容量和倍率性能。半电池循环伏安特性测试表明, 与未掺杂材料相比, Ti和Zr共掺杂的LiNi_0.6Co_0.2Mn_0.2O₂正极材料具有更好的电化学性能。以LiNi_0.6Co_0.2Mn_0.2-2xTi_xZr_xO₂为正极材料制作的扣式电池放电比容量、电荷转移效率和Li⁺扩散系数均随掺杂元素比例x增大而增加。在3.0～4.3 V电压范围内, LiNi_0.6Co_0.2Mn_0.2-2xTi_xZr_xO₂正极材料在x=0.002时, 半电池在1C倍率下的放电比容量达到163.2 mAh/g, 半电池经过1C倍率循环50次后, 放电容量保持率提高到93.2%, 高于未掺杂样品(92.1％)。对循环后电池进行交流阻抗测试, 结果表明, 对过渡金属的部分替代有助于结构内部锂离子扩散和降低电荷转移电阻。     

废旧三元锂电池正极材料的回收再生研究

本研究利用苹果酸作为浸出剂,过氧化氢作为还原剂,对废旧三元锂电池正极材料有价金属进行浸出试验。通过条件实验,确定出最佳浸出条件为：固液比40 g/L,酸浓度1.2 mol/L,温度90 ℃,时间60 min。此时,Co、Mn、Ni、Li的浸出率分别为97.1%、99.8%、96.9%、98.7%。条件实验结果表明温度对浸出率的影响较大,因此,保持其他因素不变,在高压釜中进行了110℃条件下的浸出试验,Co、Mn、Ni、Li的浸出率分别达到了99.81%、99.93%、99.75%、99.95%。浸出液通过补加相应的离子,采用溶胶凝胶法再制备正极材料,对正极材料的结构、形貌、充放电进行了分析。结果表明,该方法再生的正极材料结晶性能好、表面光滑、无明显的团聚现象、充放电性能良好。     

氨法浸出某精矿中低含量镍铜钴的试验研究

以某深度碳还原处理后的镍冶炼渣的磁选精矿为研究对象, 对其组成以及镍、铜和钴在其中的赋存状态进行了检测和分析, 研究了浸出该精矿中铜、镍、钴的可行性。以氨水-碳酸盐缓冲溶液为浸出剂, 氧气为氧化剂, 分别探讨了物料细度、浸出时间、浸出温度、氨水浓度、铵盐浓度和氧气压力对浸出效果的影响, 得出最优浸出工艺为: 物料料度为d₉₀=68 μm, 氨水浓度为3.0 mol/L,碳酸铵浓度为0.5 mol/L, 氧气压力为0.3 MPa, 温度为60 ℃, 浸出时间为120 min。在此条件下, 铜浸出率为62.5%, 镍浸出率为10%, 钴浸出率为65.8%。并以铜为例, 对氨浸试验进行了简要的机理分析。     

石墨烯的制备及其复合导电浆料对LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2锂离子电池性能的影响

通过化学氧化-热还原法制备了高柔韧性、片层少的石墨烯粉体,将其与碳纳米管、炭黑制备出石墨烯复合导电浆料,并分析对比了不同片径的石墨烯复合导电浆料和常规复合导电浆料对LiNi_0.5Co_0.2Mn_0.3O₂锂离子电池性能的影响。结果表明,石墨烯含有丰富的含氧官能团,复配后的石墨烯复合导电浆料在正极材料LiNi_0.5Co_0.2Mn_0.3O₂中可以构建高效的点-线-面结构的三维空间导电网络,其中,D₅₀片径为11.581 μm的石墨烯复合导电浆料电化学性能较为优异,在8C(20 A)大倍率放电条件下容量保持率为104.45%,1C/8C倍率循环200周后电池仍有2 121 mAh的容量,容量保持率为87.90%。     

锂离子电池Li1.2Mn0.56Ni0.16Co0.08O2正极材料的合成及其电化学性能

采用溶胶凝胶法成功制备了锂离子电池Li1.2Mn0.56Ni0.16Co0.08O2正极材料,并采用扫描电子显微镜(SEM)、循环伏安(CV)及充放电等测试研究了该材料的形貌和电化学性能。SEM测试结果表明,合成的Li1.2Mn0.56Ni0.16Co0.08O2粒径约为2μm,呈长片层状结构。CV测试表明,经过首次循环后,Li2MnO3组分得到活化,并转变为具有电化学活性的LiMnO2,并造成了锂离子的不可逆损失。充放电测试表明,在0.2C倍率循环时,Li1.2Mn0.56Ni0.16Co0.08O2材料的首次放电比容量为199.7 mAh.g-1。倍率性能测试表明,在经过36次充放电循环后,仍有很高的容量保持率。     

三元正极材料Li_(1.2)Mn_(0.54)Co_(0.13)Ni_(0.13)O_2的研究现状及展望

<正>极材料Li_(1.2)Mn_(0.54)Co_(0.13)Ni_(0.13)O_2具有高放电容量、高循环稳定性和环保等优点,能很好的满足新能源电动汽车和小型电子产品的使用要求,因此受到高度关注和广泛研究。本文简述了Li_(1.2)Mn_(0.54)Co_(0.13)Ni_(0.13)O_2材料的结构组分、电化学性能以及社会商业价值,总结了该材料制备和改性的方法及特点,并讨论了改性对电化学性能的影响。基于Li_(1.2)Mn_(0.54)Co_(0.13)Ni_(0.13)O_2材料国内外研究现状和应用前景,指出了纳米电极制备、多元结构制备、复合处理改性、复合材料制备、复合方法制备是该材料今后主要的发展方向。