烧结温度对LiNi0.5Co0.3Mn0.2O2物理及其电化学性能的影响

以共沉淀法制备出的球形Ni0.5Co0.3Mn0.2(OH)2为前驱体,以碳酸锂为锂源,通过高温固相法合成了球形LiNi0.5Co0.3Mn0.2O2正极材料。通过热重分析(TGA/DSC)、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、粒度分布、以及电化学性能的测试考查了不同烧结温度对LiNi0.5Co0.3Mn0.2O2的物理性能及电化学性能的影响。结果表明,900℃下烧结得到的LiNi0.5Co0.3Mn0.2O2晶体结构完整、球形形貌规则、粒度分布均匀,并表现出了优异的电化学性能,0.2 C首次放电容量达到了166.7 mA.h/g;1 C首次放电容量为151.6 mA.h/g,20次循环后,容量保持率高达97.9%。     

空气气氛中合成LiNi0.7Co0.3O2及其AA电池电化学性能

采用共沉淀法合成LiNi0.7Co0.3O2正极材料,采用X射线(XRD)和扫描电镜(SEM)表征不同温度下合成的材料,并研究了材料的电化学性能。结果表明:750℃空气气氛下合成的材料的结构较规整和有序度更好,电化学性能最好。4.2V首次放电比容量达到143 mAh/g,100次循环后仍保持在125.4 mAh/g,循环性能优良。     

5V锂离子电池正极材料LiNi0.5Mn1.5O4研究进展

随着锂离子电池的发展应用,高比能量、使用寿命长、安全环保的锂电池,已经成为各种便携式电子产品的首选供电,并已逐步进入我们的生活领域。开发大容量和高电压性能的新型正极材料尤为重要。其中锂离子电池正极材料LiNi0.5Mn1.5O4嵌锂电位高达4.7 V,循环性能好,能量效率高,在手机、电动汽车、航空等领域具有很好的发展前景。综述了近年来LiNi0.5Mn1.5O4的一些制备方法以及电化学性能的研究进展。     

Al2O3包覆LiNi0.5Mn0.5O2的电化学性能

通过溶胶-凝胶法在LiNi0.5Mn0.5O2表面包覆一层Al2O3,采用X射线衍射(XRD),扫描电镜(SEM),恒电流充放电和电化学阻抗谱(EIS)对材料的结构和形貌及电化学性能进行了研究。实验结果表明,经过包覆后,有效地抑制了电解液对正极材料的侵蚀,包覆量为1.0%(质量分数)放电容量略有提高,循环性能也得到明显改善。因此包覆是一种改善LiNi0.5Mn0.5O2材料的电化学性能的有效方法。     

硼高效掺杂LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2正极材料及其性能提升机制

高键能异质原子的高效掺杂是稳定高电压LiNi_0.5Co_0.2Mn_0.3O₂（NCM）三元正极材料并提升其电化学性能的有效策略。借助含硼前体在二次颗粒表面富集及随后高温煅烧强化B³⁺体相扩散的策略,构建了硼离子高效掺杂NCM正极材料（NCM-B）。引入B—O键（键能：809 kJ·mol^-1）抑制了电化学反应过程中晶格氧析出,进而稳定材料的氧离子框架;此外,表面残余的高锂离子导体Li₂O-B₂O₃包覆层可以在一定程度上稳定电极-电解液界面。与改性前NCM相比,改性后的NCM-B正极材料在3.0~4.5 V电压区间的可逆比电容量可以达到193.7 mA·h·g^-1,在10 C大功率下,比电容量仍保持120 mA·h·g^-1（NCM仅为78.2 mA·h·g^-1）。1 C下连续循环100圈后,比电容量保持率从73%提升到90%。表面富集和扩散强化的思想也有望实现其他正极材料的高效掺杂。     

锂离子电池高镍三元正极材料LiNi0.9Co0.05Mn0.05O2的制备与改性

采用La掺杂和固态电解质Li_1.3Al_0.3Ti_1.7(PO4)₃包覆对LiNi_0.9Co_0.05Mn_0.05O₂进行改性,研究掺杂和包覆对LiNi_0.9Co_0.05Mn_0.05O₂结构与性能的影响。结果表明：适量的La掺杂可以降低LiNi_0.9Co_0.05Mn_0.05O₂材料的离子迁移阻抗,提高Li⁺扩散系数,稳定材料的结构,从而提高材料的放电比容量及循环性能,当La掺杂量为0.1 wt%时,首次放电比容量为180.1 mAh·g^-1,经过100次循环后的容量保持率高达93.34%,远高于未掺杂样品的86.20%。Li_1.3Al_0.3Ti_1....     

微波共沉淀法制备锂离子电池正极材料LiNi0.8Co0.2O2

采用微波共沉淀法合成了制备LiNi0.8Co0.2O2的前驱体球形α-Ni0.8Co0.2(OH)2,将其与LiOH·H2O混合,在氧气氛围下,用不同的烧结温度分别烧结10小时获得LiNi0.8Co0.2O2正极材料。用XRD、SEM对所制备的正极材料进行结构和形貌分析,用恒流充放电测试材料的电化学性能。结果表明,烧结温度对材料结构和电化学性能影响较大,所合成材料均具有α-NaFeO2的层状结构,烧结温度越高材料结晶越完善。900℃烧结的LiNi0.8Co0.2O2材料初级颗粒结晶最完善而且其二次团聚粒子的平均粒径最小,其表现出的电化学性能也最好,首次放电容量为189.1mA·h·g-1,首次循环放电效率达到92.5%。30循环后放电容量保持在148 mA·h·g-1,显示出较好的循环稳定性。     

陈化温度对LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2型正极 材料电化学性能的影响

以简单的球磨-干燥-煅烧法,制备了具有稳定α-NaFeO2型层状结构（R-3m空间群）的LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2 型的三元正极材料。通过X射线衍射分析、傅里叶红外光谱、扫描电子显微镜、充放电循环、循环伏安、交流阻抗谱等手段测试了样品的理化性能。研究表明：球磨浆料的陈化温度对样品性能有明显的影响。在0.1C、1C、2C、3C、5C、6C、8C和10C倍率电流和连续充放电下,经过50 ℃陈化浆料制备的亚微米样品的放电容量分别为172.3、161.4、151.5、145.2、136.9、133.2、126.3、121.4 mA·h/g,表现出较好的大倍率电流放电性能。随着循环次数的增加,该样品的锂离子扩散系数和电荷传递阻抗均发生变化。该样品的未循环、充放电循环1次及循环40次样品的锂离子扩散速率分别为1.45×10-16、6.60×10-16、7.92×10-15 cm/s。     

Al2O3包覆LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2锂离子电池正极材料

综述了Al2O3包覆LiNi(1/3)Co(1/3)Mn(1/3)O2锂离子电池正极材料的研究现状与进展,并评述了其制备方法和包覆改性;讨论了包覆改善该正极材料性能的机理;提出了这种正极材料的研发过程中的一些问题并对其未来的发展前景作了展望。     

锂盐用量对Li1.2Mn0.6Ni0.2O2材料电化学性能的影响

以球形前驱体Mn0.6Ni0.2(OH)1.6及碳酸锂为原料,通过高温固相法合成富锂锰基正极材料Li1.2Mn0.6Ni0.2O2。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)对不同锂盐用量条件下得到的Li1.2Mn0.6Ni0.2O2的结构和形貌进行了表征,并对其进行了电化学性能测试。结果表明:当锂盐用量过量4%时,合成的Li1.2Mn0.6Ni0.2O2的晶体结构最完整、球形形貌更规则、电化学性能优异。在0.2 C和1.0 C下首次放电比容量可达250.7、235.2 m A·h/g;1.0 C下循环50次后,容量保持率为86.86%。     

电解液浸泡对锂离子电池正极材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的影响

主要考察了电解液浸泡对Li Ni1/3Co1/3Mn1/3O2粉料的影响,通过扫描电镜(SEM)观察了不同条件下粉体的形貌,采用X射线衍射仪及拉曼光谱仪表征晶体的结构,并将样品组装成电池,比较了不同条件处理下样品的首次放电及倍率性能。结果表明,电解液浸泡对Li Ni1/3Co1/3Mn1/3O2的形貌和晶体结构影响较小,但对粉体的电阻率和电池的容量有较大影响,而且随着浸泡温度的升高,其粉体电阻率和放电比容量均下降。     

Cr掺杂对Li1.2Ni0.2Mn0.6O2结构和电化学性能的影响

采用共沉淀法制备了锂离子电池正极材料Li_1.2Mn_0.6Ni_0.2O₂和Li_1.2Ni_0.18Mn_0.58Cr_0.04O₂,并利用X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）和电化学性能测试对材料的晶体结构、形貌和电化学性能进行了表征。结果表明:掺Cr³⁺后材料的阳离子混排程度降低,层状结构更为规整,电化学性能明显优于Li_1.2Mn_0.6Ni_0.2O₂,其0.2C和1C首次放电容量分别为262.2 mAh/g和241.7 mAh/g,1C倍率下循环50次的容量保持率为95.5%。     

高压LiNi0.5Mn1.5O4的机遇与挑战

阐述了具有尖晶石LiNi0.5Mn1.5O4的晶体结构与合成方法,分析了LiNi0.5Mn1.5O4在高功率锂电池应用中遇到挑战,介绍了纳米化、金属离子掺杂和表面包覆等应对方法。展望了该材料在下一代锂离子电池中的应用前景。     

Li3PO4掺杂的Li(Ni0.5Co0.2Mn0.3)O2锂离子电池正极材料的流变相法合成及电化学性能表征

采用氢氧化物共沉淀法制备了锂离子电池正极材料前驱体(Ni_0.5Co_0.2Mn_0.3)(OH)₂,并用流变相反应法合成了Li₃PO₄掺杂的Li(Ni_0.5Co_0.2Mn_0.3)O₂锂离子电池正极材料。运用X射线粉末衍射和恒电流充放电对产物进行了结构和电化学性能的表征,结果表明Li₃PO₄掺杂的Li(Ni_0.5Co_0.2Mn_0.3)O₂具有标准的层状α-NaFeO₂结构,样品为1 μm左右的片状一次颗粒聚集而成的类球形二次颗粒。掺杂1%(质量分数)Li₃PO₄的Li(Ni_0.5Co_0.2Mn_0.3)O₂锂离子电池在0.1C的倍率下首次放电比容量达到188.6 mA·h·g^-1(2.2～4.6 V vs Li⁺/Li),30次循环后容量保持率为 92.9%。循环伏安、交流阻抗测试表明Li₃PO₄的掺杂可减少充放电过程中电解液和电极之间的电荷传递电阻和锂离子扩散电阻,减小极化作用,从而提升了Li(Ni_0.5Co_0.2Mn_0.3)O₂材料的电化学性能。     

微米级锂离子电池正极材料LiCe0.02Mn1.98O4的制备

采用溶胶-凝胶法制备微米级锂离子电池正极材料LiCe0.02Mn1.98O4,并用扫描电子显微镜(SEM)、能谱、X衍射、红外光谱等表征手段进行分析,结果表明已成功制得微米级锂离子电池正极材料LiCe0.02Mn1.98O4。     

正极材料LiNi_(0.7)Co_(0.3)O_2合成条件及电化学性能研究

采用溶胶凝胶法制备了LiNi0.7Co0.3O2。结果表明,煅烧温度为800℃、时间为12 h、Li/(Ni+Co)=1.05的正极材料LiNi0.7Co0.3O2具有α-NaFeO2型的六方晶体结构,在0.1 C下,首次充放电比容量分别为218.0 mAh/g和190.2 mAh/g,首次充放电效率为87.2%,经过20次循环仍有171.5 mAh/g,容量保持率为90.3%。     

一步固相法合成Li1.2Ni0.13Co0.13Mn0.54O2正极材料的工艺优化

以球形前驱体Ni0.13Co0.13Mn0.54(OH)0.8以及Li2CO3为原料,用正交实验方法优化一步固相法制备Li1.2Ni0.133Co0.133Mn0.534O2正极材料的合成工艺,考察焙烧温度、焙烧时间以及锂盐过量分数等因素对材料电化学性能的影响,得到最佳工艺组合:焙烧温度850℃;焙烧时间18 h;锂盐过量分数2%。按最佳工艺合成的样品0.2 C、1 C首次放电容量分别为262.6 mAh/g和234.6mAh/g,且表现出良好的循环稳定性。     

回火温度对LiNi0.5Mn1.5O4结构、形貌及电化学性能的影响

以LiNO₃、Ni(NO₃)₂·6H₂O、Mn(NO₃)₂为主要原料,尿素作燃料,采用低温燃烧法合成了亚微米级、电化学性能良好、单晶形貌的5 V锂离子电池正极材料LiNi_0.5Mn_1.5O₄。考察了不同回火温度对所合成产物的结构、形貌和电化学性能的影响,并通过X射线衍射、扫描电镜和充放电实验对不同回火温度下合成的产物进行了表征。实验结果表明,在不同回火温度得到的样品均具有尖晶石结构。但是在回火温度为800℃和900℃下合成的样品产生了较多的杂质相,随着回火温度的升高,合成产物的结晶度逐渐提高,粒径逐渐增大。在回火温度为850℃得到的样品成清晰的八面体外形,结晶良好,粒径适中,在3.5～4.9 V内0.1 C倍率下首次放电容量最高,30次循环后其容量保持率最好,其电化学性能最好。     

制备方法对Li1.2Ni0.17Co0.07Mn0.56O2富锂正极材料电化学性能的影响

采用喷雾干燥法、共沉淀法、固相法3种方法制备化学计量式为Li1.2Ni0.17Co0.07Mn0.56O2的锂离子电池富锂正极材料。电化学测试表明,喷雾干燥法制备的材料电化学性能最好,0.1 C充放电首圈脱锂和嵌锂容量分别为283.9 mA/(h?g)和231.7 mA/(h?g)。与共沉淀法和固相法相比较,喷雾干燥法制备的材料1 C倍率充放电时表现出良好的循环稳定性,50次循环后容量没有衰减,仍为153.4 mA/(h?g),共沉淀法和固相法制备的材料50次循环放电容量分别为133.5 mA/(h?g)和123.6 mA/(h?g)。ICP分析结果指出,喷雾干燥法制备的电极材料元素比例最符合初始的Li1.2Ni0.17Co0.07Mn0.56O2设计配比。而且喷雾干燥法制备的材料颗粒更为细小均匀,有利于提高材料的电化学性能。