王忠
,
卢华权
,
尹艳萍
,
庄卫东
功能材料
doi:10.3969/j.issn.1001-9731.2013.增刊(Ⅱ).028
为改进传统固相法制备锂离子电池正极材料原料混合均匀性较低的缺点，将原料粉体磨细成粒度<1μm的超细粉体，以提高原料混合的均匀度，再进行焙烧合成，是一种新的制备方法。但超细粉体由于比表面积大，在制备、后处理和应用过程中极易发生团聚长大，影响后续制备过程和产品性能。添加适当的分散剂可以改善超细粉体分散稳定性能，防止团聚，同时有利于浆料磨制过程的进行。研究了柠檬酸铵、四甲基氢氧化铵、聚乙烯吡咯烷酮、一缩二乙二醇、三乙醇胺、马来酸-丙烯酸共聚物等6种不同分散剂对制备锂镍钴锰氧化物的原料在水中分散特性的影响。采用分散相的沉降实验、浆料流变行为和分散后颗粒的粒度分布实验等方法评价了分散效果。结果表明，在所研究的几种分散剂中，锂镍钴锰氧化物前驱物在水介质中最有效的分散剂是马来酸-丙烯酸共聚物。
关键词:
超细粉体
,
分散剂
,
锂镍钴锰氧化物
,
团聚
尹艳萍
,
庄卫东
,
王忠
,
卢华权
,
卢世刚
稀有金属
doi:10.13373/j.cnki.cjrm.2015.10.005
采用MnCO3或MnO2为锰源,设计了两条工艺路线,并分析了这两种工艺对富锂正极材料Li1.2 Mn0.54 Ni0.3 Co0.13O2结构、形貌、振实密度及电化学性能的影响.研究结果表明,两种工艺制备的材料都具有层状结构,二次颗粒都呈球形,球形颗粒的直径都在2 ～15 μm,一次颗粒0.2～1.0μm;但是在两种不同的工艺下,球形颗粒的聚集程度不一,其中以MnO2为锰源,制备的材料的颗粒接触最为紧密,而且其振实密度高,为1.5 g·cm-3.以制备出的材料作为电池的正极材料,组装2032扣式电池,在0.1C(20 mA·g-1),电压范围2.0～4.8 V,测试材料的首次充放电,其中以MnCO3为锰源,制备的材料的首次放电比容量为最高,为262.1 mAh·g-1,首次库伦效率为76.8％.在不同倍率(0.2C,0.5C,1.0C和3.0C)下测试电池性能,以MnO2为锰源,3.0C下的放电比容量为183.5 mAh·g-1.因此,采用MnO2为锰源制备出的富锂正极材料具有较高的倍率性能.
关键词:
锂离子电池
,
富锂固溶体
,
正极材料
班丽卿
,
庄卫东
,
卢华权
,
尹艳萍
,
王忠
稀有金属
doi:10.3969/j.issn.0258-7076.2013.05.022
过渡金属(Ni,Co,Mn)氧化物、氢氧化物或碳酸盐前驱体与锂盐经高温焙烧形成的固溶态层状锂镍钴锰氧化物正极材料,具有高放电比容量、低成本等一系列优点,成为研究的热点,并开始广泛应用.然而锂镍钴锰氧化物正极材料在安全性、循环性等方面仍需改善,尤其是在高电压、高温度和高倍率下的充放电性能有待进一步提高.很多研究结果已证明表面包覆和体相掺杂是改善正极材料电化学性能的有效方法.通过表面包覆改性可阻止电极材料与电解液的直接接触,抑制循环过程中HF对电极材料的侵蚀,减少电极材料与电解液的副反应,降低电池在充放电过程中的电荷转移电阻,可进一步提高材料的高倍率电化学性能;而引入掺杂离子可以提高晶体晶格能,稳定材料结构,可提高材料的循环性能.本文对锂镍钴锰氧化物正极材料表面包覆和掺杂的研究现状进行了较全面的分析和总结,并对今后的研究方向提出展望.
关键词:
锂镍钴锰氧化物
,
表面包覆
,
掺杂
,
改性
,
循环性能
,
倍率性能
王忠
,
卢华权
,
尹艳萍
,
庄卫东
,
卢世刚
稀有金属
doi:10.13373/j.cnki.cjrm.2016.01.007
随着电动汽车的发展,迫切需要具有高安全性、高能量密度、高功率、大容量、长寿命、高环保、低成本等优点的锂离子电池.层状结构的富锂锰基正极材料由于具有比容量高、平台电压高、热稳定性好、价格低廉的特点而被认为是有希望的未来电动汽车候选正极材料之一.尽管其拥有很高的比容量,但仍存在着首次循环不可逆容量高、倍率性能差等问题,纳米化是改进材料倍率性能的一种有效手段.本文以NiO,Co3O4,MnCO3和Li2CO3为原料,成功制备得到了纳米级的锂离子电池正极材料Li1.2Ni0.13Co0.13Mn0.54O2.通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和充放电测试对所得样品的结构、形貌及电化学性能进行了表征.结果表明,合成的Li1.2Ni0.13Co0.13Mn0.54O2材料具有层状结构,一次颗粒均匀、细小,平均颗粒尺寸约为90 nm,并具有良好的电化学性能,在2.0～4.8V以0 1C充放电时,首次放电比容量达到284 mAh·g-1,首次库伦效率为86.1％.材料同时拥有良好的倍率性能,1.0C放电容量达到240 mAh·g-1,3.0C放电容量达到210 mAh·g-1.
关键词:
Li1.2Ni0.13Co0.13Mn0.54O2
,
锂离子电池
,
正极材料
,
纳米颗粒
刘润
,
庄卫东
,
班丽卿
,
沈雪玲
,
尹艳萍
,
康志君
稀有金属
doi:10.13373/j.cnki.cjrm.XY15022501
在我国大气污染日益严重的情况下,新能源汽车普及的趋势正在增强.作为新能源汽车核心组件的锂离子电池模块,其各方面性能的改善一直是研究的关键问题.锂离子电池电极主要由正负极活性材料、粘结剂和导电剂三个部分组成.各个组分之间的协同作用对于发挥电极的最佳物理化学性能起着非常重要的作用.具有优良性能的电极才能保证锂离子电池在服役过程中充分发挥活性材料的潜能,满足实际应用的需求.作为电极中的脱嵌锂材料,活性材料本身的物理化学性质对于锂离子电池的性能具有重要意义.此外,电极中非活性材料的选择、电极各组分的比例、电极制备的工艺等也会对于锂离子电池的电化学性能、安全性能和制造成本产生影响.本文从锂离子电池电极的制备工艺入手,总结了导电剂的选择、电极组分配比、材料的预处理和电极结构设计这四个方面的一些研究进展,对电极制备过程中的关键控制点进行了详细的论述,同时针对以上问题提出了几点建议.
关键词:
锂离子电池
,
导电剂
,
多孔电极
,
电极设计与优化
