正极材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的研究进展

介绍了LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的晶体结构和作为锂离子电池正极材料的电化学反应特征,总结了合成条件和制备方法对其物理性能和电化学性能的影响,以及不同掺杂元素(B,F,Mg,Fe,Al,Si等)对其的改性作用.     

层状LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2正极材料合成及电化学性能

首次提出以碳酸盐为沉淀剂,采用共沉淀法制备Ni1/3Co1/3Mn1/3CO3前驱体,再和锂源混合高温固相合成了锂离子蓄电池层状LiNi1/2Co1/3Mn1/3O2正极材料.采用X射线衍射(XRD)和电子扫描电镜(SEM)对Ni1/3Co1/3Mn1/3CO3前驱体和LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2正极材料的结构及形貌进行了表征,SEM测试表明LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的形貌近似为球形,且颗粒分布均匀.并对其进行了充放电性能和循环伏安研究,实验结果表明LiNi1/3Co1/3Mn1/3/3O2在25℃、2.5～4.6 V电压范围,0.1 C倍率下,首次放电比容量达182.97 mAh/g.     

合成温度对LiNi1/3Co1/3Mn1/33O2结构和电化学性能的影响

采用高温固相法合成了层状LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2锂离子正极材料,研究了合成温度及合成时间对材料结构(包括Li-Ni阳离子混排)以及电化学性能的影响。实验结果表明975℃7 h合成的样品具有最好的电化学性能,在0.1 C时2.5～4.3 V间,其首次充放电比容量分别为173.7、149 mAh/g,前10周容量保持95%。精修结果表明所得材料存在Li-Ni阳离子混排,Li层中有5%的位置被Ni所占据。     

一种合成锂离子电池正极材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的新方法

以LiNO3、Ni(CH3COO)2·4 H2O、Co(CH3COO)2·4 H2O和Mn(CH3COO)2·4 H2O为原料,采用共沉淀-燃烧法在空气中合成了LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2.采用原子吸收光谱仪(AAS)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和充放电测试仪对合成产物的成份、形貌、结构和性能进行了表征.实验结果表明,所合成的正极材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2结晶良好,粒度适中,大小均匀,具有α-NaFeO2型层状有序结构和良好的电化学性能,在2.5～4.35 V电压区间充放电,其首次放电比容量达到169.05 mAh/g,第50次循环的放电比容量仍有152.83 mAh/g.在深度充电状态下具有良好的结构稳定性.     

锂离子电池正极材料Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)O2的研究进展

综述了锂离子电池正极材料Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)O2的研究现状.对该材料结构、合成方法、电化学性能及热力学稳定性的研究进展作了较为详细的介绍,并对它的发展进行了展望.     

板块状单晶LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2正极材料的制备与表征

以硫酸镍、硫酸钴、硫酸锰混合盐和NaOH为实验原料,以十二烷基苯磺酸钠(SDBS)表面活性剂为添加剂,采用液相快速共沉淀法制备出小颗粒三元前驱体Ni_0.6Co_0.2Mn_0.2(OH)₂,之后将碳酸锂与此前驱体混合均匀后经过两段高温热处理得到板块状单晶形貌的锂离子电池正极材料LiNi_0.6Co_0.2Mn_0.2O₂。在2.8～4.3 V电压区间内表征材料的电化学性能,结果表明板块状单晶LiNi_0.6Co_0.2Mn_0.2O₂正极材料在1C下首次放电比容量为166.7 mAh/g,循环100次后容量保持率可达92.7%,在5 C下放电比容量高达127.9 mAh/g。     

ZrO2掺杂对LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2正极材料的影响

采用共沉淀法制备前驱体Ni_0.8Co_0.1Mn_0.1(OH)₂,与LiOH·H₂O球磨混合,通过高温固相法烧结,合成锂离子电池用高镍基三元正极材料Li(Ni_0.8Co_0.1Mn_0.1)_1-xZr_xO₂。通过XRD、SEM、X射线光电子能谱及充放电测试,分析ZrO₂掺杂量为1%、2%和3%时,材料的结构、形貌、表面过渡金属元素价态及电化学性能。当掺杂量为2%时,以0.5 C在2.5～4.3 V充放电,材料的放电比容量为193.5 mAh/g,50次循环的容量保持率为92.9%,优于未掺杂的LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂。     

Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)O2正极材料的电化学性能

用共沉淀法制备出(Ni1/3Co1/3Mn1/3)(OH)2,与LiOH·H2O混合后,在900℃下焙烧12 h,得到锂离子电池正极材料Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)O2.在2.70～4.35 V,电流为40 mA/g时,循环性能稳定.当截止电压升高到4.60 V时,容量可达190 mAh/g.循环伏安实验表明,材料的结构在循环过程中保持稳定.     

高温固相法合成LiNi0.25Co0.5Mn0.25O2及其结构性能研究

采用高温固相法合成了层状LiNi0.25Co0.5Mn0.25O2正极材料。通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)以及恒电流充放电测试,研究了LiNi0.25Co0.5Mn0.25O2材料的结构、形貌以及电化学性能。实验结果表明950℃7 h合成的样品具有最好的电化学性能,在0.1 C时2.5～4.3 V间,其首次充放电比容量分别为166.3 mAh/g和150 mAh/g,循环10周容量保持96%;XRD精修结果表明Li层中只有1.1%的位置被Ni所占据。     

LiNi0.5Mn0.4Co0.1O2的合成和性能研究

用共沉淀工艺制备出锰镍复合氢氧化物[M(OH)2,M=Ni、Mn和Co],利用该复合氢氧化物前驱体和锂盐球磨混均后,高温焙烧,然后自然冷却合成出一种新型的锂离子电池正极材料LiNi0.5Mn0.4Co0.1O2。通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和电化学性能测试,发现该材料具有较小的表面积和层状结构,同时表现出较高的充放电容量、较佳的循环性能和较好的结构稳定性。     

层状正极材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2-xClx的合成及性能

以溶胶-凝胶法制备氯阴离子掺杂型正极材料LiNi1/3 Co1/3Mn1/3 O2-xClx(x=0、0.05、0.10和0.15).用TG/DTG测试分析了材料的相形成过程.XRD分析结果表明:在空气气氛中以850℃煅烧20 h制备的材料,具有良好的六方单相层状结构.电化学性能测试结果表明:掺杂抑制了高电压区域的相变过程,提高了材料的可逆性;x=0.10的样品具有良好的循环性能和倍率性能,在2.0～4.6V循环,0.15 C、1.00 C首次放电比容量分别为198.7 mAh/g、166.4 mAh/g,第25次0.15 C循环的放电比容量为197.9 mAh/g.     

聚合物锂离子蓄电池正极材料LiNi0.7Co0.3O2的制备

在聚合物锂离子蓄电池正极材料常规制备工艺的基础上开发了球磨干混-旋转振动高温固相合成新工艺,合成了正极改性材料LiNi0.7Co0.3O2.研究了原材料、煅烧条件等工艺过程参数对合成产物结构、微观形貌及充放电性能的影响.通过本工艺制得的LiNi0.7Co0.3O2颗粒均匀细致,平均粒径约为10 μm,放电初始比容量达177 mAh/g.     

TiO2包覆LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的高温与高倍率性能

用载体转移工艺制备TiO2包覆的LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2(TZ-NC M)材料,产物为层状α-NaFeO2结构,TiO2均匀包覆在LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2(NCM)的表面.在2.8～4.3 V循环,TZ-NCM的5.0 C首次放电比容量为111.8 mAh/g;在55℃下以1.0 C循环50次,TZ-NCM的放电比容量为151.0 mAh/g.包覆TiO2能提高高倍率性能、高温稳定性和循环性能.     

1865140型(LiMn2O4+LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2)/Li4Ti5O12电池的性能

使用锰酸锂(LiMn2O4)、镍钴锰酸锂(LiNi1/3 Co1/3Mn1/3O2)混合正极材料和钛酸锂(Li4 Ti5 O12)负极材料,制备了中倍率1865140型锂离子电池.制备的电池在12 min内可充满电池容量的80％以上,且电池表面温度不超过35℃;在室温下以2.00 C循环1 200次,容量保持率高于91％;在高温55℃下以1.00 C循环1 000次,容量保持率高于82％.FreedomCAR混合脉冲功率特性表明:在放电深度(DOD) 10％ ～ 70％内、10s脉冲充放电状态下,电池的阻抗都在9 mΩ以下;50％DOD时的10s放电比功率为372 W/kg,充电比功率为520 W/kg.     

LiNi1/3Co1/4Mn1/3M1/12O2(M=Al,Ti)的性能研究

采用共沉淀法在800℃下煅烧9 h,制备出了LiNi1/3Co1/4Mn1/3M1/12O2(M=Al,Ti).利用XRD、DSC和充放电分析方法对其进行了表征.实验结果表明LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2中Al和Ti的加入,提高了材料LiNi1/3Co1/4Mn1/3M1/12O2(M=Al,Ti)在4.3 V下热分解反应的热稳定性.