烧结温度对LiNi0.7Co0.1Mn0.2O2三元正极材料结构和电化学性能的影响

将通过化学共沉淀法合成的Ni_(0.7)Co_(0.1)Mn_(0.2)(OH)_2三元前驱体与锂源LiOH·H_2O混合均匀,用高温固相反应法合成LiNi_(0.7)Co_(0.1)Mn_(0.2)O_2三元正极材料。采用XRD、SEM、恒电流充放电电池测试系统和电化学工作站对高温烧结合成的三元正极材料的晶体结构、颗粒形貌和电化学性能进行研究。结果表明,在850℃下高温煅烧合成的LiNi0.7Co0.1Mn0.2O2材料具有最优的组织结构、微观形貌和电化学性能。0.2 C倍率下首次放电比容量达到191.5 mAh/g,1.0 C倍率下循环50圈后的放电比容量为178.3 mAh/g,容量保持率达96.5%。     

PEG对LiFePO4/C结构与性能的影响

以PEG为碳源,采用共沉淀法合成了LiFePO4/C复合正极材料。采用热重和示差扫描量热分析(TG-DSC)分析了前驱体的热分解过程;通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜仪(SEM)和恒电流充放电测试等手段对材料的结构、形貌和电化学性能进行了表征。考察了PEG的分解速率和添加量对材料结构、形貌和电化学性能的影响。结果表明:当PEG分解温度区间的升温速率为6℃/min、n(PEG)∶n(LFP)=0.5∶1时,合成的正极材料具有较好的电化学性能,0.1C倍率下首次放电比容量达到164.7mAh/g,循环30次后,比容量衰减率为4.75%。     

无钴镍基正极材料LiNi_(0.8)Mn_(0.2)O_2的制备及电化学性能研究

采用共沉淀法合成球形前驱体Ni_(0.8)Mn_(0.2)(OH)_2,混合LiOH·H_2O通过高温烧结制备出锂离子电池镍基正极材料LiNi_(0.8)Mn_(0.2)O_2。通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、热重-差热分析(TG-DTA)以及恒电流充放电测试对材料进行表征,研究了烧结温度和烧结气氛对材料结构、形貌和电化学性能的影响。结果表明:800℃纯氧气氛(0.6L/min)下煅烧12h合成的材料晶型完整,是典型的六方晶系α-NaFeO_2型结构;SEM测试显示材料平均粒径在10μm左右;电化学性能测试显示材料在25℃、2.75~4.20V、0.2C充放电条件下,首次放电比容量达173.6mAh/g,循环95次后,容量保持率达90.73%。     

共沉淀法制备LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4正极材料及其性能

采用共沉淀法制备镍锰复合氢氧化物沉淀,然后与LiOH·H_2O混合,空气中800℃煅烧18h,并500℃短时间退火处理5h得到高电压正极材料LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4。通过X射线衍射光谱法(XRD),扫描电子显微镜法(SEM)和恒电流充放电测试对样品的物相、形貌和电化学性能进行了表征。合成的LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4具有立方尖晶石结构,结晶性良好,颗粒粒径均匀,为200～300nm。电化学测试表明:样品存在4.7V附近的电压平台,在0.5C的较大放电电流下,首次充电容量为141.0 mAh/g,首次放电容量为122.9 mAh/g,80次循环后样品的容量保持率为97.7%,且经过活化后每个循环的库仑效率都超过了98%,具有极其优秀的循环稳定性和充放电的可逆性。     

镍钴锰酸锂的制备及高电压充放电性能

用共沉淀-机械球磨-高温煅烧法制备纳米三氧化二铝(Al_2O_3)包覆镍钴锰酸锂材料,研究材料在高电压充放电条件下的电化学性能。XRD、SEM、容量微分(d Q)/电压微分(d U)和电化学性能测试结果表明:在镍钴锰酸锂颗粒表面得到了均匀的纳米级Al_2O_3包覆层,并提高正极材料的电化学性能。以0.5 C在3.0~4.6 V循环,Al_2O_3包覆量为0.5%材料第50次循环的放电比容量由未包覆材料的155.3 m Ah/g上升到172.7 m Ah/g。包覆处理可提升正极的热稳定性和高电压高温持续充电的时间,从而提高电池的高温安全性能。     

锰酸锂晶体显微结构对电池电气性能的影响

介绍了不规则锰酸锂、球形锰酸锂和单晶锰酸锂三种不同形貌锰酸锂的合成工艺。采用显微图像测试方法对样品形貌及结构进行测试,研究它们的性能。对分别使用三种锰酸锂作为原材料制备而成的纽扣电池、软包电池进行电池循环、差热分析法(DTA)等测试,分析材料形貌在材料结构和热稳定性方面的作用。测试结果表明,单晶锰酸锂(LMO)综合性能最佳,尤其循环性能和热稳定性;不规则LMO各项性能指标均表现不佳;球形LMO多数性能指标居中,除倍率放电能力最优。     

ZrO2包覆对正极材料LiNi0.5Mn1.5O4电化学性能的改进

采用ZrO_2对正极材料LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4进行包覆以提高材料的电化学性能,通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等测试手段表征ZrO_2包覆后材料的结构和形貌,通过电化学测试手段对包覆后的正极材料进行电化学性能分析,将测试结果与原相正极材料LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4进行对比得到:ZrO_2包覆量为1.5%(质量分数)的样品表现出更高的放电比容量、更好的倍率性能以及更好的放电比容量保持率,在0.2 C放电倍率下材料的放电比容量首次表现可达129.5m Ah/g,在0.5 C放电倍率下经过50次循环后材料的容量保持率仍然高达95.4%;电化学循环伏安测试结果显示不同ZrO_2包覆量所制备的材料均具有4.7和4.0 V两个放电平台,材料属于Fd-3m空间群尖晶石结构。     

AlPO4包覆对LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2性能的影响

采用共沉淀法在LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2表面包覆Al PO4。利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜和充放电测试技术研究Al P O4包覆对正极材料的晶体结构、微观形貌和电化学性能的影响。电化学性能测试结果表明:不同Al PO4包覆量对正极材料LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2物理性质、结构及电化学性能有显著影响。当采用Al PO4包覆量为1%时,循环性能最好,50次循环后,放电比容量仅降到176 m Ah/g,容量衰减最小,只有1.7%。表现出良好的电化学稳定性,同时材料的倍率性能也明显提高。     

锂离子电池正极材料Li_(1.2)Ni_(0.13)Co_(0.13)Mn_(0.54)O_2掺杂Cu~(2+)改性研究

采用碳酸盐共沉淀法制备了层状结构的富锂锰基正极材料Li_(1.2)Ni_(0.13)Co_(0.13)Mn_(0.54)O_2和Li_(1.2)Ni_(0.11)Co_(0.11)Mn_(0.53)Cu_(0.05)O_2,通过X射线衍射、扫描电镜、透射电镜、X射线光电子能谱、拉曼光谱分析、充放电测试分析该合成材料的晶体结构、形貌特征、元素组成、能谱分析和电化学性能。经过Cu2+掺杂改性后的富锂锰基正极材料晶体结构更稳定、材料表面更光滑、颗粒分布更均匀、电化学性能更好,并且提高了材料的首周期充放电效率和倍率性能,在0.1 C下循环50次后的容量保持率为95.2%,具有良好的循环寿命。     

压实密度对LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_2性能的影响

采用共沉淀-高温固相法,控制压实密度,制备正极材料LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_2,并分析样品的结构、形貌及性能。类单晶样品的压实密度为4.0 g/cm3,与二次球颗粒相比,具有良好的形貌、抗压性能和较好的电化学性能。制备的扣式电池以0.1 C放电至2.80 V的比容量为179.9 m Ah/g;在25℃下以1.0 C在2.80~4.35 V循环100次,容量保持率为95.3%。     

LiTiO2包覆对LiNi0.8Co0.15Al0.05O2正极材料的影响

采用共沉淀法制备Ni0.8 Co0.15 Al0.05(OH)2三元前驱体,与LiOH·H2 O球磨混合后,通过高温固相法烧结制备LiNi0.8 Co0.15Al0.05O2(NCA)正极材料,探究LiTiO2包覆量(0、0.2％、0.5％、1.0％)对LiTiO2包覆的Li(Ni0.8Co0.15Al0.05)1-xO2正极材料性能的影响.通过XRD、SEM、透射电子显微镜(TEM)、电化学阻抗谱(EIS)及充放电测试等,分析材料的结构、形貌及电化学性能.LiTiO2包覆在NCA材料表面,当包覆量为0.5％时,电化学性能最佳.在2.8～4.2 V充放电,1.0 C倍率的首次放电比容量达182.3 mAh/g,循环200次的容量保持率为76.4％;10.0 C倍率的放电比容量为141.3 mAh/g.     

熔盐法合成电池材料残余锂盐的再利用

在熔融盐法制备LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2(NCM523)正极材料过程中,对残余的熔融盐进行回收利用。通过XRD、SEM和电化学性能测试等,考察二次利用的正极材料的性能。回收熔融盐合成的正极材料(NCM-R)和新鲜熔融盐所制备的正极材料(NCM-P)都具有良好的层状结构和形貌特征。NCM-P、NCM-R在3.0~4.3 V循环,10.0 C倍率比容量最大值分别为127.8 m Ah/g和125.67 m Ah/g,以1.0 C充放电,第500次循环的容量保持率分别为78.37%和76.13%。     

PEDOT改性的正极材料NCA

为了解决铝镍钴酸锂正极材料存在的循环性能不理想、高温循环容量产生气体等等问题,用导电高聚物(PEDOT)对锂离子电池正极材料铝镍钴酸锂表面进行了包覆处理。对处理后的正极材料进行了扫描电子显微镜法(SEM)、X射线衍射光谱法(XRD)、原子吸收光谱法(AAS)和电化学性能测试。研究表明,经导电高聚物包覆处理,提高了NCA粒子的电子导电性,抑制了铝镍钴酸锂NCA正极材料与电解质中有机溶剂与正极材料间的反应。NCA的长期循环性能和高截止电压下的循环稳定性得到有效改善,高温产气问题得到克服。     

铝集流体对锂离子电池正极材料LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2性能的影响

用化学蚀刻法制备了微孔铝集流体,通过扫描电镜(SEM)、剥离强度测试、充放电测试和电化学阻抗谱(EIS)测试等方法研究了铝箔表面形貌及其作为正极集流体对锂离子电池正极材料LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2电化学性能的影响。结果表明:蚀刻后铝集流体表面为蜂窝状结构,孔径在5~20 mm,其作为正极集流体制备的样品剥离强度显著提高,0.2 C首次充放电比容量分别为198.70和176.80 mAh/g,首次充放电效率为88.98%。8.0 C循环5次后的放电比容量为134.04m Ah/g,容量保持率仍有75.81%,1.0 C循环50次后放电比容量为161.15 mAh/g,容量保持率为95.62%,倍率和循环性能优良。     

W掺杂NCA正极材料电化学特性研究

采用共沉淀法制备的球形Ni_(0.8)Co_(0.15)(OH)_(1.9)作为锂离子电池正极材料前驱体,讨论了烧结制备LiNi_(0.8)Co_(0.15)Al_(0.05)O_2过程中W掺杂对正极材料结构和电化学性能的影响。结果表明:在烧结过程中引入Al并同时进行W掺杂,可得到球形形貌完整且表面具有一定空隙的正极材料;在750℃条件下烧结得到的LiNi_(0.8)Co_(0.15)Al_(0.049)W_(0.001)O_2正极材料具有极佳的电化学性能。W掺杂正极材料的放电比容量(2C)达到177.9 m Ah/g,循环300周后,容量保持率达到84.32%。在20C大倍率下,W掺杂正极材料具有153.9 m Ah/g的放电比容量,远高于未掺杂样品(95 mAh/g)。     

Fe_2O_3包覆对Li[Li_(0.2)Ni_(0.13)Co_(0.13)Mn_(0.54)]O_2正极材料性能影响

采用化学沉淀法对共沉淀法制备的富锂锰基正极材料Li[Li_(0.2)Ni_(0.13)Co_(0.13)Mn_(0.54)]O_2进行Fe_2O_3表面包覆改性。对所制备的材料进行X射线衍射光谱法(XRD)、扫描电子显微镜法(SEM)、透射电子显微镜法(TEM)、X射线光电子能谱法(XPS)和电化学分析等测试和表征,分析Fe_2O_3包覆对富锂锰基正极材料的结构、形貌和电化学性能的影响。结果表明,经Fe_2O_3包覆的正极材料都具有典型的α-NaFeO_2层状结构,少许层状结构转变为尖晶石结构;Fe_2O_3包覆提高了材料的首次库仑效率和循环稳定性,Fe_2O_3包覆量质量分数为7%的Li[Li_(0.2)Ni_(0.13)Co_(0.13)Mn_(0.54)]O_2呈现出的电化学性能最好,1 C下循环50次之后,容量保持率达90.16%。同时,交流阻抗结果表明Fe_2O_3包覆可有效减小材料的电荷转移阻抗并提高锂离子扩散系数。     

纳米中空球状高电位LiNi0.5Mn1.5O4的制备及其电化学性能

以NiCl_2·6 H_2O和MnCl_2·4 H_2O为原料,采用溶剂热法可制备出Ni_(0.5)Mn_(1.5)(CO_3)_2前驱体,将前驱体进行空烧和锂化可成功制备出具有高电位的LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4正极材料。分别从磁力搅拌混合的搅拌速率与时间,以及空烧、锂化工艺的影响因素出发,探讨了不同条件下合成前驱体Ni_(0.5) Mn_(1.5)(CO_3)_2、中间产物Ni_3Mn_7O_x及终产物LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4的结构与形貌。对得到的正极材料LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4进行电化学性能测试,结果表明:添加非离子活性剂PVP后,慢速下磁力搅拌时间4 h,控制反应温度200℃,反应时间30 min时得到的前驱体结构均匀,并通过空气中500℃处理(1℃/min),800℃条件下在LiOH∶Li_2NO_3=1∶2 (摩尔比)中锂化5 h,以0.5℃/min降温速率得到的正极材料LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4具有最优的电化学性能。在0.1 C条件下放电比容量可达到150 mAh/g以上,且倍率性能和循环稳定性好。     

复合导电剂对锂离子电池性能的影响

将石墨烯(rGO)、导电石墨(SP)和碳纳米管(CNT)复合，制得rGO/SP、CNT/rGO和CNT/SP复合导电剂，用来改善锂离子电池正极的导电性能。采用XRD、SEM、电化学阻抗谱及恒流放电等测试，分析导电剂的形貌及电池的性能。导电剂种类对于电池电化学性能的影响较大。添加CNT/rGO制备的正极粉末电导率最高，可达到2.305 S/cm，与混合正极材料[m(LiNi_(0.80)Co_(0.15)Al_(0.15)O_2)∶m(LiMn_2O_4)=7∶3]相比，提高了27倍。采用CNT/rGO复合导电剂制备的18650型混合正极材料锂离子电池，单体电池内阻最小(13.5 mΩ)、化成容量最高(1 856.1 m Ah)。在4.2～2.5 V充放电，以10.00 C高倍率放电时，平台电压最高(3.2 V)、放电容量最高(1 764.5 m Ah);以1.00 C倍率循环600次，rGO/SP、CNT/SP和CNT/rGO复合导电剂制备的电池容量保持率分别为93.70%、94.36%和95.13%。     

水热法制备蜂窝状ZnCo_2O_4/rGO

以石墨烯为基底,用水热法制备蜂窝状钴酸锌(ZnCo_2O_4)/还原氧化石墨烯(rGO)微球复合材料。用XRD、SEM分析复合材料的结构和形貌,用恒流充放电及循环伏安法测试复合材料的电化学性能。石墨烯的加入,可改变ZnCo_2O_4颗粒的形貌,并改善复合材料作为锂离子电池负极活性物质的电化学性能。以500 m A/g的电流在0.01~3.00 V循环,复合材料的首次放电比容量为1 326.7 m Ah/g,第70次循环的放电比容量为1 212.4 m Ah/g。     

球形LiNi_(0.8)Co_(0.15)Al_(0.05)O_2正极材料的制备及其电化学性能

采用共沉淀-喷雾干燥法制备了锂离子电池球形Li Ni0.8Co0.15Al0.05O2正极材料,通过热重分析法(TG)、X射线衍射光谱法(XRD)、扫描电子显微镜法(SEM)和电化学测试对材料的晶体结构、形貌及电化学性能进行了测试和表征。结果表明材料具有良好的层状结构,球形颗粒粒径约10μm;在30℃下,2.5~4.3 V循环,以20 m A/g放电,首次比容量达186.3 m Ah/g,循环50次后容量保持率为84.1%。