5V锂离子电池尖晶石正极材料LiM0.5Mn1.5O4的研究评述

评述了锂离子电池锰酸锂正极材料的重要性，介绍了3d．过渡金属离子（Cr^3＋，Ni^2＋，Cu^2＋，Fe^3＋）掺杂在锰酸锂正极材料中的应用。研究了3d-过渡金属离子掺杂对锰酸锂正极材料结构和电化学性能的影响，并提出了其影响锂离子电池充放电和循环性能的机制。展望了3d-过渡金属离子掺杂在锂离子电池锰酸锂正极材料中的发展前景，并指出LiM0.5Mn1.5O4是非常有应用前景的5V锂离子电池正极材料。     

稀土镧掺杂层状锰酸锂正极材料的制备与性能

采用溶胶凝胶法制备层状LiMnO2,并掺杂不同比例的稀土元素进行改性.XRD分析结果表明,掺杂镧元素的层状锰酸锂呈斜方晶系,纯度较高.SEM照片显示这种产物为层状结构,且粒度大小分布较为均匀.用循环充放电测试考察了产物的电化学性能,结果显示掺杂6%La的层状锰酸锂正极材料的初次放电比容量为128 mAh/g,但循环稳定性较差;而掺杂了4%La的层状锰酸锂则表现了良好的循环稳定性,首次放电比容量达到了102 mAh/g,多次充放电之后容量基本没有衰减,仍然能保持较高的比容量.从交流阻抗数据分析,掺镧量为4%的样品扩散阻抗较小,充放电可逆性较好.     

LiFePO_4/CNT复合正极材料的制备与性能研究

以柠檬酸为碳源和螯合剂,通过溶胶-凝胶法制备了LiFePO_4/CNT复合正极粉体材料.利用XRD和SEM表征了复合粉体的结构.复合材料含有单一的磷酸铁锂相,碳纳米管在正极材料中将颗粒与颗粒相连,为颗粒之间提供了附加的导电通路.通过添加碳纳米管的方法对正极材料导电通路进行改善.在低速率下容量可以达到135 mAh/g,在1 C充放电速率下容量保持在110 mAh/g,2 C时容量保持在80 mAh/g.随着碳纳米管含量的增加,锂离子电池的容量也增加.     

废旧LiCoO_2材料再生LiNi_(0.8)Co_(0.1)Mn_(0.1)O_2正极材料及性能

以废旧LiCoO_2电池为原料,通过预处理、酸浸、共沉淀步骤,实现了LiNi_(0.8)Co_(0.1)Mn_(0.1)O_2正极材料的再生。ICP-OES分析浸出液中的元素含量,SEM和XRD表征材料形貌和结构,扣式电池的电化学测试定量分析材料的电化学性能。研究表明,利用浸出液可以再生与空白形貌相似和层状结构良好的正极材料(R-NCM),(R-NCM)在0.2C、2.8～4.3V电压范围内进行充放电循环测试,首周放电比容量可达到210.8mAh/g,经过50周充放电循环后放电比容量仍有183 mAh/g,容量保持率为87%,表现出良好的循环稳定性,为废旧锂离子电池的再生提供支撑并指出发展方向。     

三价铁合成LiFePO_4/C正极材料及其性能研究

橄榄石型LiFePO_4正极材料具有对环境友善、资源丰富、价格便宜和安全性能好等优点,被认为是非常具有发展前景的锂离子电池正极材料,然而由于自身晶体结构的本征特性,LiFePO_4的电导率低,高倍率充放电性能较差是限制其应用的最大障碍,通过碳包覆或金属离子掺杂等改性方法提高这种材料的电子导电率成为锂离子电池材料领域的研究热点.以提高电化学性能和更好的实现产业化为主要目的,对LiFePO_4材料的碳包覆和合成条件等进行了研究.以氧化铁为原料,采用碳热还原法合成锂离子电池正极材料LiFePO_4/C,利用扫描电镜和电化学性能测试方法对磷酸铁锂材料的表面形貌以及电性能进行分析研究,讨论了不同的煅烧温度、煅烧时间和掺碳量对材料电性能的影响.实验结果表明最佳合成工艺为:碳的包覆量为6%(质量分数),合成温度为720 ℃,保温时间为12 h,合成过程在惰性气氛下完成,合成的LiFePO_4/C复合正极材料在2.0～4.3 V,0.2 C倍率下的放电比容量可达160.56 mAh/g,0.5 C放电比容量可稳定在143 mAh/g左右,循环性能较好.     

高电压正极材料LiCr0.2Ni0.4Mn1.4O4合成与性能研究

5V尖晶石型LiNi0.5Mn1.5O4以其高能量密度、价格低廉、无环境污染等特点而被视为最具发展潜力的锂离子电池正极材料之一。分别采用蔗糖、葡萄糖两种不同碳源,通过液相混合、掺铬、高温煅烧制备出镍铬锰酸锂。对样品的结构、形貌、粒度、粒度分布及电性能等用XRD、SEM、粒度测量和电池充放电性能测试进行了分析。结果表明,加葡萄糖可制得粒子更细、粒度分布更窄的亚微米级的尖晶石型LiCr0.2Ni0.4Mn1.4O4,且具有更好的电化学性能,在3.4～5.2V范围、1C放电比容量可达143mAh/g,循环100次后容量保持率为99.3%。     

锂离子电池LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2废料直接回收及材料再生性能

通过直接热处理以及补充锂元素二次烧结的方法对锂离子电池三元镍钴锰废料进行回收,并将其重新作为锂离子电池正极材料进行应用。采用扫描电镜、红外光谱、热重、电感耦合等离子体以及电化学测试等方法对材料性能进行检测。结果表明:温度高于700℃时可以有效去除报废材料中的PVDF,高温烧结可以一定程度上修复材料容量,而通过补充锂元素进行二次烧结的方法可以有效恢复废料性能,具有商业应用价值。此方法工艺简单,可以为锂离子电池正极层状材料的回收提供参考。     

锂离子电池用锰酸锂(LiMn_2O_4)的研究与发展

详细论述了近年来用作锂离子电池正极材料的尖晶石型锰酸锂(LiMn_2O_4)的制备方法,以及国内外对锰酸锂正极材料通过包覆、镀膜等表面处理和掺杂金属离子、非金属离子及阴-阳离子复合掺杂等方法进行改性的研究。探讨了这些改性方法提高LiMn_2O_4正极材料电化学性能的机制。表面处理和掺杂提高了锰酸锂的循环性能,但会使其初始容量下降,因此要对不同的正极材料进行混合。最后提出了尖晶石型锰酸锂正极材料的主要发展方向。     

废旧LiCoO2材料再生LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2正极材料及性能研究

针对废旧锂离子电池数量不断增加的现状,对废旧LiCoO2电池的回收和再生流程进行探究。以废旧LiCoO2电池为原料,通过预处理,酸浸,共沉淀步骤,实现了LiNi0.8Co0.1Mn.1O2正极材料的再生。ICP-OES分析浸出液中的元素含量,SEM和XRD表征材料形貌和结构,扣式电池的电化学测试定量分析材料的电化学性能。研究表明,利用浸出液可以再生形貌和层状结构良好的正极材料,在0.2C,2.8~4.3V电压范围内进行充放电循环测试,首周放电比容量可达到210.8 mAh/g,经过50周充放电循环后的容量保持率为87%,表现出良好的循环稳定性,为废旧锂离子电池的再生提供支撑和发展方向。     

Influence of Cr-Substitution on the Electrochemical Performance of LiNi0.5Mn0.5O2 Cathode Material for Lithium Ion Batteries

采用低温燃烧法合成了锂离子电池正极材料LiNi0.5Mn0.5-xCrxO2(x=0,0.01,0.02,0.05,0.1),研究了Cr取代部分Mn对其结构和电化学性能的影响。充放电测试结果表明:Cr取代部分Mn对正极材料LiNi0.5Mn0.5-xCrxO2的电化学性能有重要的影响,用适量的Cr取代Mn(x=0.02)能够提高正极材料的放电比容量和循环稳定性。X射线衍射(XRD)分析和循环伏安(CV)测试显示,Cr对Mn的适量取代能抑制正极材料中的阳离子混排,降低电极材料的极化,改善其可逆性能。LiNi0.5Mn0.48Cr0.02O2在2.5~4.6 V之间以0.1 C速率充放电,首次放电容量为179.9 mAh/g,第50次循环放电容量仍保有171.0 mAh/g,容量保持率达到95.1%     

掺Cr对锂离子电池正极材料LiNi_(0.5)Mn_(0.5)O_2电化学性能的影响(英文)

采用低温燃烧法合成了锂离子电池正极材料LiNi0.5Mn0.5-xCrxO2(x=0,0.01,0.02,0.05,0.1),研究了Cr取代部分Mn对其结构和电化学性能的影响。充放电测试结果表明:Cr取代部分Mn对正极材料LiNi0.5Mn0.5-xCrxO2的电化学性能有重要的影响,用适量的Cr取代Mn(x=0.02)能够提高正极材料的放电比容量和循环稳定性。X射线衍射(XRD)分析和循环伏安(CV)测试显示,Cr对Mn的适量取代能抑制正极材料中的阳离子混排,降低电极材料的极化,改善其可逆性能。LiNi0.5Mn0.48Cr0.02O2在2.5~4.6 V之间以0.1 C速率充放电,首次放电容量为179.9 mAh/g,第50次循环放电容量仍保有171.0 mAh/g,容量保持率达到95.1%     

反应物中锂元素的量对LiFePO4/C电化学性能的影响

以Fe2O3和LiH2PO4为原料,葡萄糖为碳源,采用碳热还原法合成了LiFePO4/C正极材料,考察了反应物中锂元素的量对正极材料LiFePO4/C电化学性能的影响。用X射线衍射、扫描电镜(SEM)和恒电流充放电测试和循环伏安法对正极材料的结构、形貌以及电化学性能进行了研究。结果表明:当反应物中额外添加锂元素的量是理论量的10%时,制得的正极材料的电化学性能最佳,在0.2和1C(1C=170mA/g)的充放电倍率下,首次放电比容量分别为156.3和137.5mAh/g,经过20次充放电循环后,容量基本保持不变。     

LiNi1-xMxO2 (M =Co3+, Al3+)的制备与性能

采用球形Ni(OH)2和LiNO3、CoO、Al(OH)3为原料，在空气气氛条件下700℃恒温8h，合成了锂离子电池正极材料LiNixCo1-xO2和LiNi0.75Al0.25O2。X射线衍射分析表明合成的材料粉末结晶良好，具有规整的α-NaFeO2层状结构；SEM分析表明粉末颗粒呈球形，粒径约为7μm。充放电测试表明：合成的LiNixCo1-xO2正极材料的充电比容量为160mAh／g，放电比容量为152mAh／g；LiNi0.75Al0.25O2正极材料的充电比容量为140mAh／g，放电比容量为129mAh／g；这两种正极材料具有优良的电化学性能。     

非水体系中钒酸锂/聚吡咯复合正极材料的制备及性能研究

采用乙醇作为介质,FeCl₃为氧化剂,对甲苯磺酸钠为掺杂剂,通过吡咯单体在钒酸锂表面的氧化聚合制备出了钒酸锂/聚吡咯(LiV₃O₈/PPy)复合材料。采用X-射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)对复合材料的结构与形貌进行表征。用恒流充放电测试、循环伏安(CV)和交流阻抗(EIS)等研究了聚吡咯包覆量对材料电化学性能的影响。结果表明：在钒酸锂表面均匀地包覆了一层厚度约10nm的聚吡咯,但并没有改变钒酸锂的晶型结构。当聚吡咯包覆量为6% 时,复合材料的电化学性能最好,在0.1C充放电倍率下,首次放电比容量为274mAh/g,循环100次后样品的放电比容量为239.4mAh/g,容量保持率为87.4%,而未包覆PPy的LiV₃O₈,其首次放电比容量为227.4mAh/g,循环100次后样品的放电比容量为160.1mAh/g,容量保持率仅为70.4%。LiV₃O₈/PPy复合正极材料的电化学性能得到了明显提高。     

LiMgxNi0.5-xMn1.5O4的制备和电化学性能

为改善LiNi0.5Mn1.5O4的电化学性能,采用流变相法合成掺镁的锂离子电池正极材料LiMgxNi0.5-xMn1.5O4(x=0,0.05,0.1)。XRD测试结果表明所得材料仍为尖晶石结构。电化学性能测试结果显示:当x取值0.1,在3.5～4.9V电压范围内进行充放电循环时,材料LiMg0.1Ni0.4Mn1.5O4具有较好的循环性能,1C充放电时,初始放电比容量可达110.22mAh/g,30次循环后容量衰减率仅为7.7%。     

锂掺杂对石墨电化学性能的影响

研究了掺杂锂元素对用作锂离子电池负极的石墨材料的结构与性能的影响. XRD及元素分析结果表明 锂以化合物的形式存在于石墨材料中, 由于缺陷结构的增加, 掺杂后石墨材料的BET比表面积略有增大. 电化学测试结果表明 预先掺锂能够有效减少首次充放电过程中的不可逆容量, 使石墨电极的可逆容量增加. 与未掺杂的热处理石墨比较, 可逆嵌锂容量由304.5 mA*h/g增加到312.2 mA*h/g, 首次充放电不可逆容量由66.4 mA*h/g减少到52.9 mA*h/g. 以掺锂改性石墨为负极制作成063448型锂离子电池后, 电池的容量和循环稳定性均得到改善, 以1C倍率充放电时, 放电容量可达845 mA*h, 循环200次后的容量保持率为91.65%.     

锂离子电池正极材料Li3V2(PO4)3的合成与性能研究

以LiAc·2H<,2>O、V<,2>O<,5>、NH<,4>H<,2>PO<,4>、蔗糖和乙二醇为原料,采用液相多元醇法合成了锂离子电池正极材料Li<,3>V<,2>(PO<,4>)<,3>,研究了烧结温度对产物电化学性能的影响.XRD、SEM和充放电测试表明:在800℃下烧结10 h合成的样品为单斜晶系;在0.1C、3.0～4.3 V下充放电的首次放电比容量为126 mAh·g<'-1>,第20次循环的比容量为120 mAh·g<'-1>.     

(LiFePO_4-AC)/Li_4Ti_5O_(12)混合电池的系统优化

以磷酸铁锂和活性炭为复合正极、以钛酸锂为负极的混合电池,其充放电性能受正极活性物质配比的影响.考察了正极中不同的活性炭和磷酸铁锂含量配比对混合电池能量密度和功率密度的影响.对LiFePO_4-AC/Li_4Ti_5O_(12)混合电池主要采用恒流充放电测试方法.对混合电池正极活性物质的含量配比进行优化可以改善混合电池的比容量和比功率.结果表明,当正极活性物质磷酸铁锂的含量为70%时,混合电池的充放电性能最好.     

钇掺杂LiFePO4锂离子电池正极材料的制备与性能

用固相法合成LiFe1-xYxPO4 (x=0, 0.01, 0.02, 0.03, 0.04)锂离子电池正极材料,采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、粉末比电阻法和充放电性能测试表征材料的晶体结构、微观形貌、电子电导率和电化学性能。结果表明,少量的钇掺杂并未改变材料的晶体结构,但改善了材料的微观结构,提高其电子电导率,改善可逆容量和电化学性能。在10 mA/g的电流密度下,LiFe0.97Y0.03PO4首次放电容量可达146.54 mAh/g。     

锂离子电池正极材料的组合化学设计及相变机理

将组合化学应用于功能电极材料开发 ,设计出锂离子电池正极材料三角形分子库。采用空间标码、高温固相平行合成法 ,以锂、钴、锰、镍 4种元素的化合物为原料 ,合成了锂离子二次电池的正极材料。以所测材料的充放电性能为筛选指标 ,成功地确定了电化学性能优良、组成构型一定的正极材料。实验中发现正极材料中因钴、镍、锰的配比不同而产生的相变现象 ,最后还讨论了材料的相变机理