不同锰源对富锂正极材料Li_(1.2)Mn_(0.54)Ni_(0.13)Co_(0.13)O_2性能的影响

采用MnCO3或MnO2为锰源,设计了两条工艺路线,并分析了这两种工艺对富锂正极材料Li1.2Mn0.54Ni0.13Co0.13O2结构、形貌、振实密度及电化学性能的影响。研究结果表明,两种工艺制备的材料都具有层状结构,二次颗粒都呈球形,球形颗粒的直径都在2~15μm,一次颗粒0.2~1.0μm;但是在两种不同的工艺下,球形颗粒的聚集程度不一,其中以MnO2为锰源,制备的材料的颗粒接触最为紧密,而且其振实密度高,为1.5g·cm-3。以制备出的材料作为电池的正极材料,组装2032扣式电池,在0.1C(20mA·g-1),电压范围2.0~4.8V,测试材料的首次充放电,其中以MnCO3为锰源,制备的材料的首次放电比容量为最高,为262.1mAh·g-1,首次库伦效率为76.8%。在不同倍率(0.2C,0.5C,1.0C和3.0C)下测试电池性能,以MnO2为锰源,3.0C下的放电比容量为183.5mAh·g-1。因此,采用MnO2为锰源制备出的富锂正极材料具有较高的倍率性能。     

冷冻干燥法制备高性能电池级正极材料磷酸铁锂

以LiOH·H_2O为Li源,FeNO_3·9H_2O为Fe源,NH_4H_2PO_4提供磷酸根,柠檬酸作为碳源和螯合剂进行配料,采用简单的制备工艺冷冻干燥法合成了电池级正极材料磷酸铁锂粉末。通过XRD物相表征、电池充放电和循环伏安等测试手段探究了烧结工艺对碳包覆磷酸铁锂(LiFePO_4/C)正极材料的结晶性及电化学性能的影响。结果表明,煅烧温度为750℃时获得的正极材料LiFePO_4/C电化学性能表现最好,在不同电流密度下0.1C、0.2C、1C、2C和5C的放电比容量分别为150.5、142.2、128.1、117.8和105.4 mAh/g。     

固相合成锂离子电池正极材料LiMn_(1-x)Fe_xPO_4/C的结构与电化学性能

以葡萄糖为碳源,对LiH2PO4、MnCO3、FeC2O4与葡萄糖等反应物进行湿法球磨,随后在750℃温度下煅烧,通过固相反应实现对LiMnPO4的铁离子掺杂和碳包覆改性,得到锂离子电池正极材料LiMn1-xFexPO4/C(x=0、0.05、0.10、0.15、0.20)。利用X射线衍射(XRD),扫描电镜(SEM)及电化学测试等手段研究铁离子掺杂量对磷酸锰锂的晶体结构、微观形貌与电性能的影响。结果表明,LiMn0.9Fe0.1PO4/C结晶度良好,颗粒较均匀细小,具有较好的电化学性能,0.05C倍率下的首次放电比容量达到110(mA·h)/g,经过30次循环后,放电比容量约80(mA·h)/g。     

高性能正极材料LiFePO_4的制备及表征

采用颗粒纳米化技术与雾化干燥相结合的方法合成了高性能的LiFe_(0.98)Ti_(0.02)PO_(4-x)F_x/C(x=0.00,0.02)正极材料。利用X-ray粉末衍射仪、场发射扫描电子显微镜和蓝电测试系统对合成材料的晶体结构、颗粒形貌和电化学性能进行了表征。结果表明,采用该方法可明显降低一次颗粒粒径,同时引入Ti-F掺杂可进一步提高产品的电化学性能。LiFe_(0.98)Ti_(0.02)PO_(3.98)F_(0.02)/C表现出最好的电化学性能,其0.1C首次放电比容量和库伦效率分别为163.9mAh/g和97.3%;1C放电比容量为144.3mAh/g,循环50次后容量保持率为98.8%,表现出了较高放电比容量和良好的循环性能。     

非均匀沉淀法包覆合成LiNi0.9 Co0.07 Mn0.03O2锂离子正极材料

采用非均匀沉淀法包覆合成了LiNi0.9Co0.07Mn0.03O2锂离子正极材料.前驱体合成中各工艺条件与包覆材料的比表面积和电化学性能息息相关.试验研究了沉淀剂、搅拌速度、pH值和氨水浓度对包覆沉淀的影响及煅烧过程对材料电化学性能的影响.结果表明:在优化实验条件下Co/Mn复合包覆在β-Ni(OH)2表面上;正极LiNi0.9Co0.07Mn0.03O2首次放电容量为195mAh·g-1,50次循环后容量仍保持为188.6mAh·g-1.循环伏安研究表明:与LiNiO2相比,Co/Mn复合包覆合成正极材料LiNi0.9Co0.07Mn0.03O2的相变得到很好的抑制,材料显示出良好的循环性能.     

两步碳包覆工艺制备锂离子电池正极复合材料LiFePO_4/C

以FePO4·2H2O和葡萄糖为原料,进行初次碳包覆合成Fe2P2O7/C,然后将Fe2P2O7/C和Li2CO3按比例混合,加入一定量的葡萄糖,于氩气气氛炉中升温到一定温度下保温,制得LiFePO4/C复合材料。文章详细考察了合成条件对LiFePO4/C材料晶体结构、物理和电化学性能的影响,结果表明优化工艺条件为:温度为650℃,合成时间为8h以及第二次碳源添加量为1.5g。在最优条件下LiFePO4/C在0.1C倍率下首次放电比容量有157.4mAh/g,0.2C、0.5C、1C和2C倍率下放电比容量分别为153.7mAh/g、147.2mAh/g、140.0mAh/g、128.0mAh/g,具有良好的电化学性能。     

直接融盐法制备锂离子电池负极材料Li4/3Ti5/3O4及其电化学性能

以CH3COOLi·2H2O和锐钛矿型TiO2为原料,通过直接融盐法合成锂离子电池负极材料Li4/3Ti5/3O4,考察合成条件对材料性能的影响,并通过X射线衍射仪(XRD)和扫描电镜(SEM)对样品进行物相和形貌分析.结果表明,先在70℃保温5 h或10 h,再在800℃煅烧2 h可得到纯相的Li4/3Ti5/3O4粉末,平均粒径在300nm左右,且粒径分布均匀.充放电测试表明在70℃保温5 h、800℃煅烧2 h得到的样品具有最优异的电化学性能.以0.1C倍率充放电,其首次放电容量达到172(mA·h)/g,接近理论容量,20次循环后,容量仍保持在140(mA·h)/g.与传统的固相法相比,用直接融盐法得到的材料具有较大的锂离子扩散速率、高倍率性能和循环可逆性.     

碳酸盐共沉淀法合成LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2及其电化学性能

以碳酸盐共沉淀法合成了Ni1/3Co1/3Mn1/3CO3前驱体,然后以Ni1/3Co1/3Mn1/3CO3和LiOH·H2O为原料,合成出了层状锂离子电池正极材料Li Ni1/3Co1/3Mn1/3O2.通过XRD,SEM和电化学测试对Li Ni1/3Co1/3Mn1/3O2材料的结构、形貌及电化学性能进行了测试和表征.结果表明,800℃烧结12 h所合成的样品粒度大小分布比较均匀,以0.2 C充放电,其首次放电容量为153 mAh·g-1,循环30次后容量为140 mAh·g-1.     

新型高镍无钴正极材料LiNi0.94Mn0.04Al0.02O2的合成研究

采用固相烧结工艺合成了层状高镍无钴正极材料LiNi_0.94Mn_0.04Al_0.02O₂(NMA),并研究了不同烧结温度对NMA正极材料的晶体结构、微观形貌和电化学性能的影响。结果表明,当烧结温度过低时,NMA正极材料的结晶度偏低,并在表面形成残锂。烧结温度过高则会导致层状结构变差和电极表面有害副反应增多。在最佳烧结温度750℃下合成的NMA-750材料具有良好的颗粒形貌、最少的锂镍混排和最完整的层状结构,同时具有最佳的电化学性能：首圈放电比容量(3.0～4.5 V,1 C)为199.5 mA·h/g,循环100圈后容量保持率可达79.04%;在5 C下仍具有147.6 mA·h/g的放电比容量,倍率性能优良。     

超声空化联合机械活化制备尖晶石LiMn_2O_4及其电化学性能

采用超声空化联合机械活化法合成一系列微观形貌不同的锂离子电池正极材料LiMn_2O_4,采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、电池充放电测试仪对制备的LiMn_2O_4正极材料的相组成特性、微观形貌和电化学性能进行相关测试。结果表明,本方法制备的LiMn_2O_4正极材料具有良好的尖晶石结构,延长机械活化时间可以得到致密的类球形结构的尖晶石材料,其中经过机械活化4 h后烧结得到的样品具有良好的电化学性能,在6 C放电倍率下放电比容量为88.2 mAh·g~(-1),返回0.5 C时容量恢复效率达到91.3%。     

钠电正极材料Na2/3Ni1/3Mn2/3O2的合成工艺参数研究

通过高温固相法制备了钠离子电池正极材料Na2/3Ni1/3Mn2/3O2,并对Na2/3Ni1/3Mn2/3O2的合成工艺参数进行了研究.通过对不同条件下制得的正极材料进行物化性质与电化学性能的表征,确定材料的最佳合成温度为900℃,最佳保温时间为12 h.在2～4.5 V电压区间内,0.2 C倍率下,材料首周的放电容量为110 mAh·g-1,100周充放电后的可逆容量为86 mAh·g-1,容量保持率达78.1％.     

固相法合成锂离子电池负极材料Li_4Ti_5O_(12)/C

以Li2CO3、TiO2和硬脂酸为原料,采用高温固相法制备出Li4Ti5O12/C复合材料。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、恒流充放电测试等测试方法对Li4Ti5O12的结构、形貌和电化学性能进行了研究。结果表明:硬脂酸的添加使合成的Li4Ti5O12/C复合材料具有良好的高倍率电化学性能,其0.1C倍率下首次放电比容量达到153.6mAh/g,在2C倍率下首次放电比容量可达到134.4mAh/g。     

高温球磨烧结合成LiCoxMn2-xO4

采用液相法合成前驱体，并通过高温球磨烧结法合成了LiCoxMn2-xO4正极材料。考察Co掺杂量对材料的相结构、形貌、电化学性能的影响。结果表明，Co掺杂后材料的首次放电比容量随着Co掺杂量的增大逐渐减小，而循环性能较好。其中LiCo0.05Mn1.95O4的首次放电比容量达到119.0 mAh/g，在不同倍率下循环100次后的容量保持率为92.52%，表现出很好的电化学可逆性和循环稳定性。     

高性能锂离子电池正极材料LiFePO_4/C的制备及表征

采用喷雾干燥-高温固相法合成Li Fe1-xMgxPO4-yFy/C(x=0.02;y=0,0.02)正极材料,并进行了物理性质和电化学性能测试。结果表明,掺杂后的样品均为橄榄石结构,粉末颗粒形貌为多孔状球形。Li Fe_(0.98)Mg_(0.02)PO_(3.98)F_(0.02)/C表现出最好的电化学性能,0.1C首次放电比容量和库伦效率分别为158.9m Ah/g和93.5%;1C放电比容量为145m Ah/g,循环50次后容量保持率为98.9%。与LiFePO_4/C和Li Fe_(0.98)Mg_(0.02)PO_4/C相比,Li Fe0.98Mg_(0.02)PO_(3.98)F_(0.02)/C具有更高的比容量、更稳定的循环性能和更好的倍率性能。     

Al_2O_3预包覆尖晶石LiMn_2O_4的电化学性能

将Li2CO3和电解二氧化锰混合球磨,得到尖晶石(LiMn2O4,简称为LMO)的前驱体,采用化学沉积法在前驱体的预烧产物表面包覆Al(OH)3,然后在750℃/6h条件下煅烧,得到Al2O3/LiMn2O4复合粉末(称为Al2O3预包覆,包覆粉末记为P-LMO);同时采用传统方法,在前驱体的煅烧产物(LiMn2O4粉末)表面包覆Al(OH)3,然后在300℃/3h条件下热处理,得到Al2O3/LiMn2O4复合粉末(称为煅烧包覆,复合粉末记为C-LMO),对这2种包覆法制备的Al2O3/LiMn2O4复合粉末的物相结构、形貌、包覆层的厚度与粒度分布等进行对比分析,并对包覆粉末进行电化学性能测试。结果表明,Al2O3均匀地包覆在LiMn2O4的表面,包覆层厚度约为10nm;Al2O3/LiMn2O4复合粉末的晶格常数随Al2O3包覆量增加而增加;预包覆粉末颗粒呈类球形,平均粒径(0.3μm)明显小于煅烧包覆的平均粒径(0.5μm);预包覆粉末的Al2O3包覆层能有效减少循环过程中电荷转移阻抗的增加,并减少Mn的溶解,其循环性能优于煅烧包覆粉末。在3.2~4.5V的充放电区间内,Al2O3包覆量(摩尔分数)为2%的预包覆LiMn2O4材料显示出优良的电化学性能,55℃下0.1C的首次放电容量为114.0(mA·h)/g,0.5C倍率下50次循环后容量保持率为87.3%。     

LiMnPO4/C复合锂离子电池正极材料超价离子掺杂改性研究

以LiH₂PO₄和金属锰粉为原料、PVA为碳源，通过机械液相活化法合成了分散均匀、反应活性较高的[Mn₃(PO₄)₂·xH₂O+Li₃PO₄]前驱体，经过一步煅烧可生成原位碳包覆LiMnPO₄材料。LiMnPO₄材料倍率性能和循环性能不好。为此，通过锰位取代掺杂制备了Li(Mn_0.95Fe_0.05)_1-xM_xPO₄/C材料(M=Cr³⁺,V⁵⁺,Ti⁴⁺),其中Ti掺杂的Li(Mn_0.95Fe_0.05)_0.99Ti_0.01PO₄/C材料具有最优的电化学活性，0.05C下的放电比容量为134...     

固相反应条件对磷酸铁锂电化学性能的影响

以碳酸锂(Li₂CO₃)为锂源, 磷酸二氢铵(NH₄H₂PO₄)为磷源, 草酸亚铁(FeC₂O₄·2H₂O)为铁源, 柠檬酸(C₆H₈O₇·H₂O)为碳源, 采用固相反应法制备橄榄石晶型磷酸铁锂。利用X射线衍射仪, 扫描电子显微镜, 能谱仪, 比表面积分析仪和电化学测试等设备和方法对磷酸铁锂材料的物相组成、结构、形貌和电化学性能进行表征, 研究煅烧温度和保温时间对磷酸铁锂电化学性能的影响, 并通过添加碳对试样进行包覆改性。结果表明, 在煅烧温度为700℃, 保温时间为12 h条件下制备的磷酸铁锂正极材料的电化学性能良好, 碳包覆能有效改善电极材料的性能。包覆碳后的磷酸铁锂电极材料在0.2C充电电流密度下首次放电比容量可达319.2 mAh·g-1; 在1C充电电流密度下循环100次后, 放电比容量保持在168.1 mAh·g-1。     

尖晶石型LiMn2O4正极材料的改性及电化学性能研究

采用共沉淀方法合成了尖晶石型LiMn2O4正极材料，并对其工艺进行改进，进行锰源掺杂及Al2O3包覆改性等得到5种材料。首次充放电容量较高，所得纯相尖晶石的首次充放电容量达到130mAh／g，充放电效率高，电化学性能较好。对5种材料进行了XRD以及充放电，循环伏安及交流阻抗测试，考察了不同掺杂元素对电池材料的影响，得出在掺杂工艺相同的条件下，掺Cr所得材料的电化学性能较为理想，循环伏安和交流阻抗测试亦为上述结果进行了有力佐证。     

以废旧锌锰电池为锰源制备锂离子电池正极材料LiMn_2O_4

采用湿法回收技术从废旧锌锰干电池中回收锰,并以此为锰源制备锂离子电池正极材料锰酸锂。用XRD、SEM对产物的结构和微观形貌进行表征,并对其电化学性能进行测试。结果表明,该工艺合成的产物为尖晶石型LiMn2O4,纯度高,粒径分布均匀,初始比容量可达119mAh/g,适合用作锂离子电池正极材料。     

喷雾干燥法合成锂离子电池复合正极材料xLiFePO4.yLi3V2(PO4)3及性能研究

采用喷雾干燥和高温固相法合成了一系列xLiFePO4·yLi3 V2( PO4)3复合正极材料.电化学测试结果表明,0.95LiFePO4·0.05Li3 V2( PO4)3复合正极材料具有较高的比容量、优良的循环性能和倍率性能,在电压范围为2.0V～4.3V,0.1C,1C,5C条件下的放电容量分别为162.7,147.7和122.3 mAh·g-1.0.5LiFePO4·0.5Li3 V2(PO4)3和0.3LiFePO4·0.7Li3 V2 (PO4)3复合正极材料则表现出了良好的倍率性能,5C,10C充放电条件下容量保持率分别为:77％,73％,88％,82％.