聚合物锂离子蓄电池正极材料LiNi0.7Co0.3O2的制备

在聚合物锂离子蓄电池正极材料常规制备工艺的基础上开发了球磨干混-旋转振动高温固相合成新工艺,合成了正极改性材料LiNi0.7Co0.3O2。研究了原材料、煅烧条件等工艺过程参数对合成产物结构、微观形貌及充放电性能的影响。通过本工艺制得的LiNi0.7Co0.3O2颗粒均匀细致,平均粒径约为10μm,放电初始比容量达177mAh/g。     

FePO4包覆LiNi0.3Co0.7O2正极材料的改性研究

为了提高锂离子电池正极材料的表面结构稳定性,用沉淀法在层状LiNi0.3Co0.7O2表面包覆一层FePO4,并对材料的结构和性能进行了研究。研究结果表明,表面包覆FePO4,有效地抑制了正极材料与电解液的相互作用,提高了其循环稳定性能。当包覆比例为1.0%wt时,电池的首次放电比容量为127.925 mAh/g,经过30次循环后容量保持率为90.52%;电池的电化学综合性能较好。     

锂离子电池正极材料LiNi0.5Co0.5O2的制备及性能

LiNixCo1-xO2(0≤x≤1)系是一种很有希望的新型的锂离子电池电极材料.以Li2CO3,NiO,Co3O4为原料,经过造粒的预处理,固相反应合成了锂离子电池正极材料LiNi0.5Co0.5O2.研究了不同的合成条件对产物结构、性能的影响.结果表明,反应温度、时间、Li/(Ni+Co)摩尔比等因素对产物的结构、电性能有一定的影响.XRD分析表明合成的产物LiNi0.5Co0.5O2结晶良好,具有规整的a-NaFeO2层状结构的.充放电测试表明在优化条件下合成的LiNi0.5Co0.5O2首次充电容量为170.1mAh/g,放电容量为157.4mAh/g,20次循环后保持初始容量的92%,循环稳定性良好.以MCMB为阳极材料,合成产物为阴极材料,组装成18650型锂离子电池,性能与LiCoO2相当.     

聚合物锂离子蓄电池正极材料LiNi0.7Co0.3O2的制备

在聚合物锂离子蓄电池正极材料常规制备工艺的基础上开发了球磨干混-旋转振动高温固相合成新工艺,合成了正极改性材料LiNi0.7Co0.3O2.研究了原材料、煅烧条件等工艺过程参数对合成产物结构、微观形貌及充放电性能的影响.通过本工艺制得的LiNi0.7Co0.3O2颗粒均匀细致,平均粒径约为10 μm,放电初始比容量达177 mAh/g.     

锂离子蓄电池材料LiNi0.7Co0.2Mn0.1O2的制备与性能

采用共沉淀-高温固相合成工艺,将20%(质量分数)的Co和10%(质量分数)的Mn同时掺入,成功地在空气气氛中合成出了层状结构的多元正极材料LiNi0.7Co0.2Mn0.1O2.循环伏安曲线的测试结果表明,Co和Mn的同时掺入抑制了LiNiO2充放电过程中的相变,提高了材料的循环性能.在0.2 C倍率下2.8～4.3 V电压区间内进行充放电测试,结果表明,850℃下处理得到的样品前10次容量几乎没有衰减,均在150 mAh/g左右,循环50次后容量仍然保持在140 mAh/g以上.将充电截止电位提高至4.4 V后,前10次的放电比容量可达170 mAh/g.     

C和CeO2双包覆对LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2性能影响的研究

采用溶胶凝胶法和高温煅烧的方法对LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O)2正极材料进行C和CeO_2双包覆改性研究,X射线衍射(XRD)测试表明包覆改性的LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O)2材料仍维持层状结构并抑制阳离子混排。扫描电子显微镜(SEM)结果显示C包覆厚度约为5 nm,CeO_2以纳米颗粒形式沉积在材料表面。循环伏安和阻抗测试表明双包覆提高了电极材料表面稳定性与电子电导性,有利于离子的嵌入与脱嵌,从而提高了LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O)2正极材料的电化学性能。在1 C下循环50次后的容量保持率为91.3%,10 C下首次放电比容量为108 m Ah/g。     

碳酸盐共沉淀法制备LiNi0.5Co0.3Mn0.2O2及其性能

以化学共沉淀法制备出的球形Ni0.5Co0.3Mn0.2CO3前驱体,合成了振实密度高达2.60 g/cm3的球形正极材料LiNi0.5Co0.3Mn0.2O2.研究表明,LiNi0.5Co0.3Mn0.2O2为10 μm左右的球形粉体,为纯相的α-NaFeO2层状结构.在2.7～4.3V,0.2 C倍率进行充放电,LiNi0.5Co0.3Mn0.2O2的首次放电比容量170.2 mAh/g,50次循环后容量保持率为94.3%;在2.7～4.6 V,在0.2 C倍率下放电,首次放电比容量为191.8 mAh/g,循环50次后容量保持率为90.5%.LiNi0.5Co0.3Mn0.2O2的首次循环伏安测试结果和交流阻抗测试结果进一步表明材料具有良好的电化学性能.     

LiNi0.6Co0.1+xMn0.3-xO2(x=0,0.1)正极材料的合成与电化学性能研究

采用高温固相法在相同条件下合成了LiNi_(0.6)Co_(0.1)Mn_(0.3)O_2与LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_2正极材料,利用XRD、SEM表征了材料的结构与形貌,通过恒电流充放电测试、循环伏安(CV)和交流阻抗(EIS)研究了其电化学性能。结果表明,室温条件下以0.2 C倍率在3.0～4.3 V电压范围内,LiNi_(0.6)Co_(0.1)Mn_(0.3)O_2的首次放电比容量为171.8 mAh/g,1 C循环100次后容量保持率为78.5%;LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_2的首次放电比容量为174.6 mAh/g,1 C循环100次后容量保持率为83.0%。CV与EIS测试表明,相比LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_2,LiNi_(0.6)Co_(0.1)Mn_(0.3)O_2材料有更大的极化与电荷转移阻抗。     

Ti^4＋和Zn^2＋离子复合掺杂对LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2性能的影响

以Ni0.5Co0.2Mn0.3（OH）2和Li2CO3为原料,TiO2和ZnO为掺杂剂,制备出不同含量钛锌离子复合掺杂的锂离子电池正极材料LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2。用XRD、SEM、恒电流充放电、交流阻抗法和循环伏安方法分别研究了不同掺杂量对LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2的结构、形貌和其电化学性能的影响。结果表明3%（摩尔分数）的Ti、Zn离子复合掺杂能有效提高LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2的倍率放电能力和循环性能。在1C和2C的充放电倍率下,首次放电容量分别为170.4mAh/g和164.8mAh/g,经过50次充放电循环后容量保持率分别为96.3%和94.7%,具有优良的电化学性能。     

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。     

锂离子蓄电池用正极LiNi0.8Co0.2O2的研究

总结了聚合物锂离子蓄电池正极材料的研究现状,通过研究提出了一种新型正极改性材料LiNi0.8Co0.2O2的制备工艺,该材料在聚合物锂离子蓄电池中的应用研究表明,LiNi0.8Co0.2O2改善了材料的放电性能并降低了电池成本。本研究将凝胶-溶胶法和喷雾干燥法相结合,采用高分子化合物RB-1(由多元有机酸和高分子聚合物例如明胶和淀粉等组成)来调整溶胶体,结合煅烧过程中对温度和时间的控制,研究出溶胶-喷雾干燥-煅烧的制备工艺。实验以差热分析-热重分析(DTA-TGA)法来分析喷雾干燥的过程和作用,以X射线衍射(XRD)分析材料的结构,以容量测试来分析材料的放电性能。所得LiNi0.8Co0.2O2具有优良的层状结构,应用于聚合物锂离子蓄电池中,可使电池的可逆比容量达到180mAh/g,并保持良好的稳定性和循环寿命。     

LiNi0.8Co0.2O2表面包覆MgO及其性能

锂离子蓄电池正极材料和电解液之间的恶性相互作用是引起正极材料和电池性能劣化的重要原因。用沉淀法在Ni0,8Co0.2(OH)2前驱体表面包覆一层Mg(OH)2,再与LiOH共混热处理,制备出表面包覆MgO的LiNi0.8Co0.2O2。用X光电子能谱、扫描电镜和X射线衍射分析对包覆前后的Ni0.8Co0.2O2与LiNi0.8Co0.2O2的结构进行了表征。充放电测试结果表明,经表面修饰处理后,LiNi0.8Co0.2O2正极材料的初始放电比容量略有降低,但循环稳定性显著改善。研究结果表明,表面修饰处理可以有效地抑制正极材料与电解液之间的恶性相互作用,是改善锂离子蓄电池正极材料循环性能的有效途径。     

高容量锂离子正极材料LiNi_(0.5)Co_(0.3)Mn_(0.2)O_2的制备与性能

采用化学共沉淀法预先合成球形前驱体Ni0.5Co0.2Mn0.3(OH)2,再与锂源共混后高温煅烧合成高容量正极材料Li Ni0.5Co0.3Mn0.2O2。探讨了不同烧结制度对材料结构性能的影响。X射线衍射(XRD)结果表明,产物结构为α-Na Fe O2型层状结构。扫描电子显微镜(SEM)显示材料具有良好的球形形貌。测试材料的电化学性能,在2.75~4.20 V和2.75~4.35 V充放电截止电压,0.5 C充放电电流下,首次放电比容量分别为162.2和172.6 m Ah/g,循环3周后容量保持率分别为96.73%和94.62%。材料还表现出良好的倍率性能。     

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.     

共混材料Li1.04Mn2O4/LiNi0.94Co0.06O2为正极的锂离子蓄电池性能

研究试验了以共混材料Li1.04Mn2O4/LiNi0.94Co0.06O2为正极,中间相炭微球(MCMB)为负极的AA型锂离子蓄电池。结果表明:以n(Li1.04Mn2O4)/(LiNi0.94Co0.06O2)=1∶1为正极材料的AA型锂离子蓄电池,较好地综合了Li1.04 Mn2O4的高放电电压及LiNi0.94Co0.06O2的高比容量的优点,克服了Li1.04Mn2O4的比容量低及LiNi0.94Co0.06O2的放电电压偏低的缺点。在室温条件下,电池的1C放电容量达620mAh,比能量达到120Wh/kg和290Wh/L,循环400次时,其容量仍为初始容量的86%,并具有较好的倍率特性。电池在150℃荷电放置的条件下,不起火爆炸。     

三元LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2铝壳锂离子动力电池的性能研究

选用三元材料LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2为正极材料,中间相炭微球为负极材料,制备了额定容量为10 Ah的铝壳锂离子动力电池,并对电池的电性能和安全性能进行了相关测试。电性能包括充放电性能、倍率性能、循环性能和自放电,实验结果表明,电池表现出了良好的倍率性能,1 C、2 C的放电容量分别为0.5 C放电容量的97.49%、93.70%;在2.7~4.2V电压范围内,电池1 C循环400次后容量保持率为101.77%;电池满电常温搁置28天后容量保持率为97.06%。针刺、短路、过充电和自有跌落测试结果表明电池具有良好的安全性能。     

LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2正极材料的413450型电池的性能

采用自制的LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2作正极材料,以石墨作负极,组装成413450型锂离子电池。分别在25℃和55℃下以3.0~4.2 V为电压区间,1C充放电,对其电化学性能进行测试和研究。结果表明:55℃下电池的首次放电比容量为143 mAh/g,25℃下为138 mAh/g;电池在55℃下充放电循环85次,容量保持率为92.15%。过充、热冲击和常温短路实验的顺利通过,证明样品材料有很好的安全性能。