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。     

Nb包覆对富锂锰基材料电化学性能的影响

研究了Nb包覆对富锂锰基材料结构及电化学性能的影响,发现Nb能够与材料表面的残存锂反应生成LiNbO3。当包覆量为0.2%时样品电化学性能最佳：0.1C下放电比容量为285.6 mAh/g,1C循环100次后的容量保持率为85.9%,且表现出较好的倍率性能和较低的电压衰减,优于未包覆样品。该性能提升可能归因于热处理过程中Nb扩散进入材料表层晶格,形成较强的Nb-O键,减缓了循环过程中晶格氧的流失,从而稳定结构;同时,表面生成的快离子导体LiNbO3不仅阻止了电解液对材料的侵蚀,降低了副反应的发生和过渡金属的溶解,而且促进了锂离子的扩散和电子的传导。     

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.     

无钴富锂锰基正极材料Li1.2Ni0.2Mn0.6O2的表面改性及电化学性能研究

无钴富锂锰基正极材料Li_1.2Ni_0.2Mn_0.6O₂因高比容量、低成本等优点备受关注,是极具潜力的下一代锂离子电池正极材料。然而,Li_1.2Ni_0.2Mn_0.6O₂材料存在首次库伦效率低、倍率性能差及容量衰减等问题,限制了其进一步发展。为解决此问题,采用柠檬酸溶液表面处理结合再重新煅烧方法,通过在其表面包覆一层尖晶石相,对Li_1.2Ni_0.2Mn_0.6O₂开展了表面改性研究,并对改性前后样品进行物理表征和电化学测试分析。结果表明,改性前后的Li_1.2Ni_0.2Mn_0.6O₂正极材料,形貌基本一致,均为尺寸100—400 nm的不规则颗粒,改性后的粉末颗粒边缘略有不平整。使用柠檬酸溶液表面处理后,Li_1.2Ni_0.2Mn_0.6O₂材料形成了內部为层状相、表面为尖晶石相的结构。尖晶石相的存在不仅为锂离子扩散提供了三维离子扩散通道、提高倍率性能,还可充当正极材料表面与电解液间的保护层,提高首次库伦效率,改善循环性能。改性后的Li_1.2Ni_0.2Mn_0.6O₂的首次库伦效率为92. 4%,可逆比容量为292 mAh?g^-1, 与改性前相比分别提高了13.8%和22 mAh?g^-1,并且在不同倍率下的可逆比容量和长循环容量保持率均有明显提升,表明其具有更好的倍率性能和更优的循环稳定性能。本研究提出了一种无钴富锂锰基正极材料表面改性方法,该改性方法操作简单、效果明显,可应用于不同组分的富锂正极材料,为富锂锰基正极材料的进一步发展提供了新的思路 。     

锂离子电池正极材料LiCoO2合成方法及其掺杂研究进展

概述了锂离子电池正极材料LiCoO2合成法及其掺杂研究进展，通过对LiCoO2目前存在的问题比如价格昂贵、有毒、实际容量低等缺点进行了分析，叙述了提高LiCoO2性价比的2种途径，探索出新的合成方法和掺杂元素。     

表面包覆对富锂锰基材料循环稳定性影响研究

采用TiO₂和Al₂O₃对富锂锰基材料Li[Li_0.2Ni_0.13Co_0.13Mn_0.54]O₂进行表面包覆改性, 研究了表面包覆对富锂锰基材料循环过程中放电容量和电压的影响。结果表明, Al₂O₃包覆富锂锰基材料的放电电压下降较缓慢, 而TiO₂包覆富锂锰基材料的放电容量下降较缓慢; 表面包覆后富锂锰基材料循环稳定性的变化与材料微观结构形貌相关性较小。     

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。     

四氧化三锰和电解二氧化锰制备尖晶石型锰酸锂的研究

分别以电解二氧化锰和四氧化三锰为原料, 采用固相法制备了2种锂离子电池正极材料——尖晶石型锰酸锂。结合X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)及电性能测试, 对两种产物的物化性能以及电性能进行了检测分析, 结果表明: 以电解二氧化锰(EMD)和Mn₃O₄为原料, 在合适的条件下都能制备出性能较好的锰酸锂正极材料; 由Mn₃O₄制备的锰酸锂呈晶粒大小较为均匀的单晶八面体形貌; 由电解二氧化锰制备的锰酸锂呈晶粒大小不均匀的二次颗粒形貌; 用Mn₃O₄制备的锰酸锂1C下循环700次, 其容量保持率为105.3%; 而以电解二氧化锰制备的锰酸锂1C下循环700次, 其容量保持率为79.0%。     

稀土掺杂锂离子电池正极材料锂镍钴氧的研究

采用机械合金(Mechanical Alloying-MA)技术,固相掺杂稀土元素镧,在氧气气氛中高温焙烧合成锂离子电池正极材料锂镍钴氧化物,对所得化合物进行了稀土掺杂量及电化学性能的研究;同时也进行了相关的XRD、SEM、CV表征.得到性能比较优良的LiNi0.80Co0.2-xLaxO2(x=0.03)化合物.其首次充电比容量达168mA*h/g,放电比容量达152mA*h/g,进行10次循环以后,放电比容量仍然有143mA*h/g.     

动力型锂离子电池正极材料LiFePO4的产业化进展

从磷酸铁锂国内外主要厂商及其产能、国内外市场状况、产业化技术路线和产业化面临的问题及产业风险等几个方面综述了磷酸铁锂材料近年来在产业化方面的最新进展。介绍了LiFePO4产业化合成方法及其优缺点,并提出了磷酸铁锂电池材料产业化急需解决的问题。     

乙醇还原浸出电解锰阳极渣中锰的研究

以电解锰阳极渣为原料,乙醇为还原剂,在硫酸介质中还原浸出锰并富集铅。分别考察了浸出温度、硫酸浓度、乙醇浓度、液固比以及浸出时间对乙醇还原电解锰阳极渣浸出锰和铅的影响。结果表明：在温度为70℃、硫酸浓度为3 mol·L-1、乙醇体积分数为5 %、液固比为6∶1的条件下浸出4 h,锰的浸出率达到98.24 %,铅的浸出率仅为0.41 %。浸出条件温和、浸出效率高。乙醇作为还原剂时,其主要的氧化产物为二氧化碳和乙酸。该研究可为电解锰阳极渣的资源化利用提供参考。     

电解锰渣复合胶凝材料的研制

利用电解锰渣和生石灰激发火山灰质材料粉煤灰的火山灰活性,制备电解锰渣复合胶凝材料.研究了电解锰渣和水泥对复合胶凝材料性能的影响,并在此基础上得出了最佳配合比,当电解锰渣复合胶凝材料中电解锰渣、粉煤灰、生石灰与水泥的质量比为50∶30∶ 10∶10,取水胶质量比为0.55,其28d抗折、抗压强度分别为2.50 MPa、10.05 MPa.     

某地菱锰矿生产电解二氧化锰试验研究

针对某地菱锰矿的特点,确定采用浸出—净化—电解—成品处理的工艺流程制备电解二氧化锰。各工序锰的直收率分别为:97.61%、98.42%、99.28%、99.62%,锰的总收率为95.01%。所得电解二氧化锰产品MnO2含量≥92%,符合出口产品及日本等国某些厂家的技术要求。     

电解二氧化锰制备技术的研究进展

介绍了电解二氧化锰制备技术的发展和现状,对电解二氧化锰的生产工艺、掺杂改性、阳极材料等方面进行了详细的评述,并展望了电解二氧化锰工业的发展趋势.     

贫菱锰矿合成碱锰电池级化学二氧化锰研究

以贫菱锰矿为原料合成碱锰电池用化学二氧化锰(CMD), 系统研究了合成过程中各工艺因素对二氧化锰产品性能的影响。结果表明, CMD的视密度受中间产品MnCO₃视密度影响较大, 控制碳化结晶条件可以获得视密度达2.10 g/cm³的重质MnCO₃; CMD的电活性主要与晶型有关, 在350～400 ℃下热分解重质MnCO₃所得γ型MnO₂电活性最佳; 通过热解产品精制可以提高CMD的MnO₂含量, 同时改善CMD颗粒形貌, 获得了MnO₂含量达91%, 视密度为1.90 g/cm³, 电容量为249.43 mAh的CMD最终产品。     

用电解锰渣制备免烧砖的试验研究

研究了电解锰渣-粉煤灰-石灰-水泥胶凝材料,掺入一定的骨料,经压制成型生产电解锰渣免烧砖,自然条件下洒水养护28d抗压强度在10MPa以上,并对影响强度的胶砂比和成型压力进行了分析。试验结果表明,配合料成型过程中的加压,为砖的强度的形成和发展奠定了基础,水泥、粉煤灰、石灰和电解锰渣等胶凝材料水化产生的胶凝物质使电解锰渣免烧砖的强度逐步增强;各原料的最佳配比总结为:电解锰渣50%、粉煤灰30%、生石灰10%、水泥10%,胶凝材料:砂=1.0∶0.9、水固比0.14、成型压力25MPa。     

电解锰阳极液锰镁组元选择性分离实验研究

为降低电解锰生产工序中杂质镁带来的危害,对电解锰阳极液中锰、镁的选择性分离进行了理论分析,并通过实验研究了不同条件下锰、镁分离效果。结果表明,通过碳酸盐沉淀的方式可以实现先沉锰、后沉镁的选择性分离。合适的沉锰条件为:溶液体系pH值8左右、碳酸氢铵与溶液中锰离子物质的量比1.25、反应温度38 ℃、反应时间30 min,沉锰后溶液中锰离子浓度可降至0.56 g/L,沉锰率达到96.34%;合适的沉镁条件为:沉锰后滤液pH值8以上、碳酸氢铵与溶液中镁离子物质的量比2.44、反应温度20 ℃、反应时间30 min,沉镁后溶液中镁离子浓度可减至2.33 g/L,沉镁率达到94.63%。     

电解锰浸出液的助沉作用研究

对电解锰中性和酸性浸出液中的锰渣进行粒度组成、Zeta电位和润湿性的分析,了解到中性和酸性浸出液中的锰渣粒度小,Zeta电位较大,锰渣表面亲水,导致了浸出液难沉降的特性。因此选择硫酸铝、聚氯化铝和阳离子1500万、阴离子2100万、非离子1500万聚丙烯酰胺5种药剂作为助沉剂,进行中性和酸性浸出液的沉降试验,试验结果表明,浸出液中加入硫酸铝和聚氯化铝,效果不明显,加入聚丙烯酰胺,沉降速度明显提升,上清液吸光度增大。在3种聚丙烯酰胺中,阳离子和非离子聚丙烯酰胺效果最好,所以阳离子和非离子聚丙烯酰胺可以作为电解锰浸出液的助沉剂。