LiZr2(PO4)3包覆对高镍三元正极材料结构及电化学性能的影响

高镍三元正极材料LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂ (NCM811)具有优异的放电能力。但其存在锂镍混排严重、结构稳定性差导致的容量衰减快等问题。为解决这些问题,本论文首先合成NCM811三元正极材料,再利用湿法涂覆的方法将磷酸锆锂LiZr₂(PO₄)₃(LZPO)包覆在NCM811三元正极材料的表面,形成LZPO@NCM811三元正极改性材料,并对改性前后的NCM811三元正极材料结构和电化学性能进行研究。研究结果表明,在NCM811表面包覆1%LZPO得到样品的结构最稳定,材料的电化学性能最好:在0.1 C倍率下,首圈放电容量为210.16 mAh/g,远高于未改性NCM811材料(201.01 mAh/g);在循环200圈后,材料的容量保持率为79.4%,优于未改性的NCM811材料(容量保持率为60.0%)。     

Co掺杂对富锂锰基正极材料Li1.2Ni0.2Mn0.6O2电化学性能的影响

本文以醋酸盐为原料,采用溶胶凝胶法制备富锂锰基固溶体正极材料Li1.2Ni0.2Mn0.6O2.研究Co掺杂后对Li1.2 Ni0.2-x/2Mn0.6-x/2 CoxO2(x=0,0.01,0.02,0.05)材料结构以及电化学性能的影响.XRD和SEM测试表明:Co掺杂后样品结构未发生改变,均属于富锂锰基正极材料.电化学测试表明:Co掺杂能改善材料的倍率性能,提高材料的放电比容量.其中,x=0.02的材料Li1.2Ni0.19Mn0.59Co0.02O2具有最优异的电化学性能,0.05 C下的首次放电比容量由未掺杂的的217 mAh·g-1提升至332.6 mAh·g-1;0.1 C下经40次循环后放电比容量为171.6 mAh·g-1,保持率为85.5;.     

新型复合正极材料5LiMn0.9Fe0.1PO4·Li3V2(PO4)3/C的制备及电化学性能研究

用固相法制备了5LiMn0.9Fe0.1PO4·Li3V2(PO4)3/C复合正极材料.采用XRD、SEM、TEM和电化学测试等对材料进行了表征.结果表明,复合材料由LiMn0.9Fe0.1PO4和Li3V2(PO4)3两相组成,不含其它杂质.Li3V2(PO4)3的加入使得LiMn0.9Fe0.1PO4的电化学性能得到极大地提高.该复合材料在0.05 C和1C倍率下的放电比容量分别为162.8 mAh·g-1和129.6mAh·g-1,在1C倍率下循环50次后的容量保持率为90.1;.     

以酚醛树脂为碳源合成锂离子电池正极材料Li3V2 (PO4)3/C

以酚醛树脂为碳源,分别采用了固相法和溶胶凝胶法合成了锂离子电池正极材料Li3V2(PO4)3/C.结果表明,高分子材料酚醛树脂是一种优良的碳源材料,其热解后得到的导电网络能够有效的提高Li3V2(PO4)3的电化学性能;两种试样的充放电曲线和交流阻抗图谱体现出了试样良好的可逆性,其极化程度很低,电荷转移电阻小;而相对于固相法来讲,溶胶凝胶法和表面活性剂CTAB(十六烷基三甲基溴化铵)的共同作用能够有效的将颗粒粒径控制在纳米级别.用这种方法合成的试样在15 C下充放电比容量也能高于90 mAh/g,5C倍率下循环50次比容量无衰减,证明了以酚醛树脂为碳源并采用溶胶凝胶法合成的试样具有很好的倍率性能与循环性能.     

溶胶-凝胶法合成3LiMnPO4·Li3V2(PO4)3及其电化学性能研究

以柠檬酸为络合剂,聚乙二醇(PEG)为表面活性剂,偏钒酸铵、乙酸锰、磷酸二氢铵、氢氧化锂为原料,采用溶胶-凝胶法合成了xLiMnPO4·yLi3V2(PO4)3锂离子电池复合正极材料.采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)对其晶体结构和微观形貌进行表征,结果表明在700℃下烧结15 h合成的3LiMnPO4·Li3V2(PO4)3为结晶良好的两相结构,颗粒粒径相对较小且分布均匀.电化学性能研究表明,3LiMnPO4·Li3V2(PO4)3在室温0.2C倍率下首次充放电容量分别为148.2 mAh/g和141.5 mAh/g,循环50次后放电容量为136.7 mAh/g.     

热处理温度对溶胶凝胶法制备LiNi0.5Mn1.5O4电化学性能的影响

在传统溶胶凝胶法的基础上,通过高温热处理LiNi0.5Mn1.5O4前驱体,合成了高性能的LiNi0.5Mn1.5O4材料.通过X射线衍射仪测试材料的结构,经过超高温热处理后,获得了晶体发育完好的LiNi0.5Mn1.5O4.经电化学测试,高温热处理显著提高了材料的循环性能.经过900℃处理的LiNi0.5Mn1.5O4首次充放电容量达到123 mAh/g,在1C倍率下循环一百次以后容量仍在121.6 mAh/g左右,容量保持率达到98.9;,高温热处理显著的改善了材料的循环性能.     

乙醇共沉淀法制备纳米Li[Ni1/3CO1/3Mn1/3]O2

采用乙醇共沉淀法制备纳米Li[ Ni1/3 Co1/3 Mn1/3] O2材料.采用XRD和SEM对合成材料进行了表征.结果表明:合成材料的粒径为纳米级,平均粒径可达60 nm,此种方法合成材料具有较好的层状结构和较低的阳离子混排程度.在2.8 ～4.3 V(vs Li/Li+)条件下进行充放电测试,结果表明材料具有较好的电化学性能,尤其在高倍率下(10 C),材料的放电性能可以达到大功率用电设备的要求.