Li(Ni,Co,Mn)O_2合成过程中的结构变化

根据Li(Ni,Co,Mn)O2晶体中Li+和Ni2+的阳离子混排占位模型进行模拟计算,建立了(I003/I104)1/2、(I101/I012)1/2(、I101/I104)1/2等特征衍射线强度比与混排占位参数x的线性方程式。结合实验测得的X-射线衍射谱和混排占位模型研究了Li(Ni,Co,Mn)O2合成过程中的结构演变过程。     

富锂材料0.6Li[Li_(1/3)Mn_(2/3)]O_2-0.4LiMO_2的制备及其电化学性能

通过共沉淀法制备得到不同钴镍锰比例的M(OH)2(M=Ni,Mn,Co)前驱体,经配锂焙烧合成富锂锰基锂离子电池正极材料0.6Li[Li1/3Mn2/3]O2-0.4LiMO2。XRD测试结果表明材料具有α-NaFeO2层状晶体结构,SEM结果显示材料粒径在200~400nm。当Ni∶Mn∶Co=5∶2∶3,得到的富锂锰基氧化物0.6Li[Li1/3Mn2/3]O2-0.4Li(Ni0.5Mn0.2Co0.3)O2材料在2.0~4.6V范围内,表现出优良的循环性能,循环30次后,容量保持率为92.8%。     

草酸盐共沉淀法制备Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)O2-xFx正极材料及电化学性能

采用草酸盐共沉淀法合成了锂离子电池用Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)O2-xFx(x=0,0.03,0.05,0.1)粉末材料,考察了掺杂氟对Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)O2结构与性能的影响。采用XRD、SEM和电池充放电循环测试方法等表征了Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)O2-xFx材料的结构与性能。结构表明,950℃焙烧10h制备的Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)O1.97F0.03材料具有较好的层状结构与综合电化学性能,阳离子混合度小、六角晶格有序性高,颗粒的平均粒径为2～3μm。I003/I104为1.29,R值为0.42,首次放电容量为141.7mA·h/g(2.8～4.2V,0.2C倍率),首次充放电容量效率为82.4%,0.2C倍率循环30次后的放电容量为首次放电容量的95.6%。     

Li_(1.2)Mn_(0.54)Co_(0.13)Ni_(0.13)O_2@V_2O_5核壳复合材料的制备及其电化学性能

采用溶胶-凝胶技术在富锂锰基固溶体Li1.2Mn0.54Co0.13Ni0.13O2表面包覆V2O5,制备了Li1.2Mn0.54Co0.13Ni0.13O2@V2O5核壳复合材料。通过扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)观察其形貌,X射线衍射(XRD)分析确定其结构。结果显示,结晶态的V2O5均匀包覆在类球形Li1.2Mn0.54Co0.13Ni0.13O2颗粒表面,Li1.2Mn0.54Co0.13Ni0.13O2材料的晶体结构在包覆前后保持不变。X射线光电子能谱(XPS)分析结果表明,该核壳复合材料首次充电时,锂离子嵌入V2O5包覆层。电化学测试结果表明,表面包覆15%V2O5的核壳复合材料具有最佳的电化学性能:0.1C倍率下放电比容量为276 mAh/g,首次充放电库仑效率达到94%,50次循环后容量保持率达89%。     

新型三元锂离子正极材料Li_2Ru_(1/3)Co_(1/3)M_(1/3)O_3的合成及其电化学性能

利用高温固相反应法制备了新型三元锂离子电池正极材料Li2Ru1/3Co1/3M1/3O3(M=Mn、Ni、Fe)。通过X射线衍射技术和电化学性能测试对Li2Ru1/3Co1/3M1/3O3的微观结构及其电化学性能进行了表征。研究结果表明,Li2Ru1/3Co1/3Ni1/3O3和Li2Ru1/3Co1/3Fe1/3O3为六方层状结构,空间群为R-3M,而Li2Ru1/3Co1/3Mn1/3O3保持了单斜结构;电化学性能测试表明Li2Ru1/3Co1/3Mn1/3O3的电化学性能优于掺杂Fe和Ni的三元材料,该材料具有良好的循环性能,在电流密度为16 m A/g情况下,首次充电容量达到190 m Ah/g,首次放电容量为171 m Ah/g,50次循环后容量保持率为98%。     

锂离子电池正极材料Li1.07Ni0.4Mn0.53O2的合成及电化学性能

采用氢氧化物共沉淀法制备出Ni0.43Mn0.57(OH)2前驱体,与Li2CO3混合制备了锂离子电池正极材料Li1.07Ni0.4Mn0.53O2,利用SEM、XRD对所得试样的形貌和晶体结构进行了表征,并研究了材料的电化学性能。结果表明:950℃下保温16h所得Li1.07Ni0.4Mn0.53O2具有良好的倍率性能和循环稳定性,2.75~4.2V、90mA/g(0.5C)下Li1.07Ni0.4Mn0.53O2的首次放电比容量达到127.11mAh/g,100次循环后容量保持率为98.99%。     

工艺条件对层状Li（Ni1／3Co1／3Mn1／3）O2的结构及电化学性能的影响

采用共沉淀法合成了均匀的N1/3Co1/3Mn1/3（OH）2前驱体，通过配锂煅烧制备出结晶良好的层状Li（Ni1／3Co1／3Mn1／3）O2正极材料。讨论了反应条件（如pH值、氨水浓度及烧结温度）对材料结构及性能的影响，确定了最佳的共沉淀反应合成工艺条件。应用XRD、SEM分析材料的组成及结构特点，采用电化学分析方法表征材料的性能。XRD结果表明，采用共沉淀法合成了结晶良好的层状Li（Ni1／3Co1／3Mn1／3）O2正极材料，且阳离子混排程度较小。SEM分析表明，合成的正极材料粒度均匀，形貌为球形。电化学测试结果表明，所合成的材料具有良好的电化学性能和循环性能，首次放电容量为162．32mAh／g（2.8-4.3V），循环100次后的可逆容量保持率达到90.23％。     

锂电池正极材料LiNi_(0.8)Co_(0.2)O_2的制备

用固相烧结合成方法合成了Li离子电池用正极材料LiNi0.8Co0.2O2,试验分析了合成温度、时间、预处理方式和Li/(Ni+Co)摩尔比等因素对产物的结构和性能的影响。通过严格控制各影响因素,制得LiNi0.8Co0.2O2正极材料,其松装密度大于2.0g/cm3,首次放电容量大于160mAh/g。     

层状正极材料Li[Li0.2Mn0.54Ni0.13Co0.13-xAlx]O2的合成及其电化学性能研究

采用溶胶-凝胶法合成层状正极材料Li[Li0.2Mn0.54Ni0.13Co0.13-xAlx]O2(x=0,0.05,0.13)。用X射线衍射(XRD)、循环伏安(CV)和充放电测试等手段对产物的结构及电化学性能进行了表征。结果表明:采用溶胶-凝胶法在900℃空气氛围下煅烧12h制备的Li[Li0.2Mn0.54Ni0.13Co0.08Al0.05]O2晶型较好,具有α-NaFeO2型层状结构。室温,2.0～4.8V下,0.1C倍率下最高放电比容量达到268.3mAh/g,0.2C倍率下循环50次后比容量依然高达238.1mAh/g,具有良好的电化学性能。     

高密度正极材料Li[Li_(0.2)Mn_(0.44)Ni_(0.18)Co_(0.18)]O_2的制备及其结构与性能

用共沉淀法结合高温固相法制备了Li[Li0.2Mn0.44Ni0.18Co0.18]O2锂离子电池用富锂正极材料。用XRD结合Rietveld精修、SEM和电化学测试等对材料的结构和性能进行了研究。结果表明:该材料具有良好的α-NaFeO2型层状结构,其中,Li和Ni、Co、Mn共同随机占据3b位;3a位的Li+和3b位的Ni 2+约3%发生混排,互相占位;该材料的振实密度高、比表面积小;首次放电容量可达187.3mAh/g,0.5C倍率下,经20次循环后材料的容量保持率为72%。     

锂离子电池富锂正极材料Li[Li0.2Ni0.16Mn0.56Co0.06Al0.02]O2的合成和电化学性能

用溶胶-凝胶法首次合成了富锂正极材料Li[Li0.2Ni0.16Mn0.56Co0.06Al0.02]O2,它可以看成是Li[Li1/3Mn2/3]O2和LiNi0.4Mn0.4Co0.15Al0.05O2形成的固溶体。XRD测试表明该材料具有ɑ-NaFeO2层状结构,用SEM观察材料粒径为100nm左右。充放电测试得到,材料在2～4.8V范围内,0.1C的电流下,20℃时,首次放电比容量达221.8mAh/g,库伦效率为85.3%;55℃时,首次放电比容量达281.7mAh/g,库伦效率为93.0%;且该材料具有很好的循环稳定性及优良的倍率性能。通过循环伏安测试分析了该材料的充放电机理。     

三洋电机新型锂电池 改变正极材料容量提高10％

三洋电机日前宣布，已于2004年10月开始量产电池容量比该公司老产品提高10％的方形锂离子充电电池“UF553436T”，于2004年11月投放市场。正极材料由此前的LiCoO2改成了由LiCoO2与Li(Ni—Mn—Co)O2混合而成的材料。     

微量CNTs包覆对LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2正极材料电化学性能的影响

利用高温固相法制备LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2正极材料,通过混酸处理和离心过滤CNTs以得到单壁碳纳米管(SWCNTs),再添加分散剂二甲基甲酰胺(DMF)后与LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2混合,利用超声分散与喷雾干燥法将不同量的CNTs均匀包覆在LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2正极材料的表面。CNTs/LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2复合材料通过SEM、XRD以及电化学测试系统进行表征和测试。结果表明CNTs包覆量为0.5%(质量分数)的CNTs/LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2复合材料性能最佳。在0.1,5C下的首次放电比容量分别为215.59,175.78mAh·g^-1。在0.1C下充电、大倍率5C下放电,CNTs/LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2复合材料仍能保持首次放电容量的81.54%,比纯的LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2提高了10.48%。在1C倍率下循环100次其容量保持率可达93.02%,比纯的LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2提升了15.42%。     

锂离子电池正极材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的合成及性能研究

以氢氧化钠为沉淀剂,采用共沉淀法合成了Ni1/3Co1/3Mn1/3(OH)2前驱体,前驱体和LiOH·H2O充分混合高温烧结制备了锂离子电池正极材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2.采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和电化学性能测试对LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2正极材料的结构、微观形貌及电化学性能进行了表征.XRD结果表明,所合成的LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2物相单一无杂相,具有标准的α-NaFeO2型层状结构.SEM测试显示,颗粒粒度均一,粒径大约在0.5μm,粒径分布窄.以20mA/g电流密度放电,充放电电压在2.8～4.4 V之间,首次放电比容量达到181mAh/g,80次循环之后放电比容量仍然保持在172mAh/g;循环伏安测试显示,LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2反应中主要是Ni2 /Ni4 、Co3 /Co4 2个电对在起作用,锰的价态保持不变,起到支撑结构的作用.     

富锂型锂离子电池正极材料的合成及性能研究

以LiAc·2H2O、Mn(Ac)2·4H2O、Ni(Ac)2·4H2O为原料,采用水溶液法合成锂离子电池正极材料LiNi0.5Mn0.5O2和Li1.2Ni0.3Mn0.5O2。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)对所得样品的结构和形貌进行表征,并测试了该材料的电化学性能。结果表明,样品LiNi0.5Mn0.5O2首次放电比容量能达到125.6mAh/g,经过30周循环以后,放电比容量为111.2mAh/g,容量保持率为96.2%;而富锂样品Li1.2Ni0.3Mn0.5O2首次放电比容量能达到187.2mAh/g,经过30周循环以后放电比容量为184.5mAh/g,容量保持率为98.6%,远高于富锂前样品。另外,富锂后的样品Li1.2Ni0.3Mn0.5O2倍率性能优于富锂前。     

Al2O3包覆锂离子电池正极材料LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2的改性研究

采用氢氧化物共沉淀法合成LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2正极材料,对产物进行X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)及电化学性能分析,结果表明,LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2在0.5C下的循环性能和倍率性能较差,100次循环后,Li+的嵌入/脱嵌的界面阻抗(Rf)和电荷转移阻抗(Rct)迅速增加,极化增大。为改善其电化学性能,以尿素为沉淀剂,采用均匀沉淀法,在LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2表面包覆不同比例Al2O3包覆层,研究其对LiNi0.8-Co0.1Mn0.1O2电化学性能的影响。在所有的样品中,1%Al2O3包覆LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2具有最优的六方晶型α-NaFeO2层状结构和最低的阳离子混排度。SEM和TEM图表明无定形透明多孔Al2O3包覆层均匀地包覆在LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2表面。与纯相相比,1%Al2O3包覆LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2具有较好的电化学性能,包括相对较高的首次放电容量189.56mAh·g-1、最高的首次库伦效率87.95%、较好的循环性能和倍率性能。循环伏安(CV)和电化学阻抗(EIS)结果表明,LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2电化学性能得到提高是由于Al2O3包覆层可以抑制电解液与正极副反应的发生,从而减小循环过程中界面阻抗值和电荷转移阻抗值的增大。     

Cr-F掺杂对LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2电化学性能的影响

高温固相法制备正极材料Li1.1(Ni1/3Co1/3Mn1/3)1-xCrxO2-yFy,用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对材料的结构和形貌进行表征,用恒电流充放电测试系统测试材料的电化学性能。结果表明:合成的Li1.1(Ni1/3Co1/3Mn1/3)0.95Cr0.05O1.96F0.04样品具有典型的空间群为R-3m的六方层状α-NaFeO2结构,且结构完整,阳离子混排程度较低,颗粒大小分布比较均匀。该样品在0.1C放电倍率和2.6~4.6V电压范围的首次放电比容量为187.4mAh/g,保持率为90.34%,表现出良好的循环性能。     

Li1.104Mn0.56Ni0.24O2富锂锰基材料Al3+掺杂研究

针对富锂锰基材料容量保持率不高,倍率性能不好等问题,以Al2O3作为Al源,通过高温固相法制备A13+掺杂的Li1.104-3xAlxMn0.56Ni0.24O2（0≤x≤0.01）正极材料。XRD结果表明掺杂的Al3+成功代替部分Li+进入到富锂锰基正极材料的晶格中。电化学性能测试表明A13+掺杂抑制了Li1.104Mn0.56Ni0.24O2材料在循环过程中电压衰减,同时提高了它的循环性能和倍率性能。Li1.0965Al0.0025Mn0.56Ni0.24O2材料在0.2 C电流密度下循环100次后,放电比容量为234.42 mA·h/g,其容量保持率高达86.32%,而未掺杂的Li1.104Mn0.56Ni0.24O2材料容量保持率仅为67.27%。     

氢氧化物共沉淀法合成LiNi_(0.4)Co_(0.2)Mn_(0.4)O_2及其性能研究

以氢氧化物共沉淀法合成了Ni0.4Co0.2Mn0.4(OH)2前驱体,然后以Ni0.4Co0.2Mn0.4(OH)2和LiOH为原料,合成出了层状结构的锂离子电池正极材料LiNi0.4Co0.2Mn0.4O2.通过XRD、SEM和电化学测试对LiNi0.4Co0.2Mn0.4O2材料的结构、形貌及电化学性能进行了测试和表征.结果表明,800℃烧结12h合成的样品粒度大小分布比较均匀,以0.2C充放电,其首次放电容量为148mAh·g-1,循环30次后容量为136mAh·g-1.     

锂离子电池正极材料Li[Ni_(0.92)Co_(0.04)Mn_(0.04)]O_2的合成新方法

采用溶胶-凝胶法在球形Ni(OH)2颗粒表面包覆钴、锰氧化物,合成了核壳结构的镍钴锰酸锂复合正极材料Li[Ni0.92Co0.04Mn0.04]O2。用X射线衍射、扫描电镜、恒电流充放电测试等方法对材料的结构、表观形貌及电化学性能进行了表征。结果表明,与镍酸锂材料相比,该镍酸锂复合正极材料表现出了较高的比容量,较好的循环稳定性及更好的安全性。