锂离子正极材料Li_(1.2)Mn_(0.54)Ni_(0.13)Co_(0.13)O_2结构及性能

为进一步明确提高锂离子正极材料Li_(1.2)Mn_(0.54)Ni_(0.13)Co_(0.13)O_2电化学性能的途径和方法,从Li_(1.2)Mn_(0.54)Ni_(0.13)Co_(0.13)O_2材料的形貌结构化改性进行研究,综述了Li_(1.2)Mn_(0.54)Ni_(0.13)Co_(0.13)O_2的原始形貌及改性后得到的纳米纤维、纳米管、石墨烯包裹、空心球结构、空心纳米球、珊瑚状等相关形貌和结构,并讨论了其相应的电化学性能,分析了锂离子正极材料Li_(1.2)Mn_(0.54)Ni_(0.13)Co_(0.13)O_2形貌结构对其电化学性能的影响,并对其发展趋势进行了展望。     

三元正极材料Li_(1.2)Mn_(0.54)Co_(0.13)Ni_(0.13)O_2的研究现状及展望

<正>极材料Li_(1.2)Mn_(0.54)Co_(0.13)Ni_(0.13)O_2具有高放电容量、高循环稳定性和环保等优点,能很好的满足新能源电动汽车和小型电子产品的使用要求,因此受到高度关注和广泛研究。本文简述了Li_(1.2)Mn_(0.54)Co_(0.13)Ni_(0.13)O_2材料的结构组分、电化学性能以及社会商业价值,总结了该材料制备和改性的方法及特点,并讨论了改性对电化学性能的影响。基于Li_(1.2)Mn_(0.54)Co_(0.13)Ni_(0.13)O_2材料国内外研究现状和应用前景,指出了纳米电极制备、多元结构制备、复合处理改性、复合材料制备、复合方法制备是该材料今后主要的发展方向。     

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。     

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。     

ZrO_2包覆LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2正极材料的电化学性能研究

以锆溶胶为前驱物对LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2进行了表面包覆改性。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和电化学交流阻抗(EIS)等对包覆后正极材料的物相结构、形貌及电化学性能进行了研究。结果表明,ZrO_2包覆并未改变LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2的物相结构,ZrO_2在正极材料表面分布较均匀,包覆后的LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2放电比容量略有下降。在3.0~4.4 V测试条件下,与未包覆的LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2相比,ZrO_2包覆后的LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2经1C循环80周的容量保持率提高了14个百分点。经ZrO_2包覆后,LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2的电荷转移电阻明显减小。     

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%。     

LiNi_(0.815)Co_(0.15)Al_(0.035)O_2正极材料的微波合成机理及其表征

以前驱体Ni_(0.815)Co_(0.15)Al_(0.035)(OH)_(2.035)和LiOH·H_2O为原料,采用微波法合成了LiNi_(0.815)Co_(0.15)Al_(0.035)O_2锂离子电池正极材料。通过XRD、SEM和充放电测试等方法对合成材料的结构、形貌和电化学性能进行了表征,结果表明:在微波中以1 300 W的输出功率合成的正极材料具有最大的c/a和I(003)/I(104)值以及最小的R值,以0.2C充放电、在2.8~4.3 V之间首次放电比容量为185.2mA h/g,首次充放电效率为84%,循环30次后容量保持率为92.3%,表现出较好的电化学性能。微波对材料升温曲线影响较大,氢氧化锂的强吸波能力能够增大混合物的升温速率,缩短反应时间。     

NCM811前驱体制备过程中的影响因素研究

高镍LiNi_(0. 83)Co_(0. 11)Mn_(0. 06)O_2(简称NCM811)正极材料凭借其高容量、循环稳定性好和成本适中等优点,已成为最有应用前景的新型正极材料之一。合成该材料的方法有很多,其中共沉淀法是应用最普遍、最适合规模化应用的。因此共沉淀反应的产物前驱体Ni_(0. 83)Co_(0. 11)Mn_(0. 06)(OH)_2是影响最终NCM811正极材料性能的关键。通过聚焦在共沉淀反应过程中主要的工艺参数,包括氨水浓度、pH值和进料速度等,研究这些因素对前驱体产品物化性能的影响,进而实现不同形貌、不同性能前驱体的可调控构建。为高镍NCM811前驱体的放大化生产提供借鉴。     

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%。     

镍钴锰酸锂正极材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的制备方法和研究进展

LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2很好的构成了LiNiO_2/LiCoO_2/LiMnO_2三类材料的固溶体系,兼容了三种材料的优点且弥补了上述材料作为正极材料的不足,是备受欢迎的锂电池正极材料。详细叙述了该正极材料的结构特征和电化学反应特征及近几年国内外对111型镍钴锰酸锂正极材料的研究进展,介绍了固相法、共沉淀法和溶胶凝胶法等方法的原理和特点,并阐述了掺杂和包覆改性对正极材料电化学性能的影响。     

镍钴锰酸锂正极材料 LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2的制备方法和研究进展

LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2很好的构成了LiNiO2/LiCoO2/LiMnO2三类材料的固溶体系，兼容了三种材料的优点且弥补了上述材料作为正极材料的不足，是备受欢迎的锂电池正极材料。详细叙述了该正极材料的结构特征和电化学反应特征及近几年国内外对111型镍钴锰酸锂正极材料的研究进展，介绍了固相法，共沉淀法和溶胶凝胶法等方法的原理和特点，并阐述了掺杂和包覆改性对正极材料电化学性能的影响。     

Al2O3包覆LiMn2O4正极材料的合成和电化学性能研究

研究了在锂离子电池尖晶石LiMn2O4正极材料上包覆Al2O3来改善材料在循环过程中的容量衰减问题。通过SEM和X射线衍射研究材料的表观形貌和晶体结构，在电化学性能测试中，发现包覆Al2O3可以减少材料与电解液的直接接触，阻止了电解液对尖晶石的侵蚀，抑制锰离子在电解液中的溶解和由此带来材料结构的改变，以及与电解液中微量的HF反应，避免了HF对锰离子溶解的加速作用。从电化学循环测试后材料的X射线图谱上可以发现，LiMn2O4材料包覆Al2O3后，可以在很大程度上抑制循环过程中MN5O8杂相峰的出现。     

富锂锰基材料Li1.2Ni0.13Co0.13Mn0.54O2的改性与电化学性能研究

为改善富锂材料的电化学性能,使用Li₃VO₄对富锂锰基材料Li_1.2Ni_0.13Co_0.13Mn_0.54O₂进行湿法包覆。对样品进行表征和电化学性能测试,结果表明,包覆工艺不会破坏富锂层状材料的结构;包覆物明显改善样品的电化学性能,其中3%包覆量的样品综合性能最好,首次放电比容量为243.2 mAh/g,库伦效率70.9%;在1C下循环50次后,容量保持率为87.2%。     

非化学计量比Li1+xNi0.8Co0.2O2结构和性能研究

共沉淀法合成了层状Li1＋xNi0.8Co0．2O2（X=0和0．05），采用XRD和电化学方法对其进行了研究。与Li1＋xNi0.8Co0．2O2相比，Li1.05Ni0.8Co0.2O2有较高的放电容量和较差的循环性能。与Li1＋xNi0.8Co0．2O2放电容量微分曲线相似，Li1＋xNi0.8Co0．2O2在4．15V存在负峰，随着循环次数的增加，4．15V负峰峰位明显向左移。与Li1＋xNi0.8Co0．2O2放电容量微分曲线不同，层状结构Li1＋xNi0.8Co0．2O2的4．15V负峰峰高随循环次数的增加而增高，循环过程促进了Li1＋xNi0.8Co0．2O2结构转变。     

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%。     

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%。     

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。     

废旧三元锂电池正极材料葡萄糖还原磷酸浸出绿色回收技术研究

传统湿法冶金技术回收三元锂电池正极材料通常采用强酸为浸出剂,过氧化氢为还原剂。而强酸和过氧化氢均有强腐蚀性、二次气体污染及明显的细胞毒性。因此本论文采用葡萄糖还原磷酸浸出三元锂电池正极材料,研究了葡萄糖还原磷酸浸出过程中酸浓度、葡萄糖浓度、固液比、温度和时间对Li、Ni、Co和Mn浸出率的影响,在最佳条件下Li、Ni、Co和Mn的浸出率在95%以上。利用未反应收缩核模型拟合了酸浸过程的动力学数据,结果显示浸出过程由表面化学反应所控制。使用共沉淀-固相法再生了正极材料,其结晶性良好,元素分布均匀,实现了三元锂电池正极材料的闭环再生。