锂离子电池正极材料锂镍钴氧化物的研究

采用共沉淀法合成了镍钴氧化物前驱体,再与LiOH·H2O固相混合,在氧气氛下高温焙烧合成锂离子电池正极材料锂镍钴氧化物LiNi0.5Co0.5O2,对所得化合物进行了合成条件及电化学性能的研究;同时也进行了相关的XRD、SEM、CV表征研究。得到的LiNi0.5Co0.5O2化合物性能比较优良,其首次充电比容量可达157.6mA·h/g,放电比容量达142.8mA·h/g。     

锂离子电池Li2NixMn1-xSiO4(x=0.4～0.7)正极材料的电化学性能

采用湿化学方法,结合高温固相反应法制备了锂离子电池正极材料Li2NixMn1-xSiO4(x=0.4,0.5,0.6,0.7),以蔗糖为碳源对Li2NixMn1-xSiO4材料进行表面包覆.运用XRD、SEM、循环伏安测试和充放电循环等方法表征了Li2NixMn1-xSiO4的结构与电化学性能.XRD结果表明,Li2NixMn1-xSiO4/C固溶体属于Pmn21空间群结构.制备的Li2Nio.4Mn0.6SiO4/C具有较好的电化学性能,首次循环的充放电容量分别为219.9,132.4 mAh/g,循环20次后的可逆容量为72 mAh/g.     

新能源汽车用尖晶石锰酸锂正极材料高温性能

尖晶石型锰酸锂正极材料在高温条件下锰元素溶解严重,从而导致存储性能以及循环性能降低。本研究的研究目的是抑制其锰溶解,提高其高温性能。本研究通过反钙钛矿型固体电解质（Li3OCl）作为人工固体电解质膜均匀地包覆于锰酸锂表面的研究方法,以达到隔绝锰酸锂与电解液,从而抑制锰元素的溶解的目的。结果表明,反钙钛矿型电解质包覆层具有高达1.12×10-4 S/cm的离子电导率。电感耦合等离子体测试表明,相比未经包覆的样品,经反钙钛矿型电解质包覆的锰酸锂正极材料在高温下锰溶解显著减小。所组装的锰酸锂/金属锂扣式以及软包电池,在具有反钙钛矿型电解质包覆的情况下,其电化学性能获得了显著地提高。其中,所组装的软包电池的能量密度为297 Wh/kg,1C倍率下循环500圈后仍具有90.2 %的容量保持率。因此,本研究通过Li3OCl人工固体电解质膜的包覆作用可有效提高锰酸锂正极材料的高温电化学性能。     

二氧化锰还原法制备锰酸锂材料及其性能研究

采用二氧化锰还原法制备了锰酸锂前驱体, 将前驱体在不同温度下进行热处理, 制得尖晶石型锰酸锂。利用AAS、滴定法、XRD、SEM表征样品的元素含量、晶体结构、形貌和粒径, 并研究了不同热处理温度对锰酸锂电化学性能的影响。结果表明, 通过二氧化锰还原法合成出了具有一定尖晶石结构的锰酸锂前驱体。当热处理温度为800 ℃时, 锰酸锂的导电性最佳, 0.2C放电容量为132.7 mAh/g, 0.5C放电容量为123.9 mAh/g, 循环10次后, 容量衰减5.97%。     

锂/钠离子电池中铁基氟化物正极材料的研究进展

随着电化学储能技术的快速发展,传统脱嵌型正极材料由于理论容量低且成本高等特点,逐渐无法满足3C产品和电动汽车对能量密度提升的需求。转化型正极材料,特别是氟化物材料,因理论容量高、氧化还原电位高、价格低廉等优势引起了广泛关注。但现阶段,以铁基氟化物为代表的转化型正极材料仍存在电压滞后、体积膨胀大、离子电导率差等问题,极大限制了其规模化应用。系统地总结了铁基氟化物正极材料现阶段面临的关键科学问题和潜在的解决方案,最后结合商业化电化学储能技术的发展历程,对铁基氟化物正极材料的发展方向做出了展望。     

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%。     

石墨烯对磷酸铁锂基正极材料锂离子电容器电化学性能的影响

以磷酸铁锂为正极活性材料, 采用直接混合法, 研究了添加质量分数为0.5%、1%和1.5%的石墨烯对锂离子电容器电化学性能的影响。利用扫描电子显微镜、X射线衍射分别对材料形貌、结构等进行了分析, 并比较了掺杂不同石墨烯的电极材料恒流充放电性能和循环性能。结果表明, 石墨烯是一种三维自支撑片状结构, 粉末材料是独立形成的, 并且不易团聚, 纳米磷酸铁锂颗粒分散均匀, 颗粒呈类球型状; 掺杂不同量的石墨烯对磷酸铁锂本身结构几乎没有影响; 掺杂1.5%石墨烯电极性能最好, 高倍率5C时, 放电比容量96 mAh/g, 容量保持率77%, 当恢复到0.1C时, 放电比容量是初始容量的95%, 循环500圈后容量保持率达92%, 阻抗最小,为0.3661 Ω。     

三种组分富锂锰基正极材料的物性和电化学性能研究

从成分、粒度、比表面积和结构形貌、离子价态、电池电化学性能、CV曲线和电化学阻抗等方面对3种不同组分的富锂锰基正极材料进行分析, 探讨富锂材料的本质特征, 深入分析富锂材料充放电过程反应机理。研究结果表明, 3种富锂材料中, Li_1.18Ni_0.13Co_0.13Mn_0.54O₂样品的电化学性能最优, 在0.05C和2～4.8 V电压范围内, 初始放电比容量高达261 mAh/g。试验结果对富锂材料的选择有一定指导意义。     

NiFe2O4@LiMn2O4正极材料的制备及其电化学性能研究

以溶胶-凝胶法制备了不同质量百分比的NiFe₂O₄@LiMn₂O₄复合正极材料。采用X射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜和电化学性能测试等手段, 对NiFe₂O₄@LiMn₂O₄材料的结构、形貌和电化学性能进行表征。结果表明, NiFe₂O₄的包覆并没有改变锰酸锂材料的晶体结构;锰酸锂颗粒表面没有观察到NiFe₂O₄材料存在。当NiFe₂O₄包覆量为1%时, 复合材料具有较好的电化学性能, 其首次充放电效率、循环性能和倍率性能都得到了一定程度的提高, 此时NiFe₂O₄呈薄膜型包覆在锰酸锂颗粒的表面, 厚度约为14 nm, 首次放电比容量(0.1C)为121.2 mAh/g, 10C倍率放电条件下放电比容量为84.8 mAh/g, 1C循环400周后容量保持率为90.64%。     

水热法制备锂离子电池正极材料LiFePO4及其性能研究

以H3PO4,FeSO4·7H2O和LiOH·H2O为原料,采用水热法制备锂离子电池正极材料LiFePO4,并以葡萄糖为碳源对其进行碳包覆.考查了pH值、水热反应温度和反应时间等工艺条件对合成产物的结构、微观形貌和电化学性能的影响.结果表明,pH值对水热反应合成LiFePO4有很大的影响,当前驱体pH值为7左右时能得到较纯的LiFePO4.260℃水热反应4 h所合成的LiFePO4碳包覆后的电性能最好,0.1C倍率下首次充放电比容量分别为152和146 mAh/g.     

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。     

三相碳改性磷酸铁锂复合材料的制备及其电化学性能研究

以磷酸铁、碳酸锂为原材料,葡萄糖、碳纳米管和石墨烯为导电剂,通过砂磨工艺及碳热还原法制备了高性能磷酸铁锂、无定型碳、石墨烯、碳纳米管复合正极材料LFP/C/G/CNTs.材料表征结果表明,碳纳米管、石墨烯和无定形碳与磷酸铁锂复合在一起,成功构建了高速电子传输网络;电化学性能测试表明,LFP/C/G/CNTs具有良好的循...     

锂离子电池及其正极材料的研究进展

根据收集到的材料,介绍锂离子电池的原理与性能,综述正极材料制备方面的研究成果.     

锂离子电池负极SnO2的制备与电化学性能

以聚碳酸酯膜作为模板结合溶胶-凝胶技术制备snO2纳米管状阵列,用x射线衍射及扫描电镜对材料的结构及形貌进行表征,通过0.1mA·cm-2.恒流充/放电试验,研究材料的嵌脱锂特性等电化学性能.结果表明,电池最大可逆放电容量为663mAh/g,最大可逆充电容量为656mAh/g,平均每次放电容量衰减率为O.77%,平均每次充电容量衰减率为0.88%,充/放电效率维持在95%以上的稳定水平.SnO2纳米管状阵列锂离子电池负极材料克服了一般的锡氧化物循环性能差的缺点.因此有希望成为一种较好的负极材料.     

废旧三元锂电池正极材料的回收再生研究

本研究利用苹果酸作为浸出剂,过氧化氢作为还原剂,对废旧三元锂电池正极材料有价金属进行浸出试验。通过条件实验,确定出最佳浸出条件为：固液比40 g/L,酸浓度1.2 mol/L,温度90 ℃,时间60 min。此时,Co、Mn、Ni、Li的浸出率分别为97.1%、99.8%、96.9%、98.7%。条件实验结果表明温度对浸出率的影响较大,因此,保持其他因素不变,在高压釜中进行了110℃条件下的浸出试验,Co、Mn、Ni、Li的浸出率分别达到了99.81%、99.93%、99.75%、99.95%。浸出液通过补加相应的离子,采用溶胶凝胶法再制备正极材料,对正极材料的结构、形貌、充放电进行了分析。结果表明,该方法再生的正极材料结晶性能好、表面光滑、无明显的团聚现象、充放电性能良好。     

锂离子电池三元正极材料碳热还原加硫酸浸出工艺

利用碳热还原、水浸过程结合硫酸工艺对废旧锂离子电池正极材料中的锂镍钴锰四种元素的浸出行为进行了研究,结果表明：碳热还原温度为650 ℃、碳热还原时间为100 min、水浸温度为25 ℃、水浸液固比为12 mL?g-1、搅拌速度为100 rpm、水浸时间为120 min,锂的浸出率为91.61 %;硫酸浓度2.0 mol?L-1、搅拌转速为200 rpm、液固比为9 mL?g-1、浸出温度为75 ℃时,浸出时间为90 min时水浸渣中镍钴锰的浸出率分别为95.83 %、96.22 %、98.02 %;该方法是一种较为高效的三元废旧锂离子电池中有价金属的回收方式。     

低共熔溶剂浸出废旧锰酸锂电池正极材料锂和锰的研究

低共熔溶剂做为绿色溶剂在废旧锂电池有价组分回收领域研究受到人们日益关注,以废旧锰酸锂电池正极粉为对象,研究了盐酸胍和乳酸低共熔溶剂对锂和锰的浸出性能,考察了浸出温度、浸出液固比和浸出时间等条件对锂和锰的浸出率影响,研究结果表明：采用盐酸胍和乳酸摩尔比1∶2制备的低共熔溶剂,适宜的溶解条件为浸出液固体积质量比为10 mL/g,溶解温度为70℃,浸出时间为2 h,在此条件下锰酸锂正极粉中锂和锰的浸出率分别达到99.27%和99.20%。     

从报废锂离子电池粉碎料中分离正极材料与石墨的工艺研究

本文提出一种从报废锂离子电池正负极混合料中通过优化有氧焙烧-浮选实验条件对正极材料回收的工艺。报废锂离子电池正负极混合料经过有氧焙烧后,通过采用ICP-OES、SEM分析其元素含量以及微观形貌的变化。研究结果表明：电极材料颗粒表面涂覆有机膜的分解和氧化利用有氧焙烧得到解决;我们利用正交试验对浮选分离进行分析,从而得到了其优化后的浮选分离条件为：料浆浓度8%,搅拌速度1600 r/min,药剂量50 g/t,pH值1,通气量0.1 m3/h,得到正极材料的回收率为92.50%。     

少层石墨及其复合材料制备和电化学性能研究

以天然鳞片石墨为原料,采用Hummers法制备氧化石墨,对其进行膨化后超声分散得到少层石墨,并添加聚乙烯醇,制备少层石墨和聚乙烯醇/少层石墨复合材料作为电极材料。研究了膨化温度及复合材料中聚乙烯醇含量对电极材料的结构和电化学性能的影响规律。结果表明:少层石墨随着膨化温度升高,层间距呈减小趋势,比表面积呈增大趋势,比电容增大,经高温膨化后,其循环性能较好。在750℃膨化处理得到的少层石墨中添加聚乙烯醇会大幅度降低其比电容和比表面积,对循环性能的影响不明显。