新型锂离子电池正极材料Li3V2(PO4)3的研究进展

Li3V2(PO4)3是当今较新型的锂离子电池正极材料之一,其显著优点之一是在大容量动力锂离子电池研发方面拥有巨大的应用潜力.研究表明,Li3V2(PO4)3跟LiCoO2的放电平台和能量密度相同,但是其安全性以及热稳定性要远远优于LiCoO2,同样强于LiMn2O4和LiFePO4.较之LiFePO4,单斜晶系的Li3V2(PO4)3化合物拥有更高的Li+离子扩散系数以及更高的放电电压(3.6V、4.1V和4.6V)和能量密度(用碳包覆后为2 330 mWh/cm3).因此,对近十多年来单斜晶Li3V2(PO4)3的主要合成工艺,碳包覆及掺杂改性等方面的研究进行综述,并对单斜晶Li3V2(PO4)3正极材料的晶体结构、充放电机理、性能特点分别进行了介绍.     

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。     

EDTA络合制备锂离子电池正极材料Li1-xKxCoO2

采用EDTA络合溶胶-凝胶法制备出锂离子电池正极材料Li1-xKxCoO2,对Li1-xKxCoO2的成胶条件和形成过程进行探讨,并分别用XRD、SEM等手段对晶体结构、形貌等进行了研究.结果表明合成的Li1-xKxCoO2,粉体结晶良好,层状结构发育完善.在焙烧温度不高于700℃时就能够形成单一相的Li0.98K0.02CoO2,充放电实验表明,700℃,12h得到的材料具有最好的电化学性能.     

锂离子电池正极材料尖晶石型LiMn2O4的制备及电化学性能研究

首次采用基于复合络合剂柠檬酸和β-环糊精的溶胶凝胶法制备了尖晶石型锰酸锂，并研究了煅烧温度对材料电化学性能的影响。电化学性能表明，700℃煅烧制备的材料具有优异的倍率和循环性能。在3C电流下此材料的首次和第200次放电比容量分别为102mAh／g和90．8mAh／g，容量保持率为89％。     

蔗糖辅助燃烧法制备纳米锂离子电池正极材料Li1.1 Mn2 O4

采用蔗糖辅助燃烧法制备了富锂型锂离子电池正极材料Li1.1Mn2O4, XRD表明合成的Li1.1Mn2O4样品具有完整的尖晶石结构. SEM显示样品是由纳米粒子组成. 0.5 C 初始放电比容量为115 mAh/g, 10 C放电比容量可达109 mAh/g. 10 C倍率下循环200次容量保持率为90%. 实验结果表明该材料倍率和循环性能均优良.     

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.     

锂离子电池材Li1＋xZnxMn2-xO4电化学性质研究

采用溶胶-凝胶法合成了Zn^2＋取代的锂离子电池正极材料Li1＋xZnxMn2-xO4。结构研究结果表明,用这种方法可以在比固相反应低得多的温度下得到单相的尖晶石且制得的材料粒度均匀,粒径大多在150nm左右。半电池循环测试结果表明,起始组成为x=0．06的样品性能最佳,其与锂片组成的半电池在3．0V-4．6V间,以0．10mA／cm^2的电流密度进行充放电的首次充、放电容量分别为131．4mAh／g和129．2mAh／g,经35次循环后容量仍保持在100mAh／g。     

溶胶凝胶法制备纳米级锂离子电池正极材料LiCrxMn2-xO4

通过溶胶凝胶法低温下合成了 Cr与 Mn不同计量比的一系列正极材料 Li Crx Mn2 -x O4 ,并用 DTA,TGA,TEM,XRD,FT- IR对其形貌及其结构进行了表征 .结果表明采用该方法在4 5 0℃的低温下即可得到纯相的 L i Crx Mn2 -x O4 尖晶石 ,其平均粒径均为 80 nm左右 ,且分布均匀     

熔融盐法合成球形锂离子电池正极材料LiNi_(0.8)Co_(0.2)O_2

采用热分析法对不同组成的LiOH-LiNO3二元体系进行研究,绘制了具有最低共熔点的该二元体系T-x相图,该体系的最低共熔点为175.7℃.利用低共熔混合物LiNO3-LiOH为锂盐,与前驱体球形Ni0.8Co0.2(OH)2混合烧结制备出了球形锂离子电池正极材料LiNi0.8Co0.2O2.探讨了Li/(Ni+Co)摩尔比、合成温度、合成时间等因素对产品的影响.X射线衍射分析表明合成的材料具有规整的层状NaFeO2结构,SEM表明所得材料为球形.充放电测试表明在3.0~4.3的电压范围内,首次放电比容量可达170 mAh.g-1,充放电效率为95.5%.结果表明采用该工艺可以制备出电化学性能良好的LiNi0.8Co0.2O2正极材料.     

微波合成锂离子电池正极材料LiCoO_2

用微波合成了锂离子电池正极材料LiCoO2,采用XRD、SEM和DC 5C电池测试仪研究了LiCoO2的结构、形貌和电化学性能·研究结果表明,在900W的功率和2 45GHz的频率下,反应10min即可得到纯度高、具有层状结构的LiCoO2电池材料,XRD谱线与标准层状LiCoO2材料基本一致,充放电的实验结果显示:放电容量可达140mAh/g,放电平台和充放电时间均显示出微波合成的LiCoO2具有较好的电化学活性·实验考查了Li/Co摩尔比对产品结构的影响,研究结果证明Li/Co比为1.05∶1时,得到的LiCoO2与标准样符合得更好·     

LiMn2-2xCoxCrxO3.95F0.05正极材料的合成表征及表面包覆

采用溶胶-凝胶法合成了锂锰尖晶石正极材料LiMn2-2xCoxCrxO3.95F0.05(x=0.05、0.1),并用沉淀法在其表面包覆2%的TiO2.XRD和ESEM分析表明掺杂样品以及掺杂之后再包覆TiO2的样品依然保持尖晶石结构,样品颗粒大小分布都较均匀.电化学性能测试显示LiMn2O4的首次放电容量为124.4 mA.h/g,50次循环后容量损失43.2%,而多元掺杂样品LiMn1.9Co0.05Cr0.05O3.95F0.05和LiMn1.8Co0.1Cr0.1O3.95F0.05的初始放电容量分别为114.7和103.4 mA.h/g,100次循环后容量损失为9.7%和4.1%.LiMn1.9Co0.05Cr0.05O3.95F0.05包覆2%TiO2和LiMn1.8Co0.1Cr0.1O3.95F0.05包覆2%TiO2样品的初始放电容量为109.3和96.6 mA.h/g,100次循环后容量损失为5.0%和3.5%,经过改性后材料的循环性能得到改善.     

LiFe1-xMgxPO4锂离子电池正极材料的电化学性能

采用体相掺杂法对LiFePO4进行改性,采用Mg对LiFePO4进行掺杂,研究Mg的掺杂量对LiFePO4材料电化学性能的影响.研究结果表明,经掺杂改性后的LiFe1-xMgxPO4(x=0.01,0.05,0.10,0.15)材料的充放电容量和循环性能均有所提高,其中,样品LiFe0.85Mg0.15PO4的性能最佳,其首次放电容量为125.6 mA·h/g,循环6次后容量仍达123.0 mA·h/g;Mg部分取代LiFePO4材料中的Fe后所得材料的电子电导率提高了1×106倍,从而提高了材料的电化学性能.     

锂离子电池正极材料LiMn2O4的Al2O3包覆研究

文章采用高温固相法合成尖晶石LiMn2O4,并采用液相包覆的方法对其进行改性处理。采用XRD、SEM、XPS以及电池测试系统等,研究了所制备材料的结构、组成、性能和包覆机理。实验结果表明:表面处理后的LiMn2O4循环性能显著提高,以A12O3对尖晶石LiMn2O4进行表面包覆,使LiMn2O4颗粒不与电解液直接接触,可以防止锰离子溶解在电解液中,获得结构稳定、循环性能优异的锂离子电池正极材料;同时Al2O3会和电解液中微量的HF反应,减小了HF对锰离子溶解的加速作用。     

新型锂电池正极材料多硫化碳炔的研究

为克服锂/硫电池的正极材料单质硫的导电性差、放电产物的部分溶解导致电池性能下降等问题,设计并制备了一种新型正极材料多硫化碳炔。通过核磁共振、拉曼光谱、X-射线及SEM等手段对其进行了研究,并得到其形态及结构信息,证明材料具有“主链导电、侧链储能”的结构。通过充放电性能测试及循环伏安测试对其电化学性能进行了研究,结果表明该材料具有较高的充放电效率与良好的循环性能,0.4mA/cm²的放电条件下60次循环后比容量可以达到400mAh/g,充放电效率接近100%。     

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.     

合成条件对LiCo0.2Ni0.8O2正极材料结构与性能的影响

对LiC0.2Ni0.8O2正极材料的合成条件进行了研究．实验表明，该材料在空气气氛中合适的合成温度为700℃，反应时间为12h，在该反应条件下正极材料晶体结构有序化程度及晶体结构完善性均比较理想，其电化学性能较好．在通氧条件下制备得到的正极材料LiC0.2Ni0.8O2具有良好的电化学性能，其初始放电容量175mAh／g，经过50次充放电循环后放电容量为153mAh／g，而且正极材料中锂离子的扩散系数有了较大的增加，这有利于正极材料中锂离子的迁入和脱嵌，因此LiC0.2Ni0.8O2正极材料具有良好的充放电循环性能。     

Li1+x CO0.2Ni0.8O2的合成与电化学性能研究

采用共同沉淀和溶液浸渍相结合的方法合成了锂离子二次电池正极材料Li1 xCo0·2Ni0·8O2(0≤x≤0·10)。用粉末X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、电感耦合等离子体-原子发射光谱(ICP-AES)、电化学等方法对生成物进行了元素组成、形貌、物相与结构、充放电循环等分析。分析结果表明所得到的生成物为球形颗粒,粒径大小均匀,其结构为α-NaFeO2型的层状结构,生成物中无杂质相,生成物的首次充放电效率高、比容量高、循环性能好。在2·00mA/cm2电流密度下,首次放电容量可达183mAh/g,50次循环的保持率为93·4%。     

高密度LiMn0.4 Ni0.4 Co0.2 O2正极材料的合成与研究

用一种改进的氢氧化物共沉淀法制备了粒径均一、近球形的Mn0.4Ni0.4Co0·2(OH)2,再通过高温固相合成法制备了高密度的LiMn0.4Ni0.4Co0·2O2正极材料。结果表明,在沉淀体系中加入F-,可以在较为宽松的条件下制备出振实密度为2·3g·cm-3的LiMn0.4Ni0.4Co0·2O2正极材料。对产物进行了XRD、SEM和充放电测试。SEM测试结果表明,产物具有良好的形貌;XRD测试表明,产物具有良好的层状结构,无杂质相存在。在充放电电压区间为3·0~4·4V,电流密度为30mA·g-1时,首次充电和放电容量分别为185和164mAh·g-1,经过50次循环,放电容量仍能保持90%。