新型电池材料LiNiyCozTi1-x-yO2的结构与性能研究

研究了新型锂离子电池材料LiNiyCozTi1-x-yO2的结构与性能,比较了LiNiyCozTi1-x-yO2与LiNiO2在充放电特性、物性、粒度分布等方面的异同,研究了LiNiyCozTi1-x-yO2的结构和电化学性能.结果表明,部分Ni被Co和Ti取代后,有效地改善了LiNiO2的性能.     

新型电池材料LiNi_yCo_zTi_(1-y-z)O_2的结构与性能研究

研究了新型锂离子电池材料LiNiyCozTi1 - y-zO2 的结构与性能 ,比较了LiNiyCozTi1 - y-zO2 与LiNiO2 在充放电特性、物性、粒度分布等方面的异同 ,研究了LiNiyCozTi1 -y-zO2 的结构和电化学性能 .结果表明 ,部分Ni被Co和Ti取代后 ,有效地改善了LiNiO2 的性能 .     

锂离子电池正极材料LiMn2O4的低热固相合成与性能表征

锂离子电池具有比能量高、环境污染小等优点,广泛应用于手提电话、便携式电脑、摄像机等设备中。其正极材料的研究是锂离子电池的研究重点。层状结构的LiCoO2、LiNiO2和尖晶石结构的LiMn2O4是仅有的三种能在3.5V以上电位可嵌入Li的正极材料[1~3]。目前市售的锂离子电池主要采用LiCoO2作正极材料,但由于Co资源缺乏和价格相对昂贵,而锰资源丰富,价格低廉且无毒,对环境友好,因此世界各国都在大力进行以LiMn2O4为正极材料的锂离子电池的实用化研究。LiMn2O4传统的制备方法是高温固相反应合成法[4~7],但由于Mn的变价多,与Li形成贫Li或…     

锂离子二次电池正极材料镍酸锂的量子化学研究

利用周期性体系的Hartree-Fock方法计算了以LiC6／LiNiO2锂离子二次电池的平均电压，结果与实验值相差 15％。计算表明，NiO2中嵌入一个Li原子变成LiNiO2后，负电荷主要从Li转移到O上，转移到Ni上的负电荷仅约20％，讨论了其对Jahn-Tell效应的影响。以Li0.5NiO2作为嵌锂中间物的代表，研究了锂离子的可能迁移路径。通过对NiO2和LiNiO2的电子态密度的计算，研究了NiO2在嵌锂过程中的能带变化及其对电极的电化学性质的影响。     

锂离子电池正极材料研究的新动向和挑战

调研了全球锂离子电池正极材料LiCoO2、LiNiO2、LiMn2O4、LiFePO4 LiNi0.8 Co0.2 O2和Li(CoMnNi)1/3O2的学术研究论文和技术专利申请与授权数按年和语言分布情况。综述了前4种材料作锂离子电池正极材料尚存在的问题和解决对策进展。例如,通过掺杂其他元素、表面包覆、细化材料颗粒及改善正极结构设计来提高正极材料的充放电容量、寿命、功率密度和电池高功率密度使用时的安全性。     

LiNiO2及掺杂化合物的结构与稳定性的第一性原理研究

应用第一原理局域密度泛函对LiNiO2及其掺杂化合物的晶体结构、能带结构和态密度进行了研究.结果表明:锂镍氧系正极材料是电子的良导体,在充放电过程中具有良好的稳定性,适合做锂离子电池的正极材料;在LiNiO2晶体中主要是O和Ni之间成键,镍离子和氧离子的相互作用比较强,Li在嵌入层状结构材料后部分失去电子,以离子状态存在.     

LiCoO2对LiMn2O4改性过程的研究

在LiCoO2、LiMn2O4、LiNiO2这三种锂离子电池正极材料中,尖晶石LiMn2O4由于具有价廉、对环境友好、使用安全的显著优点,被普遍认为是最有希望的新型正极材料。但该材料在高温下较快的容量衰减制约了其规模应用[1~3]。为改善LiMn2O4的高温性能,各国学者普遍采用掺杂法,即在制备L     

低热固相反应法制备纳米LiCoO2的研究(Ⅰ)

LiCoO2是目前商品锂离子电池的正极材料.虽然其价格昂贵,但与LiNiO2或LiMn2O4等相比,LiCoO2较易合成且生产工艺较成熟,因此其性能改进仍受到普遍关注.目前LiCoO2的合成方法主要是高温固相法[1～4],一般在700～900℃范围内烧结得到HT-LiCoO2;此外还可用低热法得到LT-LiCoO2[5～7];或通过CoOOH/LiOH·H2O/H2O混合物经H+/Li+离子交换得到LiCoO2[8].     

添加磷、硼、硅和铝的锂离子电池材料LiNiO2研究

研究了添加元素磷，硼硅和铝对锂离子蓄电池材料LiNiO2的影响。添加磷，硼、硅和铝的目的是提高LiNiO2的放电平台和充放电稳定性，增加循环寿命并且提高充放电能量，在n(LiOH):n(Ni(OH)2)为1.1:1.0的材料中分别加入P2O5;H3BO3,SiO2,Al2O3，保持4种元素与锂的摩尔比值分别为0.01,0.02,0.03,0.04和0.05，分析测定了样品的充放电曲线和循环伏安曲线，并采用XRD对样品的放电过程和合成产品进行了结构分析，结果证明，当n(P)/n(Ni)=0.02,n(B)/n(Ni)=0.03,n(Si)/n(Ni)\0.02,n(Al)/n(Ni)=0.02时，LiNiO2的放电电压提高，添加元素使LiNiO2在充放电过程中的晶型转变过程发生改变，使六方晶系向单斜晶系转变的趋势变小，这将改善LiNiO2的循环性能，但没有影响锂离子的嵌入和脱嵌机理，XRD分析表明，添加磷和铝使LiNiO2的层状结构更完善，同时增加了活性，但添加硼和硅以后，LiNiO2的XRD图上的衍射峰（003）强度度减弱，衍射峰（018）和（019）峰也有改变，这证明B和Si影响了LiNiO2性能。     

长寿命、高安全性的Li4Ti5O12/LiMn2O4锂离子电池

自Sony公司推出锂离子二次电池以来,以C/LiCoO_2体系为主的商品锂离子电池由于具有高容量、高电压、环境友好等优势,已在便携式电子设备领域得到了广泛应用。但由于C/LiCoO_2体系的锂离子电池存在成本、安全和寿命等方面的问题,限制了其在动力和储能领域的应用。选择合适的锂离子电池材料,开发新的电池体系是解决问题的关键。     

A novel carbon-coated LiCoO2 as cathode material for lithium ion battery

Using a commercially available LiCoO₂ as starting material, a surface-modified cathode material was obtained by coating it with a nano layer of amorphous carbon. The carbon-coated LiCoO₂ was characterized by X-ray diffraction analysis, scanning electronic microscopy, transmission electronic microscopy, electrochemical impedance spectroscopy and measurement of charge/discharge behavior. Results show that the carbon-coated LiCoO₂ displays marked lower charge transfer resistance, higher lithium ion diffusion coefficient and much better rate capability than the original LiCoO₂. It also indicates promising application of lithium ion batteries in the areas requiring charge and discharge at high rate.     

锂离子电池锂锰氧化物高压嵌锂材料的结构和电化学性能研究

利 用 Ｘ Ｒ Ｄ、 Ｉ Ｃ Ｐ、 Ｔ Ｇ Ａ 、 Ｄ Ｔ Ａ 及 恒 流 充 放 电 等 方 法 研 究 分 析 了 一 种 特 殊 天 然 结 构 Ｍｎ Ｏ２（ Ｎ Ｍ Ｄ） 材料的结 构、组成 以及电 化学嵌锂 特性． Ｘ Ｒ Ｄ 分析 表明,该样 品材料 是由钠水 锰矿以及水羟 锰矿复 合结构组 成的 Ｍｎ Ｏ２ 纳米 纤 维． 充放 电 循环 结果 显 示,其 前 期循 环容 量 可高 达 １５０ｍ Ａｈ／ ｇ 左 右,但性 能尚不够 稳定． 本文采 用一种 水热法高 压嵌锂处 理,可将 Ｎ Ｍ Ｄ 样品 转变为 具有３ ×３ 大隧道结 构的钡 镁锰矿（ Ｔｏｄｏｒｏｋｉｔｅ） 型锂 锰氧 化 物,既 增 强了 Ｌｉ ＋ 嵌 入 隧道 或 层间 结 构 的循环稳定 性． 并 显著提 高锂锰氧 化物电 极材料性 能的 稳定 性,以 充放 电电 流密 度 为０ ．８ ｍ Ａ／ｃ ｍ ２ ,经过１８０ 次 循环后 其比容量 仍具有 １１０ ｍ Ａｈ／ ｇ ． 该类 大隧道结 构锂锰 氧化物可 作为一 种３ Ｖ 的锂离子电极 材料．     

Electrochemical features of ball-milled lithium manganate spinel for rapid-charge cathodes of lithium ion batteries

Lithium manganese oxide (LMO), mechano-chemically modified by ball-milling, is a potentially useful active material for high-power-density cathodes of lithium ion batteries. The present work investigates the electrochemical characteristic of a cathode prepared from a controlled mixture of nano- and micrometric LMO particles processed in this approach. The nanoparticles in the mixture support surface-localized insertion/extraction of Li and thus increase the cathode charge/discharge rates. The LMO micro-particles promote cathode cyclability by stabilizing the coexisting nanoparticles against segregation and strong electrolyte reactions. The underlying mechanisms of these effects are studied here using voltammetry, galvanostatic cycling, Ragone plot construction, and electrochemical impedance spectroscopy. The relative timescales of charge transfer and diffusion of Li⁺ within the LMO lattice are determined, and the criteria for material utilization during rapid charge–discharge are examined.     

Xylene as a New Polymerizable Additive for Overcharge Protection of Lithium Ion Batteries

The electrochemical properties and overcharge protection mechanism of xylene as a new polymerizable electrolyte additive for overcharge protection of lithium ion batteries were studied by cyclic voltammetry tests, charge- discharge performance and battery power capacity measurements. It was found that when the battery was overcharged, xylene could electrochemically polymerize at the overcharge potential of 4.3—4.7 V (vs. Li/Li＋) to form a thin polymer film on the surface of the cathode, thus preventing voltage runaway. On the other hand, the use of xylene as an overcharge protection electrolyte additive did not influence the normal performance of lithium ion batteries.     

钡镁锰矿/水羟锰矿型锂离子电池阴极材料的结构和电化学性能研究

利用ＸＲＤ、ＴＥＭ、ＩＣＰ、低速ＣＶ以及恒流充放电等方法研究了一种３Ｖ锂离子电池阴极材料的结构及其电化学性能。样品主要由大隧道型结构的钡镁锰矿和层状结构的水羟锰矿组成,该样品的微观形貌为层间距约１０ｎｍ的叠片状结构。Ｌｉ＾＋在样品中的嵌入脱出过程具有较好的可逆性和循环稳定性。未经提纯的样品前３０次循环的放电比容量达到１２９ｍＡｈ／ｇ,１００次循环后为９６ｍＡｈ／ｇ。材料结构中嵌入隧道及层间的杂质金     

锂离子电池用富锂正极材料的研究进展

富锂材料xLi₂MnO₃·(1-x)LiMO₂（0-1）和低廉的价格已引起人们的广泛兴趣. 但其首次充放电循环的较大不可逆容量损失、较差的倍率性能和循环过程的材料相变等关键问题制约了其发展. 富锂材料结构解析和充放电机理探索一直是研究的热点. 目前,富锂材料是否为固溶体仍有争论,首次充电4.5 V平台的氧流失机理已得到确认. 为了提高富锂材料的电化学性能,可从体相掺杂、表面包覆和结构形貌控制等方面对材料进行改性,其电化学性能有显著提升. 本文综述了富锂材料最新研究进展,归纳了相关制备方法,重点介绍了富锂材料的结构特点、锂嵌脱机理和改性方法,并展望了今后的研究方向.     

动力锂离子电池正极材料磷酸钒锂制备方法

锂离子电池新型正极材料的开发是当前的研究热点,其中磷酸盐材料以其结构稳定、安全性能好及资源丰富等优点备受关注。磷酸钒锂理论能量密度可达500mWh/g,具有较高的电子离子导电性、理论充放电容量及充放电电压平台,被认为是一种极具竞争优势和应用前景的动力锂离子电池正极材料。传统磷酸钒锂合成方法有固相合成法、碳热还原法、溶胶凝胶法和水热合成法等,近年来,又出现了湿法固相配位法、微波固相合成法和流变相法等新型合成方法。本文简要介绍了磷酸钒锂的结构和性能特点,对磷酸钒锂制备方法的最新研究进展进行了较为全面的阐述,并详细介绍了本研究团队近年来在磷酸钒锂材料新型合成方法方面的探索成果。同时对各种合成方法的制备工艺及材料性能进行了对比分析,并探讨了当前存在的问题及未来的研究方向。     

以LiCoO2为阴极的全固态薄膜锂电池的研究

Amorphous and oriented polycrystalline LiCoO2 thin films, used as cathode material for an all-solid-state thin film battery, were fabricated by using RF magnetron sputtering and annealed at different temperatures. The morphology and structure of LiCoO2 thin films were characterized by scanning electron microscopy and X-ray diffraction. All-solid-state thin film batteries, comprised of LiCoO2 cathode films with different structures, lithium phosphorous oxynitride electrolyte film and metallic lithium anode film, was successfully prepared and their properties were examined by chronopotentiometry. Results showed that the structure and crystallinity of the LiCoO2 films strongly influenced the electrochemical performance of all-solid-state thin film lithium batteries. Worth nothing was the battery with an oriented polycrystalline LiCoO2 film it exhibited the best electrochemical performance, and delivered a discharge capacity of ～55.4 μAh/cm2μm. Furthermore, when subjected to over 450 charge/discharge cycles, that battery suffered no obvious fode in capacity.     

Cyclability of sulfur/dehydrogenated polyacrylonitrile composite cathode in lithium–sulfur batteries

Sulfur/dehydrogenated polyacrylonitrile composite has been studied as cathode material for lithium–sulfur rechargeable batteries. Nonetheless, capacity fading has been a challenge for the commercialization of batteries. In this study, characterization techniques of scanning electron microscopy, energy dispersive X-ray spectroscopy, elemental analysis, cyclic voltammetry, and electrochemical impedance spectroscopy are used to investigate the change of cathode properties with charge–discharge cycles. Elemental analysis reveals that sulfur accumulates on the surface of the composite at the end of charge, and the sulfur formation decreases with cycle number. Scanning electron microscopy observations indicate that cathode surface morphology changes significantly after several cycles. By modeling the electrochemical impedance spectra of the cell in different discharge states, we suggest that capacity fading arises mainly from the formation and accumulation of irreversible Li₂S (and Li₂S₂) on the cathode surface.     

AlF3包覆对Li1.2Mn0.534Ni0.133Co0.133O2正极材料电化学性能的影响

通过共沉淀法制备锂离子电池富锂锰基正极材料Li1.2Mn0.534Ni0.133Co0.133O2,并对其进行AlF3包覆。实验结果表明,通过AlF3包覆,材料的电化学性能得到明显提高。在0.2C下,包覆前材料的首次放电比容量为253 mAh.g-1,首次充放电效率仅为88.8%。经过AlF3包覆,材料的首次放电比容量提高到294 mAh.g-1,首次充放电效率高达96.4%。同样,在1.0C下循环50次,未包覆材料的放电比容量由225 mAh.g-1降到185 mAh.g-1,容量保持率仅为82.2%。经过AlF3包覆,材料的放电比容量由230mAh.g-1仅降为222 mAh.g-1,容量保持率高达96.5%。