高电压锂离子电池正极材料LiNi 0.5 Mn 1.5 O 4制备及改性

采用草酸铵共沉淀-高温固相烧结法合成了高电压尖晶石正极材料LiNi0.5Mn1.5O4及其掺杂改性材料LiNi0.4Mg0.1Mn1.5O4.采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、恒流充放电测试等对所合成样品进行表征.XRD测试表明所合成的样品具有尖晶石结构,空间群为Fd3m.电化学测试表明,样品有两个主放电平台,分别为4.7V和4.1V.经过800℃煅烧的样品LiNi0.5Mn1.5O4具有最好的倍率性能.经过900℃煅烧的样品具有最好的循环性能,以0.1C充放电,最高放电比容量达到124.2mAh.g-1,循环30次后容量保持率达92.7%.Mg掺杂的改性样品LiNi0.4Mg0.1Mn1.5O4在0.1C倍率下循环30次后容量保持率达95.7%,Mg的掺杂可以提高该材料的循环性能.     

新型锂离子电池正极材料LiNi0.5Mn0.5O2纳米晶的制备与电化学性能

运用溶胶-凝胶法成功合成了层状锂离子电池正极材料LiNi0.5Mn0.5O2的纳米粒子,并利用XRD,TEM,SEM手段进行了表征,电化学测试性能满意.在电压范围为2.5-4.5 V和电流密度为0.1 mA·cm-2的条件下,该正极材料能释放出159.8 mA h·g-1/Li的容量.     

钴含量对锂离子电池正极材料LiNi0.5-xCo2xMn0.5-XO2的性能影响

采用共沉淀-喷雾法合成出层状LiNi0.5-xCo2xMn0.5-xO2(x=0,0.075,0.15)正极材料,研究了不同掺钴量对材料的结构和电化学性能的影响,并用XRD、SEM及电性能测试考察了所得材料的结构、形貌与电化学性能;XRD分析表明,LiNi0.5-xCo2xMn0.5-xO2具有α-NaFeO2层状结构,Co3+的掺入可促进层状结构的生成,有效减少阳离子混排。电性能测试结果显示,LiNi0.5-xCo2xMn0.5-xO2随着掺钴量的增大,放电容量提高,循环性能变好;样品LiNi0.35Co0.3Mn0.35O2表现出最好的电化学性能,其首次放电效率充放电效率达90%,首次放电容量为172.8 mAh/g,40次循环容量无明显衰减。     

正极材料LiNi0.5Mn1.5O4的制备与性能

采用共沉淀法制备Ni0.25Mn0.75(OH)2,通过不同的烧结制度在高温下合成LiNi.5Mn1.5O4,并通过XRD和SEM对样品进行表征.研究结果表明:两段法和三段法合成的LiNi0.5Mn15O4均具有良好的尖晶石结构和规则的几何外形.其首次放电容量分别为130和139 mA·h/g.80次循环后容量保持率分别为96.5％和97.5％.5C放电比容量分别为93和115mA·h/g;两段法烧结样品的极化程度要大于三段法烧结样品的极化程度.     

高温固相法合成锂离子电池正极材料LiNi0.8Co0.2O2研究

研究了高温固相法合成锂离子电池正极材料LiNi0.8Co0.2O2时原材料、气氛、温度、时间、Li:(Ni Co)化学计量比例、氧气流量、二次烧结等参数对制备电极活性材料结构和电性能的影响，使用其优化后的工艺参数，制备出容量为170mAb/g的LiNi0.8Co0.2O2,并对此正极材料组成的电池性能进行了测试。     

锂离子电池正极材料LiNi_(0.5-x)Mn_(0.5-x)Zr_(2x)O_2的制备及电化学性能研究

目的制备离子电池正极材料LiNi_(0.5-x)Mn_(0.5-x)Zr_(2x)O_2微米球,并研究其电化学性能与掺杂Zr4+量的关系。方法以NiSO4·6H2O,MnSO4·H2O和Na2CO3等为原材料通过共沉淀的方法制备前驱物(Ni0.5Mn0.5)CO3,然后前驱物与ZrO2,Li2CO3混合均匀,在500℃下煅烧3h,900℃下煅烧16h得到正极材料LiNi_(0.5-x)Mn_(0.5-x)Zr_(2x)O_2。结果 X射线衍射分析证明得到的产物为纯相,扫描电子显微镜图像显示得到的产物具有3~5μm左右的微米球形结构,并对锂离子电池的电化学性能进行了研究。结论 LiNi0.5Mn0.5O2掺杂了Zr4+后能有效降低锂/镍混排度,而且可提高具有微米球结构的LiNi_(0.5-x)Mn_(0.5-x)Zr_(2x)O_2系列锂离子电池正极材料的电化学性能。     

锂离子电池正极材料LiNi_(0.8)Co_(0.2)O_2的制备与表征

用2次干燥化学共沉淀法制得高密度前驱体Ni0.8Co0.2(OH)2,使之与LiOH.H2O混合经过2个恒温阶段烧结(600℃恒温6 h、850℃恒温24 h)得到LiNi0.8Co0.2O2材料,探讨了镍源、Li/(Ni+Co)摩尔比、合成温度、合成时间等因素对产品的影响,从而优化了LiNi0.8Co0.2O2的合成工艺.所得非球形LiNi0.8Co0.2O2粉末振实密度高达2.94 g/cm3,X射线衍射分析表明该材料具有规整的层状NaFeO2结构,充放电测试表明材料具有良好的电化学性能.     

锂离子电池正极材料LiNi0.3Co0.4Mn0.3O2的制备及性能

采用共沉淀法制备前驱体,并采用高温固相法合成单相层状结构LiNi0.3Co0.4Mn0.3O2 材料(R-3m 空间群).用X 射线衍射、恒电流充放电方法对所合成材料与LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2 材料进行结构和电化学性能对比分析.研究结果表明,LiNi0.3Co0.4Mn0.3O2 具有有序的二维层状结构,在2.75～4.3 V 电压区间以0.1C 倍率进行充放电,首次放电容量、效率分别为152.3 mA·h/g 和84.4%,LiNi0.3Co0.4Mn0.3O2 具有更高的放电平台率,首次放电时3.6 V平台率为95.0%;以0.2C 倍率进行30 次充放电循环后,放电容量保持率为初始容量的97.4%.     

基于尖晶石正极材料的柔性锂离子电池的制备和测试

发展了一种新颖、简单且普适性很强的制备柔性无支撑的电极薄膜方法,并成功地组装和测试了LiMn2O4/Li4Ti5O12,LiNi0.5Mn1.5O4/Li4Ti5O12以及LiNi0.5Mn1.5O4/石墨3种全电池.以这种方法制备的锂离子电池具有能量密度高的特点,在某些特定的领域具有潜在的应用前景.此外,这种技术还有可能应用于锂离子电池的原位光谱分析.     

制备方法对LiNi0.5Mn0.5 O2 的性能影响

采用固相法、共沉淀法和燃烧法分别合成出了LiNi0.5Mn0.5O2正极材料粉,利用XRD、SEM和扣式电池测试对材料的结构、形貌和电化学性能进行了表征. 结果表明:固相法产物有杂相出现,共沉淀法产物球形度较好,燃烧法颗粒较细,电性能最好,首次放电比容量为145.5 mAh/g(2.75～4.3 V).     

共沉淀-固相法合成LiNi0.5Mn0.5O2正极材料

以共沉淀法制备出超细镍锰复合氧化物,然后与锂盐混合,在900 ℃烧结12 h得到层状LiNi0.5Mn0.5O2正极材料. XRD结果表明,镍锰复合氧化物前驱体为层状NiMnO3结构;LiNi0.5Mn0.5O2样品结晶完整为层状α-NaFeO2结构. 电化学测试结果表明:在 2.5～4.5 V 范围内,0.2 C和1 C倍率下,材料首次放电容量分别为172.7和149 mAh/g,并具有良好的循环性能.     

长循环单晶镍钴锰三元正极材料的制备和表征

采用固相法制备出镍钴锰三元氧化物Li Ni0.5Co0.2Mn0.3O2的单晶材料,然后,进行镁、钛掺杂处理。采用XRD,SEM和恒流充放电等测试手段对材料的晶体结构、形貌和电化学性能等进行研究。测试结果表明,材料形成形貌良好的单晶颗粒,且经过镁、钛掺杂处理后的材料单晶形貌没有改变。掺杂镁、钛后,材料的电化学性能得到明显的改善,Li Ni0.5Co0.2Mn0.3O2的单晶材料掺杂镁、钛后容量从159.59 m Ah/g提升到162.57 m Ah/g,做成全电池后,2 C的放电效率从79.6%提高到了87.3%,1 C下循环300圈后的容量保持率从84.89%提高到92.9%。     

LiNi0.5Co0.5O2的制备及其电化学性能

分别以碳酸盐和氢氧化物为原料,合成了LiNi0.5Co0.5O2.研究结果表明:用氢氧化物为原料,在氧气气氛中,适当提高合成温度和延长反应时间均有利于LiNi0.5Co0.5O2晶格结构的完整;在740 ℃和氧气气氛下,以氢氧化物为原料反应15 h可以合成结构理想的LiNi0.5Co0.5O2;LiNi0.5Co0.5O-2的初始放电容量与LiCoO2的初始放电容量相当,达到141.3 mA·h/g,以LiNi0.5Co0.5O2为正极的电极系统具有稳定的电压输出和良好的循环性能,经200次循环后放电容量保持率为82%,可作为LiCoO2的廉价替代物.     

LiNi0.5Mn1.5-xTix O4 的电化学性能研究

采用溶胶-凝胶法制备了LiNi0.5Mn1.5-xTixO4,研究了材料结构和电化学性能. 电化学测试表明,当掺钛量为0.3时,材料具有较好的循环性能,在0.1 C,0.5 C和1 C充放电时,容量分别为134 mAh/g,127 mAh/g和76 mAh/g. 循环伏安测试显示,4.2 V和4.85 V出现2个氧化峰,在4.56 V和3.88 V出现2个还原峰,证实此材料中Mn存在+3和+4混合价态.     

锂源对固相合成LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2正极材料性能的影响

采用高温固相法烧结制备得到正极材料Li Ni0.5Co0.2Mn0.3O2,通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)以及循环伏安(CV)、交流阻抗(EIS)等电化学性能测试手段,探讨高温烧结工艺中不同锂源对材料结构、形貌及电化学性能的影响,结果表明,采用Li OH作为锂源合成的材料与采用其他锂源相比,具有较好的层状结构和电化学性能.该材料在0.1C倍率下的首次充放电容量和库伦效率较高(172.7 m Ah/g,89.08%),在0.5C、1C倍率下循环50次后,材料的放电容量仍保持在144.5 m Ah/g和136.2 m Ah/g.     

海藻酸辅助合成5V正极材料LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4

首次利用海藻酸为模板剂,辅助合成了Fd3m空间群结构的锂电正极材料Li Ni0.5Mn1.5O4,同时分析了其结构、形貌及电化学性能等.与普通共沉淀法相比,海藻酸辅助制备的样品表现出了良好的形貌特征和电化学性能.X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)观察的结果表明:制备的材料结晶度较高,颗粒晶型完整并达到微-纳级别.充放电测试结果表明:0.2C第一次放电表现出127.8 m Ah/g的比容量,且50次循环保持率在99%以上.同时,循环伏安(CV)和交流阻抗(EIS)测试结果可很好的解释其容量较高的原因.     

乙二醇溶剂的流变相法合成LiNi0.5Mn1.5O4正极材料的研究

采用乙二醇为溶剂以流变相法合成物相纯净、结晶度高、粒径均匀的立方尖晶石结构的锂离子电池高压正极材料LiNi0.5Mn1.5O4.电化学测试表明：样品具有4.7V的充放电电压平台,在0.5C倍率电流下,80次循环后可逆容量还有127.7 mAh·g-1,容量保持率超过98％,并且经过活化后样品循环的库仑效率基本都保持在98％以上,样品具有较大的可逆容量、极其优秀的循环稳定性和充放电可逆性,这主要是由于样品的高结晶度和较好的颗粒分散性.     

肿瘤热疗用Mn0.5Zn0.5Fe2O4纳米粒的生物相容性

采用MTT实验评价自制Mn0.5Zn0.5Fe2O4纳米粒浸提液体外细胞毒性;溶血实验评价其有无溶血作用和LD50评价其动物急性毒性,微核实验评价其有无致畸、致突变作用等.兔肝脏穿刺注射Mn0.5Zn0.5Fe2O4纳米粒,观察其对兔肝肾等组织和功能的影响.MTT结果显示:该材料对L-929细胞毒性为0～1级;溶血实验中Mn0.5Zn0.5Fe2O4复合纳米粒溶血率为0.104%,远小于5%;昆明小鼠腹腔注射该材料混悬液,其LD50为6.026g/kg,其95%的可信区间为4.78～7.60g/kg.微核实验结果表明:该材料对小鼠骨髓微核形成率与阴性对照组相比无显著差异,而与阳性对照组CTX组相比有明显差异.兔肝脏穿刺注射Mn0.5Zn0.5Fe2O4纳米粒心,肝、脾、肺、肾组织形态和肝、肾等血生化指标均无明显改变.结果表明自制的Mn0.5Zn0.5Fe2O4纳米粒具有良好的生物相容性.