Cr~(3+)掺杂LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4材料的制备及性能

采用高温固相法合成了Cr~(3+)掺杂的LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4正极材料,研究了掺杂量对材料物理性能和电化学性能的影响。利用XRD、SEM对材料的结构和形貌进行了表征。结果显示,样品具有棱边清晰的尖晶石形貌。讨论了不同Cr~(3+)掺杂量对LiCrxNi_(0.5-0.5x)Mn_(1.5-0.5x)O_4(x=0,0.05,0.1,0.15,0.2)正极材料性能的影响。充放电测试、循环伏安和交流阻抗测试结果表明:当Cr~(3+)的掺杂量为x=0.1时(LiCr_(0.1)Ni_(0.45)Mn_(1.45)O_4)正极材料的性能最好,0.1、0.5、1、2及5 C的首次放电比容量依次为131.54、126.84、121.28、116.49和96.82 mAh·g~(-1),1 C倍率下循环50次,容量保持率仍为96.5%。     

尖晶石LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4中掺杂Fe的作用机理

利用湿化学法结合固相反应法制备了尖晶石LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4和掺杂Fe的LiNi_(0.45)Fe_(0.1)Mn_(1.45)O_4材料,从晶体结构、表面形貌、充放电曲线特点、倍率性能等方面比较了掺杂Fe以后对材料的影响,并结合热重实验,通过测试失重量,进而分析了材料中的氧缺陷含量,推导出掺杂Fe的作用机理:尖晶石LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4材料中掺杂Fe元素,能够使材料晶体中保持一定的氧缺陷,从而使得材料含有一定量的Mn~(3+),提高了材料充放电倍率性能。     

循环性能改善的La改性锂离子电池材料LiNi_(0.8-x)Co_(0.1)Mn_(0.1)La_xO_2（英文）

结合共沉淀法和高温固相法合成了一系列La掺杂的层状氧化物正极材料LiNi_(0.8-x)Co_(0.1)Mn_(0.1)La_xO_2(x=0,0.01,0.03),研究La对LiNi_(0.8)Co_(0.1)Mn_(0.1)O_2材料的影响。通过XRD数据观察到了La_2Li_(0.5)Co_(0.5)O_4 相的生成,通过Rietveld精修软件计算了第二相的含量。电化学性能测试结果表明La掺杂之后材料的循环稳定性从74.3%上升到95.2%,而首次比容量从202 mA·h/g降低到了192 mA·h/g,循环稳定性的提高可以归因于新相的产生一方面消耗了材料中的杂质,另一方面粘附在颗粒表面保护材料不受电解液的腐蚀。CV测试结果表明与未掺杂的材料相比,掺杂后的样品电化学可逆性更好。     

高压实密度LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2正极材料的制备及性能

将Ni_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)(OH)_2前驱体、碳酸锂与H_3BO_3按一定配比高效混合,采用固相烧结法制备高压实密度LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2粉体正极材料,探讨H_3BO_3添加量对正极材料物理性能、极片压实密度及电化学性能的影响。使用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)表征材料的物理性能,将正极材料制作成软包装全电池,并对其电化学性能进行测试。结果表明:H_3BO_3具有助熔作用;能增加一次粉体正极材料颗粒的粒径,并提高颗粒致密度,对正极材料的晶体结构没有影响,但对正极材料粒径、pH、比表面积及振实密度等产生影响。将H_3BO_3添加量为0.6%(质量分数)时制备的LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2正极材料制成正极片后,其极限压实密度最高达到3.9 g/cm~3;与采用常规LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2正极材料制成的正极片(压实密度≤3.5 g/cm~3)相比,其体积能量密度提高约11.4%;0.5C首次放电比容量为153.64(mA·h)/g,1C循环首次放电比容量为152.22(mA.h)/g,100次循环容量保持率为96.99%,其综合电化学性能优于常规LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2正极材料的。     

升温速率对高电压正极材料LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4晶粒形貌及电化学性能的影响

采用低温固相法合成LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4正极材料,考察升温速率对LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4正极材料结构、晶粒尺寸和形貌以及电化学性能的影响。结果表明:升温速率对LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4正极材料的晶粒形貌和电化学性能有重要的影响。当升温速率为10℃/min时,LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4的晶粒尺寸较小,形貌不规则,电化学性能不理想;当提高升温速率到20℃/min时,LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4的晶粒尺寸变大,同时大部分的晶粒形貌变成规则的八面体状,样品不仅容量高而且具有非常优异的倍率性能;当继续提高升温速率到30℃/min时,样品的晶粒尺寸基本不变,但表面出现破碎,破坏了晶粒八面体的完整性,样品的容量和倍率性能降低。因此,在低温固相合成时,升温速率控制是一种调控LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4正极材料晶粒形貌和电化学性能非常简单而有效的方法。     

过锂量对富锂锰基正极材料Li1.2xNi0.1Co0.2Mn0.5O2结构与电化学性能的影响

采用流变相法合成得到Li_(1.2+x)Ni_(0.1)Co_(0.2)Mn_(0.05)O_2(x=0, 0.036, 0.060, 0.096),探讨过锂量对结构和电化学性能的影响。X射线衍射(XRD)对样品进行结构分析证明所有样品具有典型的α-NaFeO_2结构和较小的阳离子混排度。扫描电镜(SEM)对样品进行表征证明不同过锂量的材料,颗粒相对均匀,表面光滑。电化学性能测试结果表明:最佳过锂量为x=0.036时,正极材料Li_(1.236)Ni_(0.1)Co_(0.2)Mn_(0.5)O_2在0.05C、2～4.8V测试条件下进行电化学性能测试,25和55℃下该材料初始放电容量分别为215.3和297.1 mAh·g-1,首次库伦效率分别为66.6%和84.6%,0.2 C下循环50次后容量保持率分别为89.0%和87.8%,且x=0.036时该材料具有最佳的倍率性能。     

Na~+掺杂对锂离子电池正极材料LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4晶体结构和电化学性能的影响（英文）

采用简单固相法制备LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4及Na~+掺杂的Li_(0.95)Na_(0.05)Ni_(0.5)Mn_(1.5)O_4正极材料,研究Na~+掺杂对LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4材料晶体结构和电化学性能的影响。分别采用XRD、SEM、FT-IR、CV、EIS和恒流充放电测试对样品进行表征。结果表明,未掺杂和Na~+掺杂样品均为由八面体一次颗粒组成的二次团聚体颗粒,Na~+掺杂在一定程度上减小了一次颗粒尺寸。Na~+掺杂可有效抑制Li_xNi_(1-x)O杂相的生成,提高Ni/Mn无序度,降低电荷转移阻抗,加快锂离子扩散,从而提高材料的倍率性能。但是,掺杂的Na~+倾向占据锂离子的8a位置,从而迫使相同数量的锂离子占据16d八面体位置,这使尖晶石结构变得不稳定,因此,Na~+掺杂并没有改善Li Ni_(0.5)Mn_(1.5)O_4材料的循环稳定性。     

锂离子电池正极材料LiNi_(0.8)Co_(0.1)Mn_(0.1)O_2及其前驱体的制备和性能（英文）

通过共沉淀法在体积为1L的简易烧杯中合成具有球形形貌的层状前驱体Ni_(0.8)Co_(0.1)Mn_(0.1)(OH)_2。探讨合成过程中影响因素,包括络合剂用量、搅拌速度和反应温度对产物形貌和性能的影响。通过高温烧结前驱体合成LiNi_(0.8)Co_(0.1)Mn_(0.1)O_2材料。用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)对材料的形貌和晶体结构进行表征,通过充放电测试、交流阻抗和循环伏安法研究材料的电化学性能。在2.8-4.3V电压范围内,合成的LiNi_(0.8)Co_(0.1)Mn_(0.1)O_2在0.1C和1C倍率下的首次放电容量分别为199和170 mA·h/g。在1C下循环80次后,其容量保持率为92%,表明这是一种具有良好应用前景的锂离子电池正极材料。     

氧化钇包覆LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2的结构和电化学性能

以氧化钇溶胶为包覆前驱物,利用氧化钇和正极材料表面带电状态不同制备氧化钇包覆LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)及电化学测试等手段对LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2包覆前后的物相结构、表面形貌及电化学性能进行研究。结果表明:氧化钇包覆并未影响LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2的晶体结构,氧化钇以颗粒状分布在正极材料表面,氧化钇包覆层厚度在15~25nm,氧化钇在正极材料表面分布比较均匀。与未包覆LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2相比,氧化钇包覆后,材料在高电压下的循环稳定性有所提高,最佳包覆量为0.4%。氧化钇包覆有效降低材料在充放电过程中的极化和电荷转移电阻。     

循环性能改善的F-Mg共改性LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2-y)Mg_yO_(2-z)F_z锂离子电池材料（英文）

结合共沉淀法和球磨辅助下的高温固相法,合成层状氧化物正极材料Li[Ni_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2-y)Mg_y]O_(2-z)F_z(0≤y≤0.12,0≤z≤0.08),探究F-Mg掺杂对LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_2材料的影响。与以往的研究相比,这种掺杂处理在首次库仑效率和循环性能方面的电化学性能得到实质改善。在充放电倍率为0.2C和电压范围为2.8~4.4 V的条件下,Li[Ni_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.11)Mg_(0.09)]O_(1.96)F_(0.04)的首次放电比容量和库伦效率分别为189.7 m A·h/g和98.6%,100次循环后容量保持率为96.3%。电化学阻抗谱(EIS)结果表明,Mg-F掺杂降低了电荷转移电阻,从而提高了反应动力学,这是材料具有更高倍率性能的主要原因。由于Li[Ni_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.11)Mg_(0.09)]O_(1.96)F_(0.04)具有优异的电化学性能,被看作是很有前景的新型锂离子电池正极材料。