前驱体比表面积对LiNi_(0.82)Co_(0.15)Mn_(0.03)O_2材料性能的影响研究

采用均相共沉淀法合成不同比表面积(BET)的Ni_(0.82)Co_(0.15)Mn_(0.03)(OH)_2前驱体,通过XRD、SEM分析,电池交流阻抗谱(EIS)、循环伏安(CV)和充放电性能测试等手段对其烧结嵌锂正极材料LiNi_(0.82)Co_(0.15)Mn_(0.03)O_2进行检测,研究前驱体BET值对合成LiNi_(0.82)Co_(0.15)Mn_(0.03)O_2正极材料微观结构、形貌特征、电化学性能的影响。结果表明,较低BET的Ni_(0.82)Co_(0.15)Mn_(0.03)(OH)_2前驱体制备的正极材料结晶度较高,电化学性能更优异。     

掺杂Al和Zr对LiNi_(0.8)Co_(0.1)Mn_(0.1)O_2正极材料晶体结构和电化学性能的影响

采用高温固相法掺入Al和Zr元素合成锂离子电池正极材料LiNi_(0.8)Co_(0.1)Mn_(0.1)O_2,运用X射线衍射仪和扫描电镜对掺杂改性后的正极材料晶体结构和微观形貌进行表征,对电性能进行评估,探讨离子掺杂对材料结构以及电化学性能的影响。结果表明:2种元素均能很好地融入到晶格中,呈现出良好的六方晶系层状结构;在对容量影响不大的情况下,通过掺杂有效提升了材料的可逆容量,晶体稳定性得到加强,材料循环性能得以改善。在对应烧结成品中Zr占过渡金属的摩尔比为2%时,首次放电比容量为202.7 mAh/g,首次充放电效率为90.3%,1C循环50周后容量保持率为91.42%;而对应烧结成品中Al占过渡金属的摩尔比为2%时,首次放电比容量为202.2 mAh/g,首次充放电效率为90.2%,1C循环50周后容量保持率为89.78%。相比之下,掺杂Zr元素比掺杂Al元素更有优势,表现出良好的电化学性能。     

低温预处理对正极材料LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2结构与电化学性能的影响

以水热法制备的Li-Ni-Co-Mn-O锂化前驱体为原料,采用两段煅烧法合成了具有α-NaFeO_2型结构的LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2正极材料,通过X射线衍射分析(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和电化学性能测试对不同低温预处理温度制备的正极材料进行了表征。研究结果表明:低温预处理温度为500℃时,制备的正极材料LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2具有最优的电化学性能,在3.0~4.3V电压范围内,0.1C下初始容量为169.4mAh/g,0.5C倍率下50次循环后放电比容量为145.3mAh/g,容量保持率高达95.5%。     

锂离子电池Li_(1.2)Mn_(0.56)Ni_(0.16)Co_(0.08)O_2正极材料的合成及电化学性能

采用溶胶凝胶法成功制备了锂离子电池Li_(1.2)Mn_(0.56)Ni_(0.16)Co_(0.08)O_2正极材料,利用扫描电镜(SEM)、循环伏安(CV)及充放电等测试手段研究了该材料的微观形貌和电化学性能。SEM表征结果表明,合成的Li1.2Mn0.56Ni0.16Co0.08O2粒径约为2μm,呈长片层状结构。CV测试表明,经过首次循环后,Li2Mn O3组分得到活化,并转变为具有电化学活性的Li Mn O2,造成了锂离子的不可逆损失。充放电测试表明,在0.2 C倍率循环时,Li_(1.2)Mn_(0.56)Ni_(0.16)Co_(0.08)O_2材料的首次放电比容量为199.7 m A·h/g。倍率性能测试表明,在经过36次充放电循环后,材料仍有很高的容量保持率。     

富锂正极材料Li[Li_(0.2)Ni_(0.13)Co_(0.13)Mn_(0.54)]O_2的合成及其电化学性能研究

以过渡金属硫酸盐和一水合氢氧化锂为原料,采用共沉淀-高温固相烧结法制备富锂正极材料Li[Li0.2Ni0.13Co0.13Mn0.54]O2。通过XRD、SEM和电池充放电测试方法考察了产物结构和性能,结果表明:在水浴50℃下控制p H=11合成的前驱体具有很好的分散性,且在950℃下烧结得到了优越的电化学性能;在0.1C(1C=300 m A/g)充放电时,首次放电比容量为258.9 m Ah/g(2.0~4.8 V),首次充放电效率为75.6%;在1C充放电时,首次放电比容量为204.6 m Ah/g,循环10次后放电比容量为179.9 m Ah/g;2C倍率下仍保持了141.4 m Ah/g的放电比容量。     

湿法Mg改性对LiNi0.82 Co0.15 Al0.03 O2的研究

为了湿法和高温处理制备Mg改性LiNi_(0.82)Co_(0.15)Al_(0.03)O_2材料及材料的性能研究,结合扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、表面残余碱含量和电化学性能测试对材料进行表征。结果表明,湿法Mg改性高温处理LiNi_(0.82)Co_(0.15)Al_(0.03)O_2材料具有良好的形貌和层状结构,材料LiOH和Li_2CO_3含量为0. 19%和0. 26%,材料在3. 0～4. 3 V,0. 1 C下的放电容量为202. 4 mAh/g,首次效率为90. 4%; 1 C下的首次放电容量为180. 2 mAh/g,100周循环后的容量保持率94. 4%。后续重点需研究如何控制表面残余碱含量与实际包覆量对应关系,如何优化实验过程为产业化应用提供参考。     

废旧正极材料溶胶-凝胶自蔓延燃烧法制备LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2的研究

以废旧NiCoMn三元材料为原料,采用溶胶-凝胶自蔓延燃烧法制备了LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2锂离子电池正极三元复合材料。通过XRD、SEM、蓝电测试仪对其结构、形貌和电化学性能进行了表征。结果表明,该材料不仅具有较好的层状结构,还具有多孔特性。在2.75~4.30 V、0.2C测试条件下,800℃煅烧8 h的样品具有相对较好的电化学性能,其首次放电容量为165.8 m Ah/g,库伦效率约86.8%,经过50次循环后,容量保持率约为93.3%。     

锂离子电池MoO_2负极材料的水热法合成及其电化学性能

以四水合钼酸铵(AHM)、乙二醇(EG)为原料,采用水热法合成MoO2材料,用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、电化学测试研究材料的结构和电化学性能。结果表明,水热法合成的MoO2粒径为20~30 nm,材料表现出良好的电化学性能。首次放电比容量为664.3 m A·h/g,充放电效率较高,首次充放电的库伦效率高达94%,在20个充放电循环过后,仍有较高的容量保持率,MoO2作为锂离子电池负极材料展现出良好的容量存储和循环性能。     

LiCr0．05Ni0．15Mn1．8O4的合成和电化学性能

通过溶胶-凝胶法合成尖晶石型锂离子电池正极材料LiCr0.05Ni0.15Mn1.8O4,并用XRD,SEM,FTIR,TGA表征其形貌和结构,采用电化学测试考察材料的电化学性能.结果表明,所合成的LiCr0.05Ni0.15Mn1.8O4具有与母体LiMn2O4同样完整的尖晶石结构,Cr3 (d3)和Ni2 (d8)部分取代了尖晶石结构八面体骨架中的Mn3 (d3).LiCrxNiyMn2-x-yO4(x=0.05,y=0.15)电极的良好容量归功于尖晶石结构中Cr和Ni对Mn位的掺杂而使主体结构得到了稳定.其首次充放电容量为120/100(mA·h·g-1,循环41次后容量保持率为98%.与单一LiMn2O4相比,在800℃合成的目标产物结构稳定性和循环可逆性好,循环伏安和充放电曲线表明该物种在充放电过程中Li 两步脱嵌过程有转变为一步的趋向.     

Li_4Ti_5O_(12)纳米片负极材料的合成及其快速充放电性能

采用水热法合成Li_4Ti_5O_(12)负极材料,研究材料在大倍率条件下的电化学性能。X射线衍射(XRD)分析结果表明所合成的Li_4Ti_5O_(12)材料晶体尺寸在纳米级。透射电子显微镜(TEM)分析结果表明材料的结晶粒度为50~100 nm。电化学充放电测试结果表明该材料在10 C倍率充放电时首次放电比容量达到269.9 m A·h/g,循环50次后稳定在177 m A·h/g左右,显示出优异的快速充放电性能。     

锂离子电池负极材料LiFeTiO_4/C的制备及其电化学性能

以Li_2CO_3、Fe_2O_3和TiO_2为原料,葡萄糖为碳源,采用高温固相法合成了锂离子电池LiFeTiO_4/C复合材料。采用X射线衍射(XRD)、傅里叶红外光谱(FTIR)、透射电子显微镜(TEM)等手段对材料的晶体结构和形貌进行了表征,通过恒流充放电、循环伏安(CV)和交流阻抗对材料的电化学性能进行了测试。结果表明,碳包覆后的LiFeTiO_4负极材料循环性能优于未经碳包覆的材料。在室温下,充放电倍率为0.5C时,LiFeTiO_4/C负极材料的首次放电比容量为327.8 m Ah/g,循环50周后仍保持在308.3 m Ah/g。     

Study of improved electrochemical performance of LiFePO_4/C electrode for LIB

1IntroductionThe ever-growing demand for portable batteries with high energy density is exerting pressure for thedevelopment of advanced Li-ion batteries.The remaining challenges are cost,abuse tolerance,and low-temperature performance.One critical challenge is the thermal stability of the battery components.Pres-ently LiFePO4with a structure of olivine-type,first published by Goodenough[1],has become more con-cerned because of its high energy density,low raw materials cost,environmental fr…     

B-Mg共掺杂LiCoO_2正极材料的性能研究

采用Co_3O_4为钴源,Li_2CO_3为锂源,Mg(OH)_2和H_3BO_3分别为镁源和硼源,按照化学计量比称取各原料并混合均匀后在高温条件下合成Li Co_(1-2y)Mg_yB_yO_2正极材料。采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和恒电流间歇滴定(GITT)分别表征了样品的形貌、结构和锂离子扩散系数。将材料组装成CR2016型扣式电池,采用LAND测试仪进行电化学性能测试,结果表明,当掺杂的摩尔总量为2.0%时,材料在3.0~4.5 V范围内以0.2C充放电首次放电比容量达到190 m Ah/g,循环100次后容量保持率为88.6%。     

Study of improved electrochemical performance of LiFePO4/C electrode for LIB

Lithium iron phosphate is a most promising cathode material for Li-ion batteries(LIB).But the key barrier limiting its application is extremely low electronic conductivity. Meanwhile the low electron conductivity can be improved by preparing LiFePO4 with carbon modified. LiFePO4/C was synthesized by high temperature solid-state reaction using iron (Ⅱ) oxalate, ammonium di-hydrogen phosphate and lithium carbonate with a kind of organic compound (CR) that can be dissolved in the dispersant (ethanol) as carbon sources added to the synthetic precursor in this paper.The samples were characterized by X-ray diffraction, scanning electron microscope observations,charge/discharge test, cyclic voltammetry and carbon analysis. It was believed that the synthesized LiFePO4/C with perfect olivine structure by X-ray diffraction. The carbon brought about two advantages: (i) an optimized particle size of LiFePO4, and (ii) increasing the electronic conductivity and Li+ diffusivity. The cathode material could demonstrate a charge/discharge flat voltage of 3.4V (Vs Li+/Li). Especially the active material with 20, organic added according to the final product of LiFePO4 showed very good electrochemical performance reaching about initial 162.0 mAh/g specific capacity at 0. 1C rate and could also keep excellent discharge capacity even at 3C rate (510 mA/g) current and good cycle performance. The carbon content in the final production was only 5.29,(mass fraction).     

钛和锆共掺杂对单晶LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2正极材料形貌和电化学性能的改进

用共沉淀法和高温固相法合成了单晶LiNi_0.6Co_0.2Mn_0.2-2xTi_xZr_xO₂(x=0.0,0.001,0.002,0.003), 研究了Ti和Zr部分取代Mn对材料结构、电化学性能和Li⁺扩散系数的影响。研究结果表明, 钛和锆共掺杂能进一步增加Li层间距、改善阳离子混合, 从而提高电池容量和倍率性能。半电池循环伏安特性测试表明, 与未掺杂材料相比, Ti和Zr共掺杂的LiNi_0.6Co_0.2Mn_0.2O₂正极材料具有更好的电化学性能。以LiNi_0.6Co_0.2Mn_0.2-2xTi_xZr_xO₂为正极材料制作的扣式电池放电比容量、电荷转移效率和Li⁺扩散系数均随掺杂元素比例x增大而增加。在3.0～4.3 V电压范围内, LiNi_0.6Co_0.2Mn_0.2-2xTi_xZr_xO₂正极材料在x=0.002时, 半电池在1C倍率下的放电比容量达到163.2 mAh/g, 半电池经过1C倍率循环50次后, 放电容量保持率提高到93.2%, 高于未掺杂样品(92.1％)。对循环后电池进行交流阻抗测试, 结果表明, 对过渡金属的部分替代有助于结构内部锂离子扩散和降低电荷转移电阻。     

NiFe2O4@LiMn2O4正极材料的制备及其电化学性能研究

以溶胶-凝胶法制备了不同质量百分比的NiFe₂O₄@LiMn₂O₄复合正极材料。采用X射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜和电化学性能测试等手段, 对NiFe₂O₄@LiMn₂O₄材料的结构、形貌和电化学性能进行表征。结果表明, NiFe₂O₄的包覆并没有改变锰酸锂材料的晶体结构;锰酸锂颗粒表面没有观察到NiFe₂O₄材料存在。当NiFe₂O₄包覆量为1%时, 复合材料具有较好的电化学性能, 其首次充放电效率、循环性能和倍率性能都得到了一定程度的提高, 此时NiFe₂O₄呈薄膜型包覆在锰酸锂颗粒的表面, 厚度约为14 nm, 首次放电比容量(0.1C)为121.2 mAh/g, 10C倍率放电条件下放电比容量为84.8 mAh/g, 1C循环400周后容量保持率为90.64%。     

LiNi0.7CO.025Al0.05O2正极材料与电解液的相容性研究

采用固相法合成了具有R-3m空间群层状结构的LiNi0．7Co0.25Al0．05O2正极材料，研究了该材料与1mol／L LiPF6／EC DMC DEC及1mol/L LiClO4/EC DEC2种电解液的相容性，结果表明：1mol／L LiPF6电解液对水更敏感，LiNi0．7Co0.25Al0．05O2在1mal／L LiClO4电解液中的容量特性和循环性能皆优于在1mol／L LiPF6电解液中。在1mol/L LiPF6电解液中循环后，LiNi0．7Co0.25Al0．05O2正极材料的阳离子有序度降低，且有部分阳离子溶解，导致容量下降、可逆性能变差。     

电解二氧化锰制备富锂锰基正极材料性能研究

以电解二氧化锰为锰源,采用球磨法和高温固相法制备了富锂锰基正极材料Li_1.2Mn_0.54Co_0.13Ni_0.13O₂。探索了烧结温度对富锂锰基材料结构和性能的影响, 确定了最佳温度条件。采用X射线衍射和扫描电子显微镜对所合成的正极材料进行了结构和形貌表征, 同时通过充放电测试对材料电化学性能进行了测试。结果表明, 在850 ℃下, 以电解二氧化锰为锰源制备的富锂锰基正极材料具有较好的电化学性能, 在0.05C、0.1C、0.2C、0.5C和1C下的首次放电比容量为254.8、238.1、217.6、179.9和161.8 mAh/g。在0.2C下循环20次,容量保持率为93.66%, 在0.5C下循环50次容量保持率为90.03%, 在1C下循环100次容量保持率为88.31%。     

锂离子电池Li2FeP2O7正极材料的制备及其电化学性能

采用固相球磨法制备了Li2FeP2O7/C正极材料,研究了烧结温度、碳包覆含量以及碳源对其结构、形貌以及电化学性能的影响。结果表明: 高温固相烧结合成样品的适宜温度为680 ℃,以柠檬酸为碳源、碳包覆量为5%时,合成的Li2FeP2O7/C晶型完整,晶粒较小且均匀,0.1C倍率下的放电比容量可达102.6 mAh/g,0.5C倍率下的初次放电比容量可达83.4 mAh/g,循环30次后放电比容量为80.7 mAh/g,展现了较好的循环性能以及倍率性能。     

铝掺杂对高镍无钴LiNi0.95Mn0.05O2正极材料结构与性能的影响

采用固相法合成了铝掺杂的层状高镍无钴LiNi_0.95Mn_0.05O₂正极材料,并利用结构分析方法和电化学测试手段研究了铝掺杂对LiNi_0.95Mn_0.05O₂正极材料晶体结构和电化学性能的影响。结果表明,Al均匀地掺杂到了正极材料二次颗粒体相中,不仅使材料晶胞参数发生了变化,还降低了材料的Li⁺/Ni²⁺混排程度。掺杂1%铝可以提高材料的长循环性能,这归因于掺杂样品中的Al能有效抑制材料在充电过程中的H2→H3相变程度。相比于未掺杂的样品,铝掺杂样品在1C、2.7~4.3 V的测试条件下循环300圈后,其容量保持率提高了11.3%。但Al³⁺的非电化学活性会降低材料的倍率性能。