锂离子电池用高镍单晶正极材料的研究进展

高镍单晶正极材料(镍含量超过80%)因其高比容量、低成本、高安全性,成为最有潜力的锂离子电池正极材料之一。文章阐述了高镍单晶正极材料的稳定性机理,并总结了近几年来锂离子电池用高镍单晶正极材料的研究进展。     

锂离子电池用层状高镍正极材料的研究进展

层状高镍正极材料(Ni≥80%)以其较高的比容量和良好的循环寿命,被认为是极具前景的高比能量动力电池正极材料。文章总结了高镍正极材料存在的问题,介绍了高镍正极材料的改性研究进展,展望了高镍正极材料的应用和发展方向。     

Nb包覆对富锂锰基材料电化学性能的影响

研究了Nb包覆对富锂锰基材料结构及电化学性能的影响，发现Nb能够与材料表面的残存锂反应生成LiNbO3。当包覆量为0.2%时样品电化学性能最佳：0.1C下放电比容量为285.6 mAh/g，1C循环100次后的容量保持率为85.9%，且表现出较好的倍率性能和较低的电压衰减，优于未包覆样品。该性能提升可能归因于热处理过程中Nb扩散进入材料表层晶格，形成较强的Nb-O键，减缓了循环过程中晶格氧的流失，从而稳定结构；同时，表面生成的快离子导体LiNbO3不仅阻止了电解液对材料的侵蚀，降低了副反应的发生和过渡金属的溶解，而且促进了锂离子的扩散和电子的传导。     

尖晶石型LiMn2-yMyO4的高温性能

合成了一系列金属离子掺杂尖晶石 LiMn2-yMyO4（M=Al,Cr,Zn,Mg等）,并对其高温性能进行了测试分析。结果表明:金属离子掺杂使锰尖晶石材料的高温循环性能得到明显改善,但电化学比容量有所降低。掺杂材料中Mn3+含量有所降低,抑制了锰的溶解及 Jahn-Teller效应,削弱了锰尖晶石材料在充放电过程中相变的剧烈程度;Al、Cr、Ga的掺杂增强了[MO6]八面体的稳定性,有利于材料循环性能的改善。各种金属掺杂材料电化学比容量之间存在差异,材料的比容量一方面取决于掺杂金属离子在尖晶石结构中的价态,另一方面取决于掺杂离子所处的位置。     

锂离子蓄电池正极材料LiMn2O4高温容量衰减解析

有关锂离子蓄电池正极材料LiMn2 O4的衰减机理的认识目前尚存在争议。通过对LiMn2 O4高温循环数据的解析 ,比较了两个电位平台容量衰减的相对速度。结果表明 ,放电过程中高电位平台容量的衰减速度快于低电位平台 ,而充电过程中低电位平台的衰减速度更快。循环过程中极化增大所导致的电位平台间的容量转移决定了两平台容量的相对衰减速度 ,极化增大与钝化膜的增厚、电解质的积累性氧化所引起的电导率下降有关。另外电解质的氧化也呈加速趋势 ,加快了高电位平台放电容量的衰减速度。几种掺杂材料在循环过程中容量衰减的相对速度与极化增加的相对快慢完全吻合 ,进一步印证了容量衰减与材料溶解、结构变化、钝化膜增厚之间的对应关系。     

锂电正极材料开发用纽扣电池测试技术研究

纽扣电池测试是一种快速评价电池材料电性能的方法,广泛应用于锂离子电池正极材料的研究开发中。纽扣电池制作工艺的水平直接关系着测试结果的可靠性。本文通过对纽扣电池制作工艺中极片制作环境、极片压实密度、铝箔面密度、电解液注液量四个影响因素进行研究,确定了最佳工艺条件,大大提升了测试结果的准确性。     

三元正极材料结构设计的研究进展

锂离子电池用三元正极材料LiNixCoyM1-x-yO_2(M为Mn或Al)具有比容量高、成本低等优点,已实现商业化应用。然而三元正极材料在安全性能、循环性能、储存性能、加工性能等方面仍存在不足,很多研究结果表明合理的结构设计是改善三元正极材料性能的有效手段。总结了三元正极材料结构设计的研究进展,并对其未来的应用前景进行了展望。     

石墨烯包覆LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_2正极材料的性能

以共沉淀法制备LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_2为基体,通过机械球磨制备石墨烯包覆的LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_2正极材料。用SEM、XRD和电化学性能测试研究材料的形貌、晶体结构和电化学性能。制备的石墨烯包覆LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_2正极材料具有较好的倍率特性和循环性能:200℃热处理的1.0%石墨烯包覆样品,在3.0~4.3 V充放电,4.0 C放电比容量达到144.3 mAh/g,比基体材料提高16.1%;以1.0 C循环100次的放电比容量达到151.2 mAh/g,循环性能良好。     

中温化学镀镍工艺及添加剂的研究

鉴于目前化学镀镍工艺存在的镀液温度高、能耗大及稳定性差等缺点,提出了一种中温化学镀镍工艺。在正交试验结果的基础上,采用三种汪厍剂组合使用,分别研究了络合剂、组合添加剂、温度及ＰＨ值对镀层沉积速度的影响。结果表明：采用组合添加剂能明显提高镀液的稳定性及沉积速度。     

Nb掺杂对Li1.16Mn0.56Ni0.28O2性能的影响

采用高温固相法制备了Nb掺杂Li1.16Mn0.56Ni0.28O2正极材料。研究发现Nb掺杂能够增大一次颗粒尺寸,降低比表面积。当掺杂量≤0.1%（质量分数）时,a、c值线性增长并遵循Vegard定律,表明Nb进入富锂锰基材料晶体结构中过渡金属位;掺杂量＞0.1%时,部分Nb以化合物的形式存在于晶界或表面。0.1%掺杂量样品电化学性能最佳：0.1 C放电比容量和库伦效率分别为256.9 mAh/g和87.8%,0.5 C循环80周后容量保持率为85.4%。进入晶格后的Nb5+扩大了Li层间距有利于Li+的脱嵌,同时形成更强的Nb—O键,抑制晶格氧的流失,稳定材料的结构。