LiCoO2/LiNi0.8Co0.15Al0.05O2混合正极的颗粒级配与电化学性能

通过机械球磨制备不同质量比的LCO/NCA混合正极材料,采用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)表征其相结构和微观形貌,研究了这种材料的电化学性能。结果表明,两种正极材料球磨混合后其晶体结构均未改变,但是初始的NCA球形二次颗粒被打散,形成的纳米粒子弥散填充在LCO微米颗粒的孔隙之间,提高了正极材料的涂膜密度和二者之间的接触紧密性。当LCO:NCA=6:4时混合正极材料具有最佳的颗粒级配效果,其首次充放电效率最高,为92.4%;在10 C (1 C=140 mA·g^-1)倍率下的比容量(136 mA·h·g^-1)是0.2 C时的78.0%,出现了明显的协同增强效果;在1 C倍率下循环100次其容量保持率为89.8%,表现出优异的电化学性能。     

锂离子电池正极材料球形LiNi0.7Co0.15Mn0.15O2的制备和性能

采用化学共沉淀法制备球形前驱体Ni_(0.7)Co_(0.15)Mn_(0.15)(OH)_2,将其与LiOH·H_2O充分混合后高温烧结制备出锂离子电池正极材料球形LiNi_(0.7)Co_(0.15)Mn_(0.15)O_2,用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、热重-差热分析(TG/DSC)以及恒电流充放电测试对样品进行表征,研究了烧结温度对产物的形貌和电化学性能的影响。结果表明,在750℃合成的LiNi_(0.7)Co_(0.15)Mn_(0.15)O_2物相单一无杂相,具有标准的α-NaFeO_2晶型,为层状嵌锂复合氧化物。SEM测试显示,产物为球形且球形度较好,颗粒粒度均一,分布较窄,平均粒径在10μm左右。在3.0-4.3 V、0.2C充放电条件下,25℃其初始放电容量高达185.2 mA·h/g,30轮循环后容量保持率达到98.32%。可见球形LiNi_(0.7)Co_(0.15)Mn_(0.15)O_2显示了较高的首轮放电容量以及良好的循环性能,表现出较好的电化学性能。     

多元掺杂氧化物LiNi0.8 Co0.18 Al0.02 O2正极材料的合成和电化学性能

用液相共沉淀方法得到了锂离子电池正极材料LiNi0.8Co0.18Al0.02 O2.样品的XRD、SEM及电化学性能测试表明:合成的LiNi0.8 Co0.18Al0.02 O2材料结晶良好,具有α-NaFeO2层状结构;晶体表面形貌清晰,粒径大小适中;与LiNiO2相比,材料的循环稳定性得到了较大的改善,充放电30次后循环效率为95.3%.     

LiNi0.8-x Znx Co0.2 O2的合成及电化学性能研究

掺杂改性和表面修饰的LiNi0.8Co0.2O2是锂电池正极换代候选材料.采用共沉淀法制备了系列LiNi0.8-xZnxCo0.2O2材料,并对其进行X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、循环伏安(CV)、电化学阻抗(EIS)和充放电循环性能(CP)测试分析.恒流循环(0.2C、3.0～4.2V)测试结果显示,Zn的掺入使材料的初始放电比容量有大幅增加,循环性能有所改善.其中LiNi0.78Zn0.02Co0.2O2的首次放电比容量达到206.37 mAh·g-1.第30循环时,放电比容量仍为204.03 mAh·g-1,不可逆容量损失仅为2.34 mAh·g-1,显示了很好的初期循环性能.     

聚苯胺纳米点包覆LiNi0.8Co0.15Mn0.05O2正极材料的电化学性能研究

目前高镍材料存在长循环寿命差、安全性能低等问题。表面包覆是提升高镍材料电化学性能的有效手段。本文通过具有导电特性的高分子聚苯胺纳米点包覆高镍正极材料LiNi_(0.8)Co_(0.15)Mn_(0.05)O_2从而提高其循环性能。包覆后的材料在0.2C倍率下100圈循环后容量为184.1 mAh/g,保持率为95.7%。1C倍率下循环100圈后容量为156.3 mAh/g,保持率为88.3%。可见纳米点PANI包覆NCM能提高高镍材料的循环稳定性。实验表明材料循环性能提高的原因在于聚苯胺纳米点包覆可以抑制材料表面副反应的发生以及H2-H3结构相变。     

锂离子电池正极材料LiNi1/3 Co1/3 Mn1/3O2的研究进展

介绍了锂离子电池正极材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的结构,综述了LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的正极材料制备与改性及其电化学性能研究,并对其应用前景进行了展望.     

锂离子电池关键材料六氟磷酸锂

六氟磷酸锂(LiPF6)是锂离子电池电解液中的关键组分,作为综合性能最好的锂盐,一直延用至今,且尚未找到任何替代品.它在各种非水溶剂中有适当的溶解度和较高的电导率,能与溶剂在碳负极上形成适当的固体电解质界面膜(SEI膜);对正极集流体能实现有效的钝化,以阻止其溶解;有较宽广的电化学稳定窗口,有相对较好的环境友好性.     

锂离子电池Si/C/石墨复合负极材料的电化学性能

采用热裂解方法, 热解分散于聚偏二氟乙烯溶液中的硅和石墨, 得到了具有稳定电化学循环性能的Si/C/石墨复合负极材料。透射电子显微镜观察发现, 复合材料形貌为无定型碳包裹硅颗粒的核壳结构。通过系统研究不同Si粒径和石墨含量对电极电化学性能的影响, 发现Si颗粒粒径越小复合材料电化学循环稳定性能越优越, 适当的降低石墨含量有利于电极材料剩余比容量的提高。当Si粒径为50 nm, Si与石墨质量比1:1时, 电极材料具有1741.6 mAh/g的首次放电比容量和72.5%的首次库仑效率, 60次循环后, 可逆比容量保持在820 mAh/g。热解有机物形成碳包覆的结构能有效地改善硅基类负极材料的电化学循环性能。     

锂离子电池正极材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的合成及性能研究

以氢氧化钠为沉淀剂,采用共沉淀法合成了Ni1/3Co1/3Mn1/3(OH)2前驱体,前驱体和LiOH·H2O充分混合高温烧结制备了锂离子电池正极材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2.采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和电化学性能测试对LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2正极材料的结构、微观形貌及电化学性能进行了表征.XRD结果表明,所合成的LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2物相单一无杂相,具有标准的α-NaFeO2型层状结构.SEM测试显示,颗粒粒度均一,粒径大约在0.5μm,粒径分布窄.以20mA/g电流密度放电,充放电电压在2.8～4.4 V之间,首次放电比容量达到181mAh/g,80次循环之后放电比容量仍然保持在172mAh/g;循环伏安测试显示,LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2反应中主要是Ni2 /Ni4 、Co3 /Co4 2个电对在起作用,锰的价态保持不变,起到支撑结构的作用.     

LiNi0.8Co0.15Al0.05O2正极活性材料的衰减机理及改性措施

高功率、高容量的LiNi_(0.8)Co_(0.15)Al_(0.05)O_2(NCA)正极锂离子电池在电动汽车和定置储能电池等行业中具有非常广阔的应用前景。为使其更具商业竞争力,NCA锂电池的使用寿命至少需要延长至15年,这对现行技术而言是一个很大的挑战。因此,明确NCA锂电池在循环和储存过程中性能衰减机理是延长NCA动力电池使用寿命的关键。大量研究表明正极表面膜的形成、表面盐岩结构类NiO相的出现、显微裂纹的产生、表面导电碳基体的恶化等因素是NCA动力电池衰减的主要原因。通过常规原子掺杂、表面包覆等方法在一定程度上能有效抑制正极材料的恶化,延长锂离子电池的使用寿命。     

锂离子电池正极材料LiNi0.8Co0.15Al0.05O2的制备与性能

采用共沉淀法制备粒径10 μm左右的前驱体Ni_0.8Co_0.15Al_0.05（CO₃）_x（OH）_y,然后采用该前驱体和LiOH·H₂O成功制备了锂离子电池正极材料LiNi_0.8Co_0.15Al_0.05O₂（LiNCA）,并详细研究了煅烧氛围、煅烧温度和煅烧方式等条件对LiNCA电化学性能的影响。研究表明,在O₂中煅烧获得的LiNCA放电容量达到170 mAh·g^-1,50次循环后容量保持率达到95%,性能明显优于空气氛围中煅烧得到的LiNCA。在O₂氛围下,700~750℃温度范围煅烧得到的LiNCA性能最好,煅烧温度过高或过低,LiNCA性能均明显下降。将前驱体在O₂氛围中450℃条件预煅烧,然后与LiOH·H₂O在700~750℃混合煅烧的煅烧方式,得到的LiNCA放电容量明显提高,可达190 mAh·g^-1。     

固相法制备锂离子电池正极材料LiNi0.80Co0.15Al0.05O2及其性能研究

利用球型Ni(OH)2、纳米Co3O4和Al(NO3)3,低温预烧结,固相合成高性能LiNi0.80Co0.15Al0.05O2正极材料.通过XRD,SEM对样品进行结构和形貌研究,采用TG对样品进行热分析,结果显示在空气气氛下,该固相合成的LiNi0.80Co0.15Al0.05O2材料具有良好的层状结构,反映层状结构的006/012和018/110两组峰分裂明显.CV测试结果显示,样品具有良好的氧化还原性.将样品制备成扣式电池进行充放电测试,540℃预烧结12 h,720℃烧结26 h样品表现出最佳电化学性.0.2 C倍率下,首次放电容量达到184.5 mAh/g,首次库伦效率为86.6%,测试结果高于传统固相法;1 C倍率充放电,首次放电容量为159.9 mAh/g,50次循环后容量保持率达到96%,样品具有良好的循环性能.     

LiNi0.8 Co0.15 A10.05 O2正极材料的表面包覆改性研究

LiNi_0.8 Co_0.15 A1_0.05 O₂正极材料具有容量高、价格低等优点,被认为是最具发展前景的锂离子电池正极材料之一.但LiNi 0.8Co 0.15A1 0.05O₂材料本身存在充放电过程中容量衰减较快、倍率性能差和储存性能差等缺陷,影响了其进一步发展.本文以 LiNi 0.8Co 0.15A1 0.05O₂为研究对象,采用共沉淀法制备氢氧化物前驱体,在前驱体的表面包覆一层Ni 1/3Co 1/3 Mn 1/3(OH)₂,制备成具有核壳结构的正极材料.通过XRD、SEM、EDX、电化学测试等分析手段,系统地研究了其结构、形貌以及电化学性能.分析表明:包覆改性后,LiNi 0.8Co 0.15Al 0.05O₂正极材料在0.1、0.2、0.5、1 C倍率下,材料的首次充放电比容量分别为167.6,160.1,0.4,8.5 mAhg -1.由0.1到1 C,包覆改性前后的正极材料的放电比容量衰减量由34.7 mAhg -1降为29.1 mAhg -1,容量衰减百分比由22.1%降低到17.4%.综合性能分析认为,包覆改性后电化学性能有一定的改善.     

磷酸铁锂/石墨动力电池的高温衰减机制研究

制备了1.1Ah的18650型LiFePO_4/graphite动力电池并研究了温度对电池循环的作用机制。运用解体与非解体的研究手段系统地分析了电池在循环前后的容量以及正负极材料的形貌、结构与电极容量的变化。结果表明,在经过800周循环后55℃下电池的容量衰减显著,循环后电池的Rb与Rct有较为明显的增加。高温下电池的容量衰减主要来自于活性锂离子的损失。对于LiFePO4正极,长周期的循环并未对LiFePO_4的结构造成影响,同时电极的容量未见衰减。而对于石墨负极,容量在55℃下有12.60%的衰减。在高温循环后负极表面发现了铁元素的沉积。铁元素的沉积加速了石墨电极表面膜的增厚并对电池容量的衰退产生影响。     

高致密球形LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2颗粒的合成及性能研究

以氨水为络合剂,NaOH为沉淀剂,通过共沉淀制备了高致密、粒度均匀的球形前驱体Ni0.8Co0.1Mn0.1(OH)2.通过焙烧该前驱体和LiOH.H2O的混合物制备出球形锂离子电池正极材料LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2.采用XRD、SEM、TEM、TGA/DSC以及恒流充放电测试对材料的结构、形貌和电化学性能进行表征.结果表明,球形前驱体是由纳米级一次颗粒团聚形成,而不是晶粒的长大,且反应时间对前驱体的形貌、粒径分布及振实密度有显著影响.750℃焙烧16 h后的正极材料,保持了完好的球形形貌,具有最佳的层状结构和电化学性能,振实密度最大(2.98 g/cm3),首次放电容量为202.4 mAh/g,倍率性能佳,在3C的放电电流下容量为174.1 mAh/g,且循环性能优良,在40次循环以后,放电容量保持率为92.3%.     

高镍LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2的锂离子导体Li3PO4的包覆改性及电化学性能研究

采用典型的溶胶-凝胶法,在高镍LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂正极颗粒表面包覆不同含量的Li₃PO₄锂离子导体。利用X射线衍射仪,扫描电镜对Li₃PO₄包覆前后的LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂样品的晶体结构和微观形貌进行分析。结果表明,合成材料的层状结构明显,阳离子混排度低,并且Li₃PO₄成功包覆在LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂颗粒表面。另外,对4个样品进行了首次充放电,倍率放电和循环性能比较,结果表明经过Li₃PO₄包覆后的正极材料的综合电化学性能明显比未包覆样品优越。首次库伦效率从未包覆样品的84.2%提高到2%(质量分数)Li₃PO₄包覆样品的89.2%。而且在5C高倍率,2%(质量分数)Li₃PO₄包覆LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂的放电比容量是129.7 mAh/g,远远高于未包覆样品的92.6 mAh/g。同时,在常温和高温环境下循环100次后,2%(质量分数)Li₃PO₄包覆LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂的容量保持率比未包覆样品分别高出7.1%和9.9%。     

Si/Li4Ti5O12复合锂离子电池负极材料的制备、结构和电化学性能

本文以纳米Si为原料,通过溶胶-凝胶法,采用不同的煅烧温度,合成了在Si颗粒表面包覆Li4Ti5O12的复合结构材料作为锂离子电池负极材料。结合采用XRD、SEM、TEM、HRTEM和EDS等材料结构分析方法和对合成材料的首次库仑效率、循环稳定性及CV曲线的测试分析,研究了凝胶煅烧温度对合成材料的结构和电化学性能的影响,探讨了Li4Ti5O12的引入对改善Si负极材料循环性能的作用。研究结果表明,在600-800℃的煅烧温度下,溶胶-凝胶过程的产物主要为Li4Ti5O12,产物中Si保持其初始的晶体结构和颗粒特征。提高煅烧温度至1000℃,产物中出现相当量的杂相,大大降低了材料的容量。Si/Li4Ti5O12材料的首次充放电容量随煅烧温度的升高呈现先升高后又下降的变化,并在700℃获得最大值。Li4Ti5O12的引入较明显地改善了Si负极材料的循环稳定性。     

Structural, electrochemical and thermal properties of LiNi0.8−xCo0.2CexO2 as cathode materials for lithium ion batteries

A series of cathode materials for lithium ion batteries with the formula LiNi_0.8−xCo_0.2Ce_xO₂ (0 ≤ x ≤ 0.03) were synthesized by sol–gel method using citric acid as a chelating agent. The effects of cerium substitution on the structural, electrochemical and thermal properties of the cathode materials are investigated through X-ray diffraction (XRD), charge–discharge cycling, cyclic voltammogram (CV), electrochemical impedance spectroscopy (EIS) experiments and differential scanning calorimetry (DSC). Results show that the Ce substitution made the layered structure of materials more regular and less cation-ion mixing. An effective improved cycling performance is observed for cerium-doped cathode materials, which is interpreted to a significant suppression of phase transitions and charge-transfer impedance increasing during cycling. The thermal stability of cerium-doped materials is also improved, which can be attributed to its lower oxidation ability and enhanced structural stability at delithiated state.