LiNi0.78Co0.2Pr0.02O2的制备及性能研究

采用溶胶-凝胶法制备了锂离子电池正极材料LiNi0.8Co0.2O2及LiNi0.78Co0.2Pr0.02O2。用XRD、充放电测试、交流阻抗和DSC等研究了Pr的掺入对LiNi0.8Co0.2O2结构、电化学性能及热稳定性能的影响。结果表明:Pr的掺入可以提高Li-Ni0.8Co0.2O2层状结构的规整性,减少材料中阳离子的混排。LiNi0.78Co0.2Pr0.02O2的电化学性能优于LiNi0.8Co0.2O2:虽然首次充电容量稍有降低,但首次充放电效率达到89%,20次循环后的容量保持率为91%。LiNi0.78Co0.2Pr0.02O2循环性能提高的原因是Pr的掺入抑制了循环过程中电荷转移阻抗的增加。LiNi0.8Co0.2O2和LiNi0.78Co0.2Pr0.02O2与电解液反应放出的热量分别为51.95 J/g和18.23 J/g,LiNi0.78Co0.2Pr0.02O2显示出更好的热稳定性能。     

锂离子电池正极材料LiNi0.8 Co0.2 O2的研究进展

综述了LiNi0.8co0.2O2的研究进展.对固相法、共沉淀法、溶胶.凝胶法、络合法、电解法和共熔直接混合法等制备方法进行了介绍;对高温稳定性、循环稳定性和首次充放电容量等电化学性能的改善进行了总结.     

球形正极材料LiNi0.75Co0.2Mg0.05O2的合成及表征

用控制结晶法合成球形材料Ni0.75Co0.2Mg0.05(OH)2与LiOH·H2O混合后,在750℃氧气气氛中焙烧得到LiNi0.75-Co0.2Mg0.05O2.电镜扫描(SEM)结果显示,焙烧后的材料保持了原有的球形形貌.X射线衍射光谱(XRD)和能量色散谱显微分析(EDS)显示,掺镁后的样品晶型结构好,所得产物成分均一.电化学测试表明,LiNi0.75Co0.2Mg0.05O2材料表现出优良的电化学性能,其首次充电比容量达到271 mAh/g,首次放电比容量达到217.7 mAh/g,循环50次后放电比容量仍能保持211.7 mAh/g,仅衰减了3%(3.0～4.3 V,0.2 C).结果表明,镁的掺入减少了材料的阳离子混排,大大提高了循环性能,抑制了充放电过程中的相变和电池阻抗的增加.     

锰掺杂LiNi0.8Co0.2O2的合成及电极性能研究

为了获得高性能锂离子电池的正极材料,采用共沉淀法,对LiNi0.8Co0.2O2进行Mn元素的掺杂改性,考察了不同Mn掺杂量对LiNi0.8Co0.2O2材料的结构和其电化学性能的影响,并对材料进行X射线衍射、扫描电镜、循环伏安分析和恒流充放电测试。实验表明,锰掺杂改善了LiNi0。8Co0.2O2材料循环性能,LiNi0.78Nn0.02Co0.2O2的首次放电比容量达到180.8mA·h/g,50循环后放电比容量还能保持在169.8mA·h/g,50循环比容量保持率达到94%。     

LiNi0.8Co0.2O2的制备及性能研究

用共沉淀法合成了球形Ni0.8Co0.2(OH)2,然后将其与LiOH·H2O混合后在不同高温合成条件下制得LiNi0.8Co0.2O2。系统地研究了保温时间、Li/(Ni Co)配比、焙烧温度对合成的Li-Ni0.8Co0.2O2材料的电化学性能的影响。电化学充放电循环测试结果表明:在优化条件下制得的LiNi0.8Co0.2O2材料表现出优良的电化学性能,其首次充电容量达到219.3mAh/g,首次放电容量达到195.4mAh/g,首次充放电效率89.1%,循环20次后放电容量仍能保持在185mAh/g。     

掺杂Zr对LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2性能的影响

以Ni1/3Co1/3Mn1/3(OH)2为前驱体,用高温固相反应法合成了锂离子电池正极材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2和Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)0.98Zr0.02O2.XRD和电化学性能测试的结果表明:掺杂Zr材料的阳离子混排程度降低,层状结构的规整性提高;掺Zr材料的电化学性能优于LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2,虽然首次充放电容量稍有降低,但首次充放电效率达到94.4%,循环100次后的容量保持率为99.5%;在60 ℃下,掺杂Zr材料最终状态的电池内阻为67.0 mΩ,循环100次后的容量保持率为92.1%.高温性能的改善,是因为Zr有效地抑制了由材料结构不稳定所引发的正极材料与电解液间的反应.     

合成气氛对LiNi0.75Co0.25O2性能的影响

利用溶胶-凝胶方法分别在氧气和空气气氛下合成了锂离子蓄电池正极材料LiNi0.75Co0.25O2,并对该材料进行了XRD分析、Rieveld结构精修以及电化学测试,初步探讨了合成气氛对LiNi0.75Co0.25O2结构及其电化学性能的影响。结果证实,当采用溶胶-凝胶预处理固相合成方法时,在氧气气氛下合成的锂离子蓄电池正极材料LiNi0.75Co0.25O2的电化学性能要好于在空气中合成的LiNi0.75Co0.25O2,并通过对该材料进行Rieveld结构精修进一步解释了该现象。     

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.     

锂离子蓄电池正极材料LiNi0.85Co0.1M0.05O2的合成及性能

采用共沉淀前驱体法,对LiNiO2进行金属元素Co和M(M代表Mg、Mn、Al)的共掺杂,得到系列LiNi0.85Co0.1 M0.05O2材料。并对材料进行了SEM、XRD分析以及电性能测试。另外从离子半径的角度出发,对各掺杂元素在晶体结构中的占位以及对材料性能的影响做了合理解释。由于Mg2 的半径与Li 的半径最为接近,可优先占据锂位。加之Mg2 不参与电化学过程,在层间起到支撑稳定作用。所以Mg2 的共掺入在改善材料循环性能方面表现出特有的优势。     

高比容量正极材料LiNi0.80Co0.15Al0.05O2的结构和性能研究

以偏铝酸钠为铝源,采用共沉淀法在自主设计的反应釜中合成类球形Ni_(0.80)Co_(0.15)Al_(0.05)(OH)_2前驱体,再氧化煅烧得到LiNi_(0.80)Co_(0.15)Al_(0.05)O_2(NCA)三元正极材料。利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(S EM)、电子探针(EP MA)、能量色散X射线(EDS)和电池充放电测试等方法对该材料的结构、形貌、电化学性能等进行表征。结果表明:前驱体中Ni、Co和Al元素分布均匀;煅烧得到的Li Ni0.80Co0.15Al0.05O2材料具有良好的层状结构;该材料在0.2 C充放电过程中,首次放电比容量为204.1 mAh/g,充放电100次后的容量保持率为88.3%,具有良好的电化学性能。     

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%。     

正极材料LiNi1/3CO1/3Mn1/3O2包覆LiNi0.8Co0.15Al0.05O2的性能

以NiSO4·6H2O、CoSO4·7H2O、MnSO4·H2O、NH3·H2O及NaOH为原料,采用共沉淀方法在LiNi0.8 C00.15 Al0.05 (OH)2球形粒子表面包覆一层Ni1/3 Co1/3Mn1/3(OH)2三元材料前驱体,配锂后在750℃下、氧气气氛中焙烧12 h,合成复合层状材料Li[(Ni0.8 Co0.15Al0.05)0.97(Ni1/3Co1/3Mn1/3)0.03]O2.复合层状材料具有核壳结构,包覆壳层的厚度约为1μm.复合层状材料在2.8～4.3 V充放电,0.1C首次放电比容量为188.2 mAh/g;0.2 C循环100次的容量保持率为96.2％;在55℃下以0.2C循环100次,放电比容量保持在163.2 mAh/g.     

锰掺杂对LiNi0.7Co0.3O2结构和电化学性能的影响

用溶胶-凝胶法制备了LiNi0.7Co0.3-xMnxO2(0≤x≤0.15)的前驱体.用XRD、XPS、SEM和恒流充放电法对最终产物的结构和电化学性能进行了研究.随着锰含量的增加,产物的晶胞参数变大,层状结构的有序性减弱.当0.02≤x≤0.07时,LiNi0.7Co0.3-xMnxO2的首次放电比容量(175～189 mAh/g)与30次循环后的容量保持率(》92%)均优于空白样品LiNi0.7Co0.3O2(170 mAh/g,86%).LiNi0.7Co0.25Mn0.05O2的首次放电比容量(189 mAh/g)最高,30次循环后的容量保持率为94%.实验结果表明,少量锰的掺杂能有效地提高材料的循环稳定性和可逆容量.     

草酸盐共沉淀法制备LiMn0.75 Fe0.2 Ni0.05 PO4/C

用草酸盐共沉淀法制备草酸盐前驱体Mn0.75 Fe0.2Ni0.05 C2 O4·2H2O,然后与Li2C03混合,通过碳热还原法制备正极材料LiMn0.75 Fe0.2 Ni0.05PO4/C.制备的LiMn0.75Fe0.2Ni0.05PO4/C晶型完整,颗粒尺寸小于100nm,碳含量为6.5％.在3.0～4.5V循环,0.1C首次放电比容量达到139.6 mAh/g,循环60次的容量保持率为94％,2.0C放电比容量为122.2 mAh/g.在高温(55℃)下,0.1C、4.0C放电比容量分为150.0 mAh/g、127.8 mAh/g.     

LiNi0.8Co0.2O2的合成和电化学性能研究

在氧气气氛下,以乙酸盐为原料,以柠檬酸为螯合剂,用溶胶凝胶法制备出了锂离子电池正极材料LiNi0.8Co0.2O2。研究了不同合成温度和Li/(Ni Co)配比对材料的结构和电化学性能的影响。XRD检测结果表明:合成温度为750℃、合成时间为18h、Li/(Ni Co)=1.10的正极材料LiNi0.8Co0.2O2具有完整的晶型结构;充放电性能测试结果表明,该材料在0.5C下,首次充放电容量分别为230.0m Ah/g和192.6m Ah/g,首次充放电效率为83.73%,经过50次循环仍有170.5m Ah g/,容量保持率为90.87%。     

LiNi0.8-xCo0.2AlxO2的合成及性能研究

以硝酸盐为原料,用溶胶-凝胶法合成锂离子电池正极材料LiNi0.8-xCo0.2AlxO2(x=0.01,0.03,0.05,0.07),采用XRD、SEM和电化学测试等方法对材料的物理化学性质以及电化学性能进行表征。结果表明,经过Al掺杂后,材料具有较高的初始放电比容量和容量保持率。在750℃下合成的LiNi0.77Co0.2Al0.03O2在3.0～4.2V,以0.2C恒电流充放电测试,其首次放电容量为164.9mAh/g,经过50次充放电循环后放电容量为149.5mAh/g,可逆容量的保持率为90.66%。     

高温固相法合成LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_2的电化学性能

以LiOH·H_2O为锂源,采用高温固相法合成LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_2正极材料,研究合成温度对产物微观形貌和脱锂行为的影响。XRD及SEM分析可知:产物为α-NaFeO_2型层状结构,未发现杂质。在800℃下,合成产物的电化学性能良好,在3.0~4.3 V充放电,电流为28 mA/g时的首次放电比容量为172 mAh/g,第100次循环的比容量为159.4 mAh/g。