锂离子电池正极材料LiNi0.5Mn0.5O2制备及光谱研究

用共沉淀法合成了Li Ni0.5Mn0.5O2材料.为了探索共沉淀法合成Li Ni0.5Mn0.5O2的最佳工艺,详细研究了研磨时间、pH值、预处理温度、煅烧温度、煅烧时间和冷却方式等对材料结构的影响.以氢氧化锂为锂源,Ni(NO3)2.6 H2O和Mn(Ac)2.4 H2O为镍源和锰源,锂与镍、锰物质的量比为1.1∶0.5∶0.5,经强氧化剂处理,900℃下煅烧12 h后经淬冷制备了Li Ni0.5Mn0.5O2样品.采用XRD,Raman和XPS对该样品进行了分析,结果表明:材料为标准的α-NaFeO2层状结构,属于六方晶系;镍以正二价的形式存在,锰主要以正四价存在,非常接近理论计算的理想结构.     

采用焙烧-水浸法从报废锂离子动力电池中回收金属

锂离子动力电池在新能源汽车中已获得广泛应用,其报废后Li、Ni、Co、Mn等金属清洁高效回收对促进有色金属循环利用具有重要意义.从LiNi_0.5Co_0.2Mn_0.3O₂为正极材料的锂离子动力电池中回收Li、Ni、Co、Mn,并采用TG-DSC、XRD、ICP-OES、XPS、热力学分析等研究了回收过程物相演变规律及影响金属回收率的主要因素.结果表明:由LiNi_0.5Co_0.2Mn_0.3O₂与NaHSO₄·H₂O组成的混合物,经过焙烧后Li、Ni、Co、Mn元素的赋存状态发生改变,从不溶于水的复杂金属氧化物形式,转化为可溶于水的金属硫酸盐形式.焙烧产物在一定条件下用水浸出后,Li、Ni、Co、Mn元素以金属离子的形式转移到水溶液中获得回收.混合物的组成、焙烧温度对Li、Ni、Co、Mn元素在焙烧产物中的赋存形式呈现制约关系,也是影响Li、Ni、Co、Mn金属回收率的主要因素.     

Al,Zr dual-doped cobalt-free nickel-rich cathode materials for lithium-ion batteries

Nickel-rich and cobalt-free cathode materials have obvious advantages in the aspects of energy density and economic efficiency. However, these materials are restricted from being used in commercial lithium-ion batteries due to the problems of poor structural stability and rate capability. In this study, the aluminum and zirconium dual-doped Co-free Ni-rich LiNi_0.96Mn_0.04O₂cathode material(NMAZ) is prepared by a facile high-temperature solid-phase method. The obta...     

废旧NCM523型锂离子电池正极材料中镍和钴的回收

废旧NCM523型锂离子电池正极材料中含有价金属元素Ni和Co等,必须对其进行回收.用H2 SO4和H2 O2浸出正极活性物质中的Ni和Co,再用KMnO4除去浸出液中的Mn,最后用"水热煅烧法"制NiCoO2材料.分析了各因素对金属浸出率的影响,在H2 SO4浓度2.5 mol/L、H2 O2体积分数10％、浸出温度80℃、浸出时间80 min和固液比1:14 g/mL的条件下,Ni、Co、Mn的浸出率分别为94.03％、99.56％、14.97％,通过Ni、Co的选择性浸出实现Ni、Co与Mn的初步分离;以KMnO4作为氧化剂,浸出液中Mn离子的浓度可降至0.45 mmol/L以下;以聚乙二醇2000作表面活性剂,草酸作沉淀剂,在160℃水热合成、400℃煅烧后可从浸出净化液中制备出形貌均匀的链状NiCoO2材料.初步实现了废旧电池正极材料中有价金属Ni和Co的回收利用.     

多孔碳材料的合成及其在锂离子电池中循环性能的研究

基于多孔有机聚合物及其衍生碳材料在锂离子电池负极材料领域的发展和研究现状,探究了一种孔径可控的多孔碳纳米球的合成方法 .首先,设计合成了6,13-双（双4-溴苯基亚甲基）并五苯化合物,并以此为单元制备了一系列具有规则形貌的新型多孔有机聚合物.通过将不同孔径尺寸的聚合物在不同温度下进行碳化,以此探究碳化温度对材料电化学性能的影响.根据得到的数据可知,多孔碳材料THF-800具有最好的循环稳定性和优异的倍率性能,由此证明THF-800在锂离子电池负极材料领域具有潜在应用价值.此外,对锂离子电池负极材料孔径尺寸进行了调控,可以促进有机材料在锂离子电池中的应用,最终拓展了多孔有机聚合物衍生碳材料在锂离子电池负极材料中的应用范围.     

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.     

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.     

高能量密度锂离子电池层状锰基正极材料研究进展

层状锰基材料Li[Lix(MnM)1-x]O2(M=Ni,Co,Cr,…)以高比容量成为最具应用前景的正极体系之一,近年来成为研究热点而倍受关注,尤其借助原位测试分析等先进表征手段,对Li[Lix(MnM)1-x]O2的结构及其高容量获取机理的研究取得显著进展.本文概括介绍了高能量密度层状正极材料的结构与充放电机理,重点针对其目前依然存在的问题,详细归纳了Li[Lix(MnM)1-x]O2正极材料充放电循环过程中电压衰减机理、界面/表面特征以及性能改善的研究新进展,而且对高能量密度层状正极材料的未来研究方向也进行了探讨.     

SnO2基锂离子电池负极材料研究进展

 作为一种N型半导体,二氧化锡基负极材料由于其拥有较高的理论比容量（782 mA·h·g^-1）、高能量密度等优势受到了广泛关注。然而,由于二氧化锡负极材料在充放电过程中的体积效应和本身导电性较差等导致的其循环性能和倍率性能较差,从而制约了其作为锂离子电池负极材料的应用。本文从二氧化锡的纳米化及复合化（包括其与金属氧化物、无定型碳、碳纳米管和石墨烯等复合）2 方面综述了二氧化锡基锂离子电池负极材料的研究进展,同时对SnO₂基锂离子电池负极材料的发展方向进行了展望。     

Co-Mn金属有机骨架衍生的双金属硫化物及其在锂离子电池负极材料中的应用

介绍了一种通过简单的室温搅拌合成具有多孔结构的 Co-Mn 金属有机框架(metal-organic-framework, MOF)材料的方法, 并对制备的双金属 MOF 进行气相硫化, 得到多孔 CoS介绍了一种通过简单的室温搅拌合成具有多孔结构的Co-Mn金属有机框架(metalorganic-framework,MOF)材料的方法,并对制备的双金属MOF进行气相硫化,得到多孔CoS_2/MnS双金属复合材料.与相同方法制备的单金属MnS与CoS2材料对比发现,CoS_2/MnS双金属复合材料表现出了类似花瓣状的多孔片状结构以及更小的粒径,在作为锂离子电池电极材料使用时表现出了最好的储锂性能.这主要归因于类花瓣状的多孔结构:一方面为锂离子提供了更短的传输路径以及更多的接触位点;另一方面也缓解了材料锂化/去锂化过程的体积变化.此外,两种金属硫化物的有机结合也抑制了材料在循环过程中由于体积变化而导致的容量快速衰减.最后,MOF有机配体衍生的碳骨架也为增强材料的导电性起到了积极的作用.     

Comparative study of LiNiO2, LiNi0.8Co0.2O2 and LiNi0.75Al0.25O2 for lithium-ion batteries

The comparative study of LiNi0.8Co0.2O2 and LiNi0.75Al0.25O2 was carried out by X-ray diffraction (XRD) and electrochemical methods. The results show that Co and Al doping suppress the phase transition during charge-discharge. The experiments indicate that LiNi0.75Al0.25O2 has the better cycle-ability and over-charge resistance comparing with LiNi0.8Co0.2O2. The interfacial behavior was studied by use of electrochemical impedance spectroscopy (EIS). The results show that LiNi0.75Al0.25O2 has a slightly larger polarization character than LiNi0.8Co0.2O2.     

计时电流法电沉积制备Ni-S镀层及在锂离子电池上的应用

以硫代硫酸钠为硫源,利用计时电流法采用三电极体系电沉积制备出了Ni-S镀层.经XRD和EDS分析,该Ni-S镀层为Ni_3S_4,同时也存在少量的单质硫,形成Ni_3S_4/S复合物.从SEM图上可以看出该复合物镀层为微米颗粒组成的像树皮状结构.Ni_3S_4/S复合物作为锂离子电池负极,首次放电比容量可达975.1m Ah/g,50次循环后容量保持率只能达到48.95%.     

共沉淀及高温固相法合成LiaNi0.6Co0.4O2及其电化学性能研究

采用共沉淀方法合成出具有较高活性的前驱氢氧化物,经预处理后再用高温固相法合成Li aNi0.6Co0.4O2(1＜a＜1.05)正极材料,其结晶良好,结构发育较完善.样品经XRD,SEM和充放电性能测试说明层状结构稳定,首次放电容量为156.0 mAh·g-1,充放电40次后仍有 146.0 mAh·g-1,放电容量损失仅为6.4%.     

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     

Practical development and challenges of garnet-structured Li7La3Zr2O12 electrolytes for all-solid-state lithium-ion batteries: A review

All-solid-state Li-ion batteries (ASSLIBs) have been widely studied to achieve Li-ion batteries (LIBs) with high safety and energy density. Recent reviews and experimental papers have focused on methods that improve the ionic conductivity, stabilize the electrochemical performance, and enhance the electrolyte/electrode interfacial compatibility of several solid-state electrolytes (SSEs), including oxides, sulf-ides, composite and gel electrolytes, and so on. Garnet-structured Li7La3Zr2O12 (LLZO) is highly regarded an SSE with excellent application potential. However, this type of electrolyte also possesses a number of disadvantages, such as low ionic conductivity, unstable cubic phase, and poor interfacial compatibility with anodes/cathodes. The benefits of LLZO have urged many researchers to explore effective solutions to over-come its inherent limitations. Herein, we review recent developments on garnet-structured LLZO and provide comprehensive insights to guide the development of garnet-structured LLZO-type electrolytes. We not only systematically and comprehensively discuss the preparation, ele-ment doping, structure, stability, and interfacial improvement of LLZOs but also provide future perspectives for these materials. This review expands the current understanding on advanced solid garnet electrolytes and provides meaningful guidance for the commercialization of ASSLIBs.     

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%。     

溶胶-凝胶法合成LiAl0.1Mn1.9O4 及其电化学性能

通过溶胶-凝胶法合成LiAl0.1Mn1.9O4,XRD的结果表明掺杂少量的铝后并没有改变晶体的结构。利用恒流充放电测试手段比较研究了尖晶石型的LiAl0.1Mn1.9O4,铝的掺杂后的LiAl0.1Mn1.9O4比没有掺杂的LiMn2O4更好的可逆性能,更好的循环性能。     

具有分级结构的Co_3O_4绣球花状微米球的构筑及其锂离子电池负极性能研究

采用溶剂热法合成了绣球花状Co_3O_4纳米材料,并利用扫描电子显微镜和X射线衍射仪进行了微观形貌和结构的表征,结果显示样品的形貌为4~6μm绣球花状分级结构微米球,结晶良好,无杂相生成。该绣球花状Co_3O_4纳米材料用做锂离子电池负极材料时表现出很高的可逆比容量和良好的循环性能。在300 m A/g电流密度下,首次放电比容量达1 508 m A·h/g,经过20次循环可逆比容量为1 300 m A·h/g。其良好的电化学性能归功于绣球花状Co_3O_4材料的独特形貌,其多级结构能够缩短锂离子的传输路径,并且拥有足够大的孔隙,来适应和缓解电极材料在循环过程的体积效应。     

溶胶-凝胶法合成LiAl0.1Mn1．9O4及其电化学性能

通过溶胶-凝胶法合成LiAl0.1Mn1.9O4，XRD的结果表明掺杂少量的铝后并没有改变晶体的结构。利用恒流充放电测试手段比较研究了尖晶石型的LiAl0.1Mn1.9O4，XRD铝的掺杂后的LiAl0.1Mn1.9O4，XRD比没有掺杂的LiMn2O4更好的可逆性能，更好的循环性能。