尖晶石型LiNi0.1Mn1.9O4材料的合成及性能研究

采用分步加热高温固相合成法,合成了尖晶石型LiNi0.1Mn1.9O4正极材料。用X射线衍射仪(XRD)对材料的晶体结构进行表征和晶格参数分析,并在实验电池LiNi0.1Mn1.9O4/1MLiPF6-EC DEC EMC/MCMB体系中研究了材料的电化学性能,样品的首次放电容量达到98.2mAh.g-1,经过100次循环后,LiNi0.1Mn1.9O4样品的放电容量保持率在92%以上,2C充放电时,放电容量为0.1C时的96.7%,样品具有很好的循环性能。     

高电压LiNi0.5Mn1.5O4正极材料现状及展望

LiNi0.5Mn1.5O4正极材料具有高能量密度、三维的锂离子传输通道、无毒、安全性高等优势,成为近些年来锂离子电池领域中最具有研究前景的材料之一.介绍了LiNi05Mn15O4正极材料的结构,综述了LiNi05Mn15O4材料常见的制备和改性方法,着重介绍了LiNi05Mn1.5O4微米级单晶形貌对材料性能的影响,并结合当前研究进展对LiNi0.5Mn1.5O4材料未来的发展趋势进行展望.     

铷掺杂三元正极材料Li1-xRbxNi0.4Co0.2Mn0.4O2的制备及其电化学性能

采用共沉淀法制备了三元材料LiNi0.4Co0.2Mn0.4O2,掺杂不同比例铷进行改性,对其进行了结构表征,考察了其电化学性能. 结果表明,Li0.97Rb0.03Ni0.4Co0.2Mn0.4O2样品的结晶度较好,铷掺杂起到了稳定三元材料晶体结构的作用,有效改善了材料的电化学性能,5C倍率下放电比容量达130 mA?h/g.     

锂离子正极材料LiNi_(0.8)Mn_(0.1)Co_(0.1)O_2的制备及其性能研究

以尿素为沉淀剂,以乙二醇为溶剂,通过溶剂热法制备出多级前躯体Ni0.8Mn0.1Co0.1CO3,通过焙烧该前躯体和LiOH·H2O的混合物制备出高比容量的锂离子正极材料LiNi0.8Mn0.1Co0.1O2。采用XRD、FESEM及恒流充放电测试对材料的结构、形貌和电化学进行表征,结果表明,合成的产物形貌均一,有高结晶度。在0.1 C倍率下,放电比容量为194.6 mAh g-1;当放电倍率提高到2.0 C时,该材料仍然具有78.4mAhg-1的放电比容量,并且该材料在各个倍率下具有良好的稳定性。在1.0 C的放电倍率下,经过50次循环,放电容量保持率为92.5%。     

5 V尖晶石型无钴LiNi0.5Mn1.5O4正极材料进展综述

作为下一代锂离子电池或固态电池的候选正极材料,镍锰酸锂LiNi0.5Mn1.5O4正在吸引研究者的兴趣。本工作介绍了LiNi0.5Mn1.5O4的晶体结构、合成方法、电化学反应机制、材料的电学属性以及材料的优势,同时介绍了目前阻碍其产业化应用所存在的技术障碍：高温循环差、过程库伦效率低、金属溶出及相变、高电压下电解液分解、全电池产气等。针对存在的主要技术问题,深入讨论分析其内在的原因,并总结了若干材料层面的解决思路：微观形貌调控、新黏结剂匀浆策略、掺杂、包覆、高电压电解液匹配、制备过程控制、全电池应用研究等,另外还推测了可能的应用场景。LiNi0.5Mn1.5O4材料的商业化应用还有赖于电池层面的精细结构设计。综述目的是希望研究者更加关注LiNi0.5Mn1.5O4材料的产业化应用研究。     

正极材料LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4的制备及电化学性能

以Mn(CH_3COO)_2、Ni(CH_3COO)_2和CH_3COOLi为原料,采用流变相法制备正极材料LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4,对烧结温度、时间、以及配锂量等合成条件进行了优化。采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和恒流充放电仪对材料的物相、形貌和电化学性能进行了表征。结果表明,在锂源过量5%,850℃煅烧6 h合成的材料具有最好的电化学性能,以0.1 C倍率下放电比容量为127.1 m Ah/g,50次循环后,容量保持率为95.4%。     

锂电池正极材料LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4的充放电性能研究

采用高分子网络法制备锂离子电池LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4正极材料,利用XRD,SEM及电化学测试对其进行表征,研究了煅烧温度对LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4的微观结构,形貌及其电化学性能的影响。研究结果表明,采用高分子网络法制备的LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4材料颗粒小,粒度分布均匀,850度煅烧制得的LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4电化学性能最好,大倍率3C放电循环20次比容量保持率为97.8%。     

溶胶-凝胶法合成LiNi_(0.4)Co_(0.2)Mn_(0.4)O_2及其性能研究

采用溶胶-凝胶法合成了层状正极材料LiNi0.4Co0.2Mn0.4O2,XRD、SEM、EDS和电化学性能测试表明,850℃为最佳煅烧温度,在此温度下合成的材料具有ɑ-NaFeO2层状结构,结晶度最好,Ni、Co、Mn分布均匀。充放电测试在2.0～4.6 V,0.2 C的电流下,材料首次放电比容量为185.6 mAh/g,库伦效率为93.2%;经40次循环后,容量保持率为92.5%,且该材料具有优良的倍率性能。     

含LiDFOB的FEC/PC/DMC基电解液的高电压电化学性能

利用氟代碳酸乙烯酯(FEC)和二氟草酸硼酸锂(LiDFOB)优良的成膜性、稳定性和耐高压性,研究了在1 mol/L LiPF6 FEC/碳酸丙烯酯(PC)/碳酸二甲酯(DMC)中加入LiDFOB和三(三甲基硅烷)硼酸酯(TMSB)对高电压材料LiNi0.5Mn1.5O4电化学性能的影响,利用循环伏安法和扫描电镜分析了两种电解液中电化学性能的差异. 结果表明,在FEC基电解液中加入LiDFOB和添加剂TMSB使电解液的分解电位提高至5.5 V(vs. Li/Li+)以上,对铝箔有良好的钝化作用. Li/LiNi0.5Mn1.5O4半电池在含LiDFOB和TMSB的电解液中的初始放电比容量达126.8 mA?h/g,库伦效率为99%,充放电200次后比容量仍为108.2 mA?h/g,容量保持率为85.3%. 而在不含LiDFOB和TMSB的电解液中,电池容量迅速衰减,85次充放电循环后容量保持率仅为60.7%.     

锂离子电池正极材料LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4制备方法的研究进展

近年来随着电动汽车等高功率密度、高比能量的极大需求,传统的正极材料已经不能满足这些要求。且由于LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4具有高电压和高能量密度等优点,该材料的研究也逐渐增多,在此基础上文章阐述了LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4材料合成方法的研究进展。不同制备方法得到的材料电化学性能也有所差异,根据所需产品的性能采用相应的制备方法并对其进行改进也是今后研究的重要课题。     

退火工艺对LiNi0.5Mn1.5O4正极材料 电化学性能的影响

采用共沉淀法合成LiNi0.5Mn1.5O4正极材料并对其进行退火处理,研究退火温度对材料电化学性能的影响。结果表明,退火温度会导致LiNi0.5Mn1.5O4正极材料中Mn3+含量的变化,进而影响材料的倍率性能和循环性能。其中,625 ℃退火8 h所制备的样品表现出最好的电化学性能,其0.2 C倍率首次放电容量为130.8 mA·h/g;1 C倍率首次放电容量为126.5 mA·h/g,50次循环后,容量保持率高达100.8%。     

5V锂离子电池正极材料LiNi0.5Mn1.5O4的研究进展

用3 d过渡金属元素部分取代锂离子正极材料的尖晶石型锂锰氧化物中的Mn,可使电极获得接近5V的电压平台,5V电池的好处是可以获得高的功率密度。本文综述了近年来制备5V正极材料LiNi0.5Mn1.5O4的方法以及通过这些方法制备出的材料的电化学性能的优劣性。     

Co掺杂尖晶石型LiMn_2O_4正极材料研究进展

尖晶石型LiMn_2O_4具有资源广、电压高、成本低、无污染、安全等优点,是具有良好发展前景的锂离子电池正极材料之一。由于在使用过程中Jahn-Teller效应、锰的溶解等引起其结构塌陷,制约了材料的应用,掺杂可以有效稳定LiMn_2O_4材料的结构、抑制容量衰减等,提高循环稳定性能。综述了Co掺杂尖晶石型LiMn_2O_4正极材料的研究进展,展望了Co掺杂尖晶石型LiMn_2O_4材料的发展前景。     

镍锰酸锂正极材料及其适配性电解液研究最新进展

随着新能源汽车产业的蓬勃发展,对高能量密度动力电池的需求日益迫切。开发高电压正极材料及其适配性电解液,成为下一代高能量密度动力电池的主要研究方向。镍锰酸锂（LiNi_0.5Mn_1.5O₄）材料以其高电压（4.7 V,vs.Li/Li ⁺）、高能量密度（达650 W·h/kg）、资源丰富且价格低廉而受到广泛关注。然而,镍锰酸锂材料在长期的充放电循环过程中,锰从电极材料中溶解,破坏了电极材料的结构,导致电池性能恶化。介绍了镍锰酸锂正极材料及其适配性电解液研究最新进展。指出离子掺杂、表面包覆、复合方法是改善镍锰酸锂电化学性能的有效途径。同时,通过引入成膜添加剂、改变锂盐的种类及浓度、调整主溶剂的种类及比例等方法,可以提高电解液的耐高压性能,提高镍锰酸锂电极与电解液的界面稳定性,也是提升镍锰酸锂电池性能的重要方法。最后提出,适用于锂离子电池的5 V高电压电解液的研发相对滞后,其是制约高电压电池体系应用的主要问题。     

Facile synthesis of spinel LiNi0.5Mn1.5O4 as 5.0 V-class high-voltage cathode materials for Li-ion batteries

LiNi_0.5Mn_1.5O₄ and LiMn₂O₄ with novel spinel morphology were synthesized by a hydrothermal and post-calcination process. The synthesized LiMn₂O₄ particles (5-10 μm) are uniform hexahedron, while the LiNi_0.5Mn_1.5O₄ has spindle-like morphology with the long axis 10-15 μm, short axis 5-8 μm. Both LiMn₂O₄ and LiNi_0.5Mn_1.5O₄ show high capacity when used as cathode materials for Li-ion batteries. In the voltage range of 2.5-5.5 V at room temperature, the LiNi_0.5Mn_1.5O₄ has a high discharge capacity of 135.04 mA·h·g^-1 at 20 mA·g^-1, which is close to 147 mA·h·g^-1 (theoretical capacity of LiNi_0.5Mn_1.5O₄). The discharge capacity of LiMn₂O₄ is 131.08 mA·h·g^-1 at 20 mA·g^-1. Moreover, the LiNi_0.5Mn_1.5O₄ shows a higher capacity retention (76%) compared to that of LiMn₂O₄ (61%) after 50 cycles. The morphology and structure of LiMn₂O₄ and LiNi_0.5Mn_1.5O₄ are well kept even after cycling as demonstrated by SEM and XRD on cycled LiMn₂O₄ and LiNi_0.5Mn_1.5O₄ electrodes.     

界面化学对镍锰酸锂正极材料电化学性能影响的研究现状及分析

尖晶石LiNi_0.5Mn_1.5O₄正极材料因理论比容量和理论比能量高、工作电压高、资源丰富且价格低廉等优点而备受关注,但该材料因为高电压下电解液的分解及界面副反应导致循环性能和倍率性能不佳,制约着材料的推广应用。结合近几年的研究报道,介绍了LiNi_0.5Mn_1.5O₄正极材料的结构及脱嵌机制、表/界面化学、改性方法,着重介绍了LiNi_0.5Mn_1.5O₄材料的表面性质及不同组分之间的界面反应机制及对正极材料电化学性能的影响,指出LiNi_0.5Mn_1.5O₄材料的晶面取向、颗粒形貌、表面元素分布、包覆及离子掺杂是改善镍锰酸锂材料电化学性能的有效途径。同时,通过溶剂替代、成膜添加剂的添加、改变锂盐的种类及浓度等方式,开发与之匹配的耐高压电解液也是提升镍锰酸锂电池性能的重要方法。最后,对LiNi_0.5Mn_1.5O₄正极材料表面改性和电解液界面构筑方面进行了总结和展望,旨在为提升该材料性能的相关研究提供参考。     

高镍三元正极材料表面碱性物质研究进展

高镍三元正极材料表面形成的碱性物质容易导致电池容量衰减加快、寿命缩短,因而调控三元材料表面碱性物质对于提高锂离子二次电池的功能和安全性至关重要。综述了高镍锂离子电池三元正极材料表面碱性物质的形成机理及处理手段,从不同角度阐述了环境中的水、二氧化碳对表面碱性物质形成的影响。探讨了表面碱性物质形成过程中,由于锂离子和过渡金属的迁移与固化引发的表面结构的相变现象,造成了三元正极材料的加工储存性能的恶化。还对降碱工艺中的洗涤、干燥、低温烧结等过程进行了重点说明,阐述了洗涤工艺对三元材料表面碱性物质降低及对材料性质的影响,指出需选择合适的洗涤、干燥条件,减小材料表面发生的变异。最后结合目前降碱工艺对后续研究方向提出了建议。     

三氟甲磺酸镁电解液添加剂对高压锂离子电池的影响

以三氟甲磺酸镁(MFS)作为高电压双功能电解液添加剂，用于提高Li/LiNi_0.5Mn_1.5O₄(Li/LNMO)电池的性能。采用线性扫描伏安法(LSV)、循环伏安法(CV)、充放电和交流阻抗(EIS)进行电化学性能测试，通过SEM、XPS、FTIR对含不同电解液的Li/LNMO电池循环前后的电极表面进行了表征。结果表明，MFS在充放电过程中优先于电解液溶剂氧化分解，在两个电极上形成电解液界面膜，对电极提供保护，抑制了电解液的分解。在MFS添加量(以基础电解液质量为基准，下同)为0.3%的电解液中，Li/LNMO电池在1 C倍率下循环300次后，放电比容量从初始时的135.12 mA·h/g降至123.86 mA·h/g，容量保持率高达91.67%。与电解液中未添加MFS的电池相比，其循环后阻抗明显减小，表现出较好的循环性能。