F~-掺杂LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4材料的制备及性能研究

为改善LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4的倍率性能和循环性能,采用二步固相法制备了F-掺杂的LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_(4-x)F_x(x=0,0.05,0.1,015,0.2)正极材料,讨论了不同F掺杂量对材料性能的影响。X射线衍射、扫描电镜结果表明,掺杂和未掺杂的正极材料都为单一的尖晶石结构,粒度分布均匀。充放电测试、循环伏安和交流阻抗测试结果表明:当F的掺杂量为x=0.1时(LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_(3.9)F_(0.1))正极材料的性能最好,0.1,0.5,1,2及5C倍率的首次放电比容量依次为129.07,123.59,118.49,114.49和92.57 mAh/g。1C倍率下循环30次,容量保持率仍为98.84%。     

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。     

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。     

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%。     

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。     

锂离子电池正极材料LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2的热电化学

采用电化学-量热法研究以LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2为正极材料的锂离子电池在不同环境温度和充放电倍率下的热电化学性能。结果表明:环境温度和充放电倍率是影响电池比容量的重要因素,随着充放电倍率和环境温度的增加,电池比容量逐渐减小。在低倍率(0.2C)下,电池充放电初始阶段的热流缓慢增大,且出现多个放热峰;而在较高倍率(0.5、1.0、2.0C)下,电池充放电初始阶段的热流快速增长,且充电和放电过程分别仅出现一个明显的放热峰。通过热电化学研究,可获得电池充放电过程的产热量、化学反应焓变(ΔrH_m)以及化学反应熵变(ΔrS_m)等热力学参数。     

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。     

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。     

丝网印刷氧化石墨烯对锂离子电池LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2三元正极的改性及性能影响（英文）

通过丝网印刷方法,在由LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2、导电添加剂和聚偏氟乙烯制成的电极表面涂覆了一层薄薄的氧化石墨烯。在充电截止电压为4.3 V的条件下进行了循环性能和倍率性能测试。结果表明:未改性电极在恒电流充放电测试中容量下降且极化增加,而包覆改性后电极的容量衰减程度和极化增加速度降低。这是由于氧化石墨烯涂层抑制了LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2电极和电解质之间的部分副反应,使得改性电极的循环稳定性和倍率性能显著提高,为提升LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2电极性能提供了一种环境友好且非常有效的方法。     

锂离子电池复合正极材料LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2/C的制备及性能研究（英文）

通过共沉淀法合成了层状LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2正极材料,并用柠檬酸包覆在LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2/C表面制备出一系列的LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2/C复合材料。利用扫描电镜(SEM),透射电镜(TEM),X射线衍射(XRD)对未包覆样品和复合材料进行表征,采用恒流充放电和交流阻抗技术对其电化学性能进行测试。XRD分析结果表明,碳包覆没有改变LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2/C的晶形结构;C包覆量为5%(质量分数)的LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2样品展现出优良的电化学性能,在2.8~4.6V电压范围内,0.1C倍率充放电条件下,其首次放电比容量为174.2mAh·g-1,远高于未包覆样品的156.7mAh·g-1。     

Synthesis and electrochemical performance of 5V spinel LiNi0.5Mn1.5O4 prepared by solid-state reaction

Spinel compound LiNi0.5Mn1.5O4 with high capacity and high rate capability was synthesized by solid-state reaction. At first, MnCl2·4H2O and NiCl2·6H2O were reacted with (NH4)2C2O4·H2O to produce a precursor via a low-temperature solid-state route, then the precursor was reacted with Li2CO3 to synthesize LiNi0.5Mn1.5O4. The effects of calcination temperature and time on the physical properties and electrochemical performance of the products were investigated. Samples were characterized by thermal gravimetric analysis(TGA), scanning electron microscopy(SEM), X-ray diffractometry(XRD), charge-discharge tests and cyclic voltammetry measurements. Scanning electron microscopy(SEM) image shows that as calcination temperature and time increase, the crystallinity of the samples is improved, and their grain sizes are obviously increased. It is found that LiNi0.5Mn1.5O4 calcined at 800 ℃ for 6 h exhibits a typical cubic spinel structure with a space group of Fd3m. Electrochemical tests demonstrate that the sample obtained possesses high capacity and excellent rate capability. When being discharged at a rate as high as 5C after 30 cycles, the as-prepared LiNi0.5Mn1.5O4 powders can still deliver a capacity of 101 mA-h/g, which shows to be a potential cathode material for high power batteries.     

Al离子掺杂对LiNi0.5Mn1.5O4高电压材料性能的影响

用固相法合成了Al掺杂的高电压LiNi0.5Mn1.5-xAlxO4材料,研究了材料晶胞参数、材料可逆比容量、放电电压及循环性能随掺Al量的变化规律。结果表明,随着掺Al量的增加,材料的可逆比容量在逐渐减小;当Al掺杂量为0.06(LiNi0.5Mn1.44Al0.06O4)时,样品具有最佳的循环性能,100周的容量保持率在97%左右。与此同时,使用以Al掺杂量为0.06的样品为正极,石墨为负极组装的全电池显示了良好的循环性能。     

Effect of ball milling and electrolyte on properties of high-voltage LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4 spinel

1 INTRODUCTIONRecently ,several research groups have repor-ted transition-metal-substituted spinel materials(Li MxMn2 -xO4, M: Cr , Co , Fe , Ni , Cu) withhigh-voltage plateaus above 4 .5 V[1 5]. Amongthese materials ,Li Ni0 .5Mn1 .5O4is the most prom-ising and attractive one because of its good cyclicproperty and relatively high capacity with a plateauat around 4 .7 V[3 ,6].Now, a variety of methods were used forpreparation of Li Ni0 .5Mn1 .5O4,such as solid-statereaction[4 ,7 ,8]…     

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%。     

5 V正极材料LiNi0.5Mn1.5O4的草酸共沉淀法合成及性能

通过草酸共沉淀法成功合成了5 V正极材料LiNi0.5Mn1.5O4,采用XRD、SEM、充放电试验和循环伏安法对合成产物进行表征。XRD和SEM分析结果表明,所合成的正极材料LiNi0.5Mn1.5O4具有立方尖晶石结构（空间群为Fdˉ3 m）,结晶度高,粒度适中且比较均匀。电化学测试结果表明,合成产物具有优良的电化学性能,它仅在4.7 V附近有一个放电平台,0.1 C的放电容量高达133 mAh/g,50次循环后放电容量仍保持在128 mAh/g以上,1和3 C的放电容量在30次循环后也分别保持在122和101 mAh/g以上     

锂离子电池正极材料LiNixMn2-xO4的制备和电化学性能研究

采用固相反应和湿化学两种方法合成了材料LiNixMn2-xO4含Ni量影响材料在4．7V高电压区间的容量，用固相反应法制备的LiNi0.5Mn1.5O4中含有杂相物质，首次放电容量可以达到118mAh／g，其中高电压区的容量为100mAh／g，循环50次的容量保持率为97％。用湿化学法可以得到纯相的LiNi0.5Mn1.5O4，首次放电容量为140mAh／g，其中高电压区的容量为125mAh／g，循环50次后，容量仍能达到133mAh／g，容量保持率为95％。XPS检测结果表明，湿化学法制备的LiNi0.5Mn1.5O4中Mn为＋4价，Ni为＋2价。     

Synthesis and characterization of LiNi0.45Co0.10Mn0.45O2 cathode for lithium ion batteries

1INTRODUCTIONAdvanced rechargeable lithium ion batteriesare attractive for use in consumer electronic andelectric vehicle(EV)application because of a fa-vorable combination of voltage,energy density,cycling performance,and have been developed rap-idly worldwide during the past decade[1,2].LiCoO2has been widely used as a cathode material in com-mercial lithiumion battery because it is reasonableeasy to synthesize and shows a stable discharge ca-pacity[3].But due to its high cost and toxic…     

共沉淀法制备LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2过程中加料速度对其性能的影响

采用共沉淀法制备Ni0.8Co0.1Mn0.1(OH)2前驱体,与LiOH.H2O混合后在氧气气氛中焙烧得到LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2正极材料,探讨共沉淀反应过程中快速加料和慢速加料制度对前驱体形貌和LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2正极材料性能的影响。通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和电化学测试对样品进行表征。结果表明:慢速加料法减小了材料的粒径,合成了平均粒径在0.5μm左右的球形Ni0.8Co0.1Mn0.1(OH)2前驱体,且粒径分布比较集中;所合成LiNi0.8Co0.1-Mn0.1O2正极材料具有良好的层状结构,且无杂相存在;缓慢加料法得到的样品的电化学性能有很大提高,在0.1 C、0.5 C和1 C下首次放电比容量分别达到223.5、194.3和190.7 mA.h/g,循环30次后,容量保持率为80.09%、80.80%和85.84%。     

基于基团贡献法估算锂离子动力电池正极材料LiNixCoyMnzO2的ΔHf,298θ和ΔGf,298θ

基于基团贡献法对裡离子动力电池正极材料LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2、LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2、LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2和LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的△Hf,298θ和△Gf,298θ进行估算。首先采用基团贡献法对56种固体无机化合物的△Hf,298θ和△Gf,298θ进行估算,估算值与文献值相比,相对误差绝对值都在4%之内。基于基团贡献法首次构建了估算锂离子动力电池正极材料LiNixCOyMnzO2的△Hf,298θ和△Gf,298θ的数学模型,结合XPS实验数据分析结果,对LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2、LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2、LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2和LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2正极材料的Hθf,298和ΔGθf,298进行估算,对应正极材料的△Hf,298θ和△Gf,298θ估算值分别为-705.39,-703.90,-695.67,-705.17 kJ·mol^-1和-647.98,-640.04,-631.10,-642.41 kJ·mol^-1。     

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。