锂离子电池正极材料LiNi0.5Mn1.5O4的固相法制备及性能研究

以Ni(CH3COO)2·4H2O和Mn(CH3COO)2·4H2O为原料,分别在400、500℃分解3、7h得到镍锰复合氧化物前驱体,再与锂源Li2CO3混匀,在800℃煅烧12h,600℃退火24h得到LiNi0.5Mn1.5O4正极材料。XRD、SEM、EIS和恒流充放电测试结果表明,在400℃、7h制备的前驱体与Li2CO3合成的LiNi0.5Mn1.5O4性能最佳。室温下以0.1C倍率充放电,首次放电比容量达到141.5mAh/g,循环30次后容量保持率为98.55%;以1C倍率充放电,首次放电比容量为120.34mAh/g,循环30次后放电比容量为112.09mAh/g。     

以Ni-Mn水滑石为前驱体制备LiNi_(0.5)Mn_(0.5)O_2及锂过量对其性能的影响

以共沉淀法制得的前驱体与LiOH混合,在空气中800℃烧结12h得层状结构正极材料LiNi0.5Mn0.5O2X射线衍射结果表明,前驱体为层状镍锰水滑石结构;各LiNi0.5Mn0.5O2样品结晶完整但均有少量Li2MnO3杂质,且锂过量25%还有不明杂质生成.扫描电镜分析表明:前驱体为多孔隙的蜂窝结构;随着掺锂量的增加,LiNi0.5Mn0.5O2样品团聚加剧.电化学测试结果表明:在2.5～4.5V范围内,锂过量10%所合成样品首次放电容量最高,达181.2mAh/g;锂过量20%所合成样品循环性能最好,首次放电容量为172.8mAh/g,循环30次容量保持率为97.7%.     

锂离子电池正极材料LiNi0.5Mn1.5O4的固相法制备及性能研究

以Ni(CH3COO)2·4H2O和Mn(CH3COO)2·4H2O为原料,分别在400、500℃分解3、7h得到镍锰复合氧化物前驱体,再与锂源Li2CO3混 匀,在800℃煅 烧12h,600℃退 火24h得 到LiNi0.5Mn1.5O4正极材料。XRD、SEM、EIS和恒流充放电 测 试 结 果 表 明,在400℃、7h制 备 的 前 驱 体 与Li2CO3合成的LiNi0.5Mn1.5O4性能最佳。室温下以0.1C倍率充放电,首次放电比容量达到141.5mAh/g,循环30次后容量保持率为98.55%;以1C倍率充放电,首次放电比容量为120.34mAh/g,循环30次后放电比容量为112.09mAh/g。     

掺杂Fe3+对高电压正极材料LiNi0.5Mn1.5O4结构和性能的影响

以Li2CO3、MnO2、NiO、FeC2O4·2H2O为原料,用高温固相法合成了尖晶石结构的LiNi0.5Mn1.5O4/LiNi0.5Mn1.45Fe0.05O4锂离子电池正极材料;并对合成的样品进行XRD、SEM及电化学性能测试。结果表明:引入Fe3+可以提高材料的结构稳定性,并且改善了材料的导电性,一定程度上减缓材料的容量衰减,LiNi0.5Mn1.45Fe0.05O4表现出较好的电化学性能,0.2C倍率下经20次充放电循环,未掺杂样品与掺杂样品的放电比容量分别为115.4mAh/g和120.1mAh/g,容量保持率由92.1%提高到96.5%。     

锂离子电池正极材料LiNi0.5Mn1.5O4的制备及性能研究

以Li(CH3COO).2H2O、Ni(CH3COO)2.4H2O、Mn(CH3COO)2.4H2O和H2C2O4.2H2O为原料,聚乙二醇20000为分散剂,采用化学合成法制备了具有立方尖晶石结构的锂离子电池正极材料LiNi0.5Mn1.5O4。通过XRD、SEM和充放电测试对样品进行表征。850℃下焙烧制备的LiNi0.5Mn1.5O4样品电化学性能最佳,在3.5～4.9V电压范围内以0.2、0.5、1、2和5C充放电,其首次放电比容量分别为132.9、117.3、111.2、104.8和91mAh/g,20次循环后容量保持率分别为93.2%、98.9%、97.4%、97.3%和95.5%。     

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。     

混料工艺对固相法合成LiNi0.5Mn1.5O4电化学性能的影响

以Li2CO3、MnO2、NiO为原料,用固相法合成了5V尖晶石结构的LiNin5Mn1.5O4正极材料;并对合成的样品进行XRD、SEM及电化学性能测试,研究不同混料工艺对固相法合成的高电压正极材料LiNi0.Mn1.5O4电化学性能的影响.结果表明:采用高速球磨混料方式易获得具有优异电化学性能的样品;球磨时间一定,随着球磨转速增加,合成样品的比容量呈先增加后减小的趋势:转速为350r/min时合成的LiNi0.5Mn1.5O4的电化学性能最佳,0.2C倍率下,首次放电比容量为125.3mAh/g,100次充放电循环后放电比容量为118.7 mAh/g,容量保持率为94.7％.     

锂离子电池正极材料LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2的合成及性能

采用氢氧化物共沉淀法合成了LiNi1/3Co1/3Mn1/3(OH)2前驱体,然后以Ni1/3Co1/3Mn1/3(OH)2和LiOH·H2O为原料,合成出了层状锂离子电池正极材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2.通过XRD、SEM和电化学测试对LiNi1/3-Co1/3Mn1/3O2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所合成的样品粒度大小分布比较均匀,该材料以0.2C充放电,其首次放电容量为150mAh·g-1,循环30次后容量为137mAh·g-1.     

钴镍掺杂锰酸锂的电化学性能研究

采用固相烧结法分别制备了钴掺杂和镍掺杂锰酸锂锂离子电池正极材料,同时制备了纯相锰酸锂进行比较.用电感耦合等离子发射光谱仪、X射线衍射仪、电子扫描电镜和电池性能测试系统对产物的组成、结构特征、微观表面形貌和恒流充放电性能进行了表征.结果表明:所制备的掺杂锰酸锂LiMn0.9 Ni0.1O2、LiMn0.9 Co0.1O2的结晶度高,无杂质相,材料颗粒的粒径均匀、表面光滑;首次放电比容量分别为114.7mAh/g和110.8mAh/g(0.5mA/cm,2.8~4.4V,vs.Li+/Li);50次循环后,放电比容量为107.2mAh/g和103.3mAh/g,50次循环比容量保持率分别达到94.1%和95.4%.     

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%。     

碳酸盐溶胶-凝胶法制备锂离子电池正极材料LiNi0.5Mn1.5O4

以聚丙烯酸和碳酸盐(Li:Ni:Mn＝1.05:0.5:1.5)为主要原料,用溶胶-凝胶法合成了LiNi0.5Mn1.5O4.用X射线衍射、DSC-TGA、SEM和恒电流充放电技术研究了工艺条件对材料结构、微观形貌和电化学性能的影响.碳酸盐溶胶-凝胶法可以制备单相尖晶石结构LiNi0.5Mn1.5O4,其放电比容量高达134 mAh/g,经45次循环后仍然可保持初始放电容量的98%.     

草酸盐共沉淀法合成锂离子电池LiNixMn0.8-xCo0.2O2（x=0.4,0.5）正极材料及电化学性能

采用草酸盐共沉淀法,结合高温固相反应法,合成了LiNix Mn0.8-x Co0.2O2(x=0.4,0.5)粉末材料,考察了焙烧时间和镍含量对LiNix Mn0.8-x Co0.2O2(x=0.4,0.5)结构与性能的影响。采用XRD、SEM和电池充放电测试方法等表征了材料的结构与性能。结果表明,800℃焙烧20h制备的LiNi0.5Mn0.3Co0.2O2具有良好的层状结构和综合电化学性能,阳离子混排程度小、六角晶格有序性好。0.2C倍率首次入放电容量为151mAh/g,循环20次后放电容量为148.4mAh/g。SEM结果表明LiNi0.5Mn0.3Co0.2O2是由0.5μm的一次颗粒组成,LiNi0.4Mn0.4Co0.2O2材料由0.5μm的一次颗粒团聚而成约8μm的二次颗粒组成。     

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.     

LiODFB基电解液与高电压正极材料LiNi0.5Mn1.5O4的相容性

研究了草酸二氟硼酸锂(LiODFB)基电解液与锂离子电池高电压正极材料锰酸镍锂(LiNi0.5Mn1.5O4)的相容性,结果表明:在25℃和60℃,以LiODFB和六氟磷酸锂(LiPF6)为电解液的LiNi0.5Mn1.5O4/Li电池的CV曲线都具有单一的氧化还原峰,电池的可逆性优良,且LiODFB电池的循环性能优于LiPF6电池。在25℃,LiODFB电池和LiPF6电池以0.5C倍率首次充放电比容量分别为126.3 mAh·g-1、131.6 mAh·g-1,经100次循环后容量保持率分别为97.1%、94.7%;在60℃,LiODFB电池和LiPF6电池以0.5C倍率首次充放电比容量分别为132.6 mAh·g-1、129.1 mAh·g-1,经100次循环后容量保持率分别为94.1%、81.7%。电化学阻抗谱也表明:在60℃,LiODFB电池的阻抗比LiPF6电池的小,LiODFB电池具有更好的高温充放电性能。     

LiNi1-xCoxO2正极材料的合成与电化学性能研究

以Ni1-xCox(OH)2和LiOH·H2O为原料,采用软化学法在空气气氛中于700℃煅烧16h合成出层状LiNi1-xCoxO2正极材料,研究了不同掺钴量对材料的结构和电化学性能的影响,并用XRD及电性能测试考察了所得材料的结构与电化学性能.结果表明:低掺钴量(x≤0.1)时易生成无电化学活性的Li2Ni8O10化合物,高掺钴量(0.2≤x≤0.4)可促进LiNi1-xCoxO2层状结构的生成,有效减少阳离子混排及非化学计量产物的生成.电性能测试结果表明,掺钴量为0.3时的样品LiNi0.7Co0.3O2表现出最好的电化学性能,首次放电容量为172.5mAh/g,40次循环容量保持率达95%,显示较好的循环稳定性.     

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.     

Li0.5La0.5TiO3包覆LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2材料的研究

以Li0.5La0.5TiO3为包覆物,制备了固体电解质包覆的LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2正极材料.采用XRD、SEM对材料进行了表征:XRD显示未包覆的材料具有α-NaFeC2层状结构,粒径在200～300nm之间,包覆后材料粒径略有增大,包覆层具有ABO3型固体电解质结构.包覆层的致密程度及材料的循环稳定性与热处理温度有关.包覆后400℃热处理得到的材料首次放电比容量为185mAh/g,较未包覆材料容量有所提高,50次循环后其容量仍能达到156.5mAh/g,表明包覆物Li0.5La0.5TiO3对LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2具有保护作用.     

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%。     

采用空气气氛合成的锂镍钴氧正极材料的性能

用控制结晶法合成了类似球形、颗粒细小的(Ni0.8Co0.2)2(OH)2CO3*4H2O前驱体,对前驱体二次干燥后,再与LiOH*H2O混合、研磨高温烧结,在空气气氛下合成了LiNi0.8Co0.2O2正极材料.采用正交实验对反应时间及锂配比因素进行了优化;同时也进行了XRD、 EIS及SEM等相关表征研究.结果表明:在750℃下烧结时,当Li/(Ni+Co)配比为1.05,烧结15h时得到的锂镍钴氧化合物性能最优;在0.1C,2.7～4.3V的条件下充放电,首次放电比容量达到179.2mAh/g.循环10次后容量变为167mAh/g,容量保持率为93%.     

水热法合成LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2及其性能研究

采用水热法制备LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2,研究了在合成过程中添加不同表面活性剂对锂离子电池正极材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2电化学性能的影响。利用XRD和SEM对其结构和形貌进行表征,并采用循环伏安、交流阻抗、恒流充放电测试其电化学性能。结果表明,均合成了LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2,其中用十二烷基苯磺酸钠合成的样品电化学性能较好,在C/2倍率的放电条件下,首次比容量达到143.8mAh/g,经过100次循环后,比容量保持为106.8mAh/g,容量保持率为74.3%。