烧结温度对LiNi0.5Co0.3Mn0.2O2物理及其电化学性能的影响

以共沉淀法制备出的球形Ni0.5Co0.3Mn0.2(OH)2为前驱体,以碳酸锂为锂源,通过高温固相法合成了球形LiNi0.5Co0.3Mn0.2O2正极材料。通过热重分析(TGA/DSC)、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、粒度分布、以及电化学性能的测试考查了不同烧结温度对LiNi0.5Co0.3Mn0.2O2的物理性能及电化学性能的影响。结果表明,900℃下烧结得到的LiNi0.5Co0.3Mn0.2O2晶体结构完整、球形形貌规则、粒度分布均匀,并表现出了优异的电化学性能,0.2 C首次放电容量达到了166.7 mA.h/g;1 C首次放电容量为151.6 mA.h/g,20次循环后,容量保持率高达97.9%。     

锂离子电池正极材料LiNi_(0.8)Co_(0.2)O_2的研究

低成本、高比容量的LiNi0.8Co0.2O2是取代已商品化锂电池正极材料LiCoO2的候选材料。用工业原料,通过共沉淀法(pH=11 2±0 05)合成了β Ni0.8Co0.2(OH)2,将其和LiOH·H2O混合,在空气中先后于650℃和750℃烧结8h和20h,制得具有良好层状结构的LiNi0.8Co0.2O2。用合成的材料制备电池,在0 2C、3 0～4 1V进行充放电实验,其放电平台在3 8V以上,首次放电容量超过170mA·h/g,10次循环后,放电容量还能保持在164mA·h/g左右,且库仑效率达到96%以上。     

溶胶凝胶法制备LiNi0．03Mn1．97O4及其电化学性能

采用溶胶凝胶法合成锂离子电池正极材料LiNi0.03Mn1.97O4,使用X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）对合成材料的结构及物理性能进行了表征。将合成材料作为锂离子电池正极活性材料,考察烧结温度对其结构及电化学性能的影响。随着烧结温度的升高,尖晶石型结构越来越完整,初始放电比容量增大,但循环性能却逐渐变差。在750℃下烧结温度12h得到了性能较好的HNi0.03Mn1.97O4,首次放电比容量为118．7mA·h／g,50次循环后,其放电比容量仍保持在101．6mA·h／g,适合作为锂离子电池的正极材料。     

锂离子电池正极材料LiNi0.7Co0.25Al0.05O2的结构表征和电化学特性

用固相法制备球形LiNi0.7Co0.25Al0.05O2粉体,并综合研究该粉体的微观结构和电化学特性.用X射线衍射和透射电子选区衍射分析LiNi0.7Co0.25Al0.05O2的晶体结构.结果表明LiNi0.7Co0.25Al0.05O2为纯α-NaFeO2型六方晶结构.用扫描电镜观察二次颗粒的形状为球形.从循环伏安扫描实验中发现掺杂Al元素能够抑制LiNi0.7Co0.3O2在Li+插入-脱出过程中的结构相变,提高材料的循环稳定性.在电压为3.0～4.3 V,充放电倍率为C/5的条件下,LiNi0.7Co0.25Al0.05O2首次放电容量达到161.5 mA＠·h/g,30次循环后放电容量为156.1 mA·h/g,放电容量损失率仅为3.3%.     

低共熔混合锂盐合成LiNi_(0.8)Co_(0.2)O_2的研究

在空气气氛中,采用低共熔混合物L iNO3-L iOH为锂盐,制备出了锂离子电池正极材料L iN i0.8Co0.2O2。XRD分析表明:此工艺制得的正极材料具有完整的层状结构。电性能测试表明:在0.5 mA/cm2的充放电电流密度和2.7~4.2 V的电压范围内,L iN i0.8Co0.2O2首次放电比容量为145.2 mA.h/g,充放电库仑效率为83.8%;循环20次后,放电比容量为124.8 mA.h/g。该方法能制备出电化学性能良好的L iN i0.8Co0.2O2正极材料。     

空气气氛中合成LiNi0.7Co0.3O2及其AA电池电化学性能

采用共沉淀法合成LiNi0.7Co0.3O2正极材料,采用X射线(XRD)和扫描电镜(SEM)表征不同温度下合成的材料,并研究了材料的电化学性能。结果表明:750℃空气气氛下合成的材料的结构较规整和有序度更好,电化学性能最好。4.2V首次放电比容量达到143 mAh/g,100次循环后仍保持在125.4 mAh/g,循环性能优良。     

锂离子电池正极材料LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2合成工艺优化

以球形三元前驱体Ni0.5Co0.2Mn0.3(OH)2以及LiOH.H2O为原料,用正交实验优化锂离子电池正极材料LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2合成工艺,考察烧结温度、保温时间以及锂与金属元素(Ni、Co、Mn总量)物质的量比等因素对材料电化学性能的影响。得到最佳条件:烧结温度为800℃,保温时间为12 h,锂与金属元素物质的量比为1.06。按最佳工艺合成的样品在0.2 C、1 C首次放电比容量分别为165.1 mA.h/g和151.6 mA.h/g,且表现出良好的循环稳定性。     

正极材料LiCo1/3Ni1/3Mn1/3O2的制备与电化学性能

采用固相法和沉淀法合成了锂离子电池正极材料LiCo1／3Ni1／3Mn1／3O2探讨了合成温度、不同合成方法对材料的电化学性能的影响。利用充放电测试、循环伏安测试方法对合成的LiCo1／3Ni1／3Mn1／3O2进行了表征。结果表明，固相法900℃煅烧合成的材料电化学性能较好，沉淀法合成的材料电化学性能最好，以10．0mA／g的电流充放电，首次放电比容量为576．0C／g，循环50次后放电比容量仍保持501．5C／g。以100．0mA／g的大电流放电，放电比容量达到430．2C／g。     

改进固相法合成LiNixCoyMn1-x-yO2正极材料及性能研究

采用同相法制备正极材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2,用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)/透射电镜(TEM)分析材料的结构和形貌特征,用LAND电池测试系统测试材料的电化学性能(充放电容量和循环性能等).以LiOH·H2O,H2C2O4·2H2O,Ni(AC)2·4H2O,Co(AC)2·4H2O和Mn(AC)2·4H2O为原料,采用固相法在不同煅烧温度和煅烧时间下制备的层状正极材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2具有典型的α-NaFeO2型层状结构特征,晶型结构完整.电化学性能测试结果表明,在850℃下保温15 h合成的正极材料电化学性能最优,在电流密度为120 mA/g、充放电电压在2.75～4.5 V时,经30次循环后放电比容量为163.5 mA·h/g,容量保持率为94%;50次循环后为157.2 mA·h/g,容量保持率为90.8%.     

0.7Li2MnO3-0.3LiNi1/2Mn1/2O2的共沉淀制备及电化学性能

本文通过共沉淀法合成了0.7Li2MnO3-0.3LiNi1/2Mn1/2O2这种正极材料,并对这种材料的结构、相组成和微观形貌进行了表征,并且进行了电化学性能测试。结果表明这种电极材料在循环测试中比容量能达到100mAh.g-1,后续循环稳定性较好。     

熔融盐法合成高密度锂离子电池正极材料LiNi_(0.8)Co_(0.2)O_2

采用热分析法对不同组成的LiOH-LiNO3二元体系进行研究,绘制了具有最低共熔点的该二元体系的步冷曲线和t-x相图,该体系的最低共熔点为175.7℃。利用低共熔混合物LiNO3-LiOH为锂盐,与高密度前驱体Ni0.8Co0.2(OH)2混合经2个恒温阶段烧结(600℃恒温6 h、800℃恒温24 h)制备出了振实密度高达3.23 g/cm3的锂离子电池正极材料LiNi0.8Co0.2O2。X射线衍射分析表明合成的LiNi0.8Co0.2O2具有规整的层状NaFeO2结构。电性能测试表明:在0.5 mA/cm2放电电流密度和3.0—4.3 V的电压范围内,LiNi0.8Co0.2O2首次放电比容量达175(mA.h)/g,放电比容量为163(mA.h)/g,库仑效率为93%。实验结果表明采用该工艺能够制备出电化学性能良好的锂离子正极材料。     

锂离子正极材料LiNi_(0.8)Mn_(0.1)Co_(0.1)O_2的制备及其性能研究

以尿素为沉淀剂,以乙二醇为溶剂,通过溶剂热法制备出多级前躯体Ni0.8Mn0.1Co0.1CO3,通过焙烧该前躯体和LiOH·H2O的混合物制备出高比容量的锂离子正极材料LiNi0.8Mn0.1Co0.1O2。采用XRD、FESEM及恒流充放电测试对材料的结构、形貌和电化学进行表征,结果表明,合成的产物形貌均一,有高结晶度。在0.1 C倍率下,放电比容量为194.6 mAh g-1;当放电倍率提高到2.0 C时,该材料仍然具有78.4mAhg-1的放电比容量,并且该材料在各个倍率下具有良好的稳定性。在1.0 C的放电倍率下,经过50次循环,放电容量保持率为92.5%。     

高密度LiNi_(0.8)Co_(0.2)O_2的合成

以二次干燥化学共沉淀法制得高密度前驱体Ni0.8Co0.2(OH)2,再与LiNO3混合,经600℃恒温6 h,800℃恒温24 h两个恒温阶段烧结,得到高密度LiNi0.8Co0.2O2,探讨了锂源、镍源、Li/(Ni+Co)摩尔比、合成温度等因素对产品的影响,优化了LiNi0.8Co0.2O2的合成工艺。所得非球形LiNi0.8Co0.2O2粉末振实密度高达3.15 g/cm3,大幅度地提高正极材料的体积比能量。X射线衍射分析表明,合成的LiNi0.8Co0.2O2具有规整的层状NaFeO2结构,充放电测试表明,材料具有良好的电化学性能。     

MgF2包覆对正极材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2性能的影响

通过浸渍法在正极材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的表面包覆MgF2,通过XRD、SEM、交流阻抗（EIS）分析、充放电测试研究了不同量MgF2包覆对LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2正极材料的结构与电化学性能的影响。结果表明,MgF2以非晶态形式包覆于LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2材料颗粒的表面,当包覆量为3%（物质的量分数,下同）时,三元正极材料具有优良的电化学性能,在3.0~4.6 V充放电范围内0.1C充放电倍率下,首次放电比容量为196.3 mA·h/g,1C循环50次后容量保持率为95.7%,55 ℃高温下1C循环50次后容量保持率为93.3%。     

ZnF2包覆对锂离子电池正极材料LiNi0.5Mn1.5O4的性能影响

本文用溶胶凝胶法制备了LiNi0.5Mn1.5O4正极材料,然后用ZnF2对其进行表面包覆。XRD测试表明,包覆处理没有影响材料的晶体结构,EDS、SEM和TEM测试表明,2wt%ZnF2在LiNi0.5Mn1.5O4表面形成了约7 nm厚的均匀包覆层。对未包覆、1wt%、2wt%、3wt%包覆后的材料进行电化学性能测试对比,发现包覆后都能减弱电解液与基体间的相互作用,较大地稳定电极表面,提高了材料的电化学性能。其中,2wt%ZnF2包覆样品表现出最佳的电化学性能,0.2 C倍率下循环200圈后,其放电比容量维持在109 mAh/g,容量保持率为79.7%;在10 C时,放电比容量依然高达102.1 mAh/g;5 C高倍率下循环500圈后,放电比容量维持在94.2 mAh/g,容量保持率为85.6%。     

Suppressing the Impedance Rise of LiNi0.8Co0.2O2/Graphite Cells by Al, Ti and Mg Doping

The research on utilizing lithium-ion batteries with LiNi0.8Co0.2O2-based cathode for hybrid electric vehicles is intensively underway in several national laboratories of US Department of Energy. The impedance of LiNi0.8Co0.2O2/graphite lithium-ion cells is observed to experience a substantial rise during accelerated calendar life storage, due mainly to the significant increase of the interfacial resistance on the cathode side. By means of electrochemical measurements and AC impedance spectroscopy, it is found that doping the LiNi0.8Co0.2O2 cathode with small amount of Al, Ti and Mg can effectively suppress this impedance rise. Possible mitigation of oxidizing ability of Ni4+ due to Al, Ti and Mg doping is proposed to achieve this impedance stabilization.     

pH对三元材料前驱体物理性能的影响

在不同pH下共沉淀制备了正极材料LiNi_1/3Mn_1/3Co_1/3O₂的前驱体Ni_1/3Mn_1/3Co_1/3（OH）₂。通过对前驱体产物进行粒径分布分析、振实密度分析及扫描电镜照片分析,比较了pH对合成前驱体材料性能的影响。结果表明,在pH等于11.0条件下,合成的前驱体粒径分布均匀,振实密度高,形貌规则。将该条件下的前驱体与氢氧化锂混合煅烧制备得到LiNi_1/3Mn_1/3Co_1/3O₂。经电化学性能测定,发现其电化学性能优异,在0.2 C和1.0 C下首次放电容量可达 160.0 mA·h/g和129.9 mA·h/g;在1.0 C下循环20次后,容量保持率高达94%。     

不同铝源对LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2材料的包覆改性研究

分别以纳米氧化铝、氢氧化铝及异丙醇铝为原料,采用液相浸渍法对LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2材料进行氧化铝包覆,考察不同包覆源在LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2材料表面进行氧化铝包覆后对材料电化学性能的影响。SEM及XRD结果显示,产物为层状α-NaFeO2结构,氧化铝均匀包覆在LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2材料表面。充放电性能测试结果表明,在3种铝源中,以异丙醇铝为包覆源的材料性能最佳：在3.0~4.6 V的电压下,0.1 C倍率下首次放电比容量为196.1 mA·h/g, 1 C下循环50周后容量保持率为95.6%。