采用碳酸盐共沉淀-高温固相法制备了一系列表面碳包覆改性(w=1.0%,2.0%,3.0%)的LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2正极材料,借助X射线衍射(XRD)分析、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、电化学阻抗谱(EIS)和恒电流充放电测试等表征手段对材料...采用碳酸盐共沉淀-高温固相法制备了一系列表面碳包覆改性(w=1.0%,2.0%,3.0%)的LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2正极材料,借助X射线衍射(XRD)分析、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、电化学阻抗谱(EIS)和恒电流充放电测试等表征手段对材料的晶体结构、微观形貌和电化学性能进行了较系统的研究。结果表明,碳成功地包覆在了材料颗粒的表面,碳包覆改性后的材料具有良好的α-Na Fe O2结构(空间群:R3m),且随着包碳量的增加,一次颗粒平均尺寸逐渐增大(从177 nm增至209 nm)。表面的无定形碳层可以提高材料的电子导电率,减少电极材料与电解液的副反应,故而碳包覆材料的电化学性能都有了一定程度提升。包覆碳量为2.0%的样品高倍率和长循环性能最好,在2.7~4.3 V,1C下循环100次后,容量保持率为93%;在0.1C、0.2C、0.5C、1C、3C、5C、10C和20C时的放电比容量分别为:155、148、145、138、127、116、104和96 m Ah·g-1。在超高倍率50C(9 A·g-1)时,其放电比容量还能达到62 m Ah·g-1(原始LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2材料仅为30 m Ah·g-1),倍率性能十分优异。展开更多
采用碳酸盐共沉淀与燃烧法相结合的方法制备得到了多孔微纳球形结构的富锂正极材料0.6Li_2MnO_3·0.4LiNi_(0.5)Mn_(0.5)O_2。借助X射线衍射(XRD)分析、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、N2吸附-脱附和恒电流...采用碳酸盐共沉淀与燃烧法相结合的方法制备得到了多孔微纳球形结构的富锂正极材料0.6Li_2MnO_3·0.4LiNi_(0.5)Mn_(0.5)O_2。借助X射线衍射(XRD)分析、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、N2吸附-脱附和恒电流充放电测试研究了其晶体结构、微观形貌和电化学性能。结果表明该方法制备出的材料是由一次颗粒径约300 nm的小颗粒组成的多孔微纳球形结构,比表面积为13 m2·g^(-1),具有完善的α-NaFeO_2层状结构(空间群为R3m)。电化学性能测试结果证实该材料具有优异的高容量、高循环稳定性和高倍率性能。在2.0~4.8 V,电流密度为0.1C、0.2C、0.5C、1C、3C、5C和10C时的放电比容量分别为:266、254、235、205、186、149和107 m Ah·g^(-1);在0.5C下循环100次后,放电比容量仍为217 m Ah·g^(-1)(容量保持率为94%)。展开更多
1 Introduction As a promising cathode material for lithium ion batteries,LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2 attracted intensive attentions.Owing to high specific capacity,long circle life and excellent safety,it may be an alternativ...1 Introduction As a promising cathode material for lithium ion batteries,LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2 attracted intensive attentions.Owing to high specific capacity,long circle life and excellent safety,it may be an alternative candidate for LiCoO2.As a complex composite,however,it is difficult to synthesize phase-pure LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2 by a simple mixed calcination method[1].From this concern,carbonate co-precipitation method,which can prepare homogeneous LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2 with typical layered structure,bec...展开更多
Li Ni0.5Mn0.5O2 as a cathode material for Li-ion battery was prepared by the metal acetate decomposition method, sol–gel method, and carbonate co-precipitation method, respectively. The influences of synthesis method...Li Ni0.5Mn0.5O2 as a cathode material for Li-ion battery was prepared by the metal acetate decomposition method, sol–gel method, and carbonate co-precipitation method, respectively. The influences of synthesis methods on the physical and electrochemical behaviors of Li Ni0.5Mn0.5O2 were characterized by X-ray diffraction(XRD), scanning electron microscopy(SEM) and electrochemical tests. XRD patterns show that both the sol–gel and carbonate co-precipitation methods can form single phase of layered structure, while a trace of Ni O impurity is observed via the metal acetate decomposition method. SEM results show the as-prepared carbonate particle has a spherical morphology with an average diameter of 10 lm, consisted of primary nano-sized particles with particle diameter of200 nm. The sample prepared by the carbonate co-precipitation method exhibits the highest discharge specific capacity and the best cycling stability, which results from the steady homogeneity of precursor constant by the fixation of CO2-3group. It can deliver an initial discharge specific capacity of 186.3 m Ahág-1, and retain 170 m Ahág-1after100 cycles at a current rate of 20 m Aág-1in the voltage range of 2.5–4.7 V at 25 °C. Moreover, even at the high temperature of 55 °C, it still delivers a reversible specific capacity of 222.6 m Ahág-1with little capacity loss after 30 cycles.展开更多
采用改进的碳酸盐共沉淀与高温固相法相结合的方法制备出了高倍率性能的锂离子电池正极材料Li[Ni1/3Co1/3Mn1/3]O2,通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、循环伏安扫描(CV)、电化学阻抗谱(EIS)和电化学性能测试等手段对材料进行表征.结...采用改进的碳酸盐共沉淀与高温固相法相结合的方法制备出了高倍率性能的锂离子电池正极材料Li[Ni1/3Co1/3Mn1/3]O2,通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、循环伏安扫描(CV)、电化学阻抗谱(EIS)和电化学性能测试等手段对材料进行表征.结果表明,该方法制备的材料具有良好的α-Na Fe O2型层状结构(R3m(166)),一次粒径平均大小为157 nm,二次颗粒成球形.同传统碳酸盐制备得到的材料相比,该材料具备良好的倍率性能和循环性能,在2.7-4.3 V电压范围内,0.1C(1.0C=180 m A?g-1)倍率下,首次放电比容量为156.4m Ah?g-1,库仑效率为81.9%.在较高倍率下,即0.5C、5.0C和20C时,其放电比容量分别为136.9、111.3、81.3m Ah?g-1.在1C倍率下100次循环容量保持率为92.9%,高于传统共沉淀法得到的材料(87.0%).展开更多
采用碳酸盐共沉淀法通过调节NH_3·H_2O用量来实现可控制备超高倍率纳米结构LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2正极材料。NH_3·H_2O用量会对颗粒的形貌、粒径、晶体结构以及材料电化学性能产生较大的影响。X射线衍射(XRD)分析和...采用碳酸盐共沉淀法通过调节NH_3·H_2O用量来实现可控制备超高倍率纳米结构LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2正极材料。NH_3·H_2O用量会对颗粒的形貌、粒径、晶体结构以及材料电化学性能产生较大的影响。X射线衍射(XRD)分析和扫描电镜(SEM)结果表明,随着NH_3·H_2O用量的降低,一次颗粒形貌由纳米片状逐渐过渡到纳米球状,且nNH_3·H_2O∶(nNi+nCo+nMn)=1∶2样品晶体层状结构最完善、Li^+/Ni^(2+)阳离子混排程度最低。电化学性能测试结果也证实了nNH_3·H_2O∶(nNi+nCo+nMn)=1∶2样品具有最优异的循环稳定性和超高倍率性能。具体而言,在2.7~4.3 V,1C下循环300次后的放电比容量为119 m Ah·g^(-1),容量保持率为81%,中值电压基本无衰减(保持率为97%)。在100C(18 Ah·g^(-1))的超高倍率下,放电比容量还能达到56 m Ah·g^(-1),具有应用于高功率型锂离子电池的前景。此NH_3·H_2O比例值对于共沉淀法制备其他高倍率、高容量的正/负极氧化物材料具有一定的工艺参考价值。展开更多
采用碳酸盐共沉淀法合成出前驱体,然后通过高温固相法制备了富锂锰基材料0.6Li[Li1/3Mn2/3]O2·0.4Li NixMnyCo1-x-yO2（x〈0.6,y〉0）.使用扫描电镜（SEM）、X射线衍射（XRD）以及电化学方法等手段进行了表征.高温原位XRD测试结果...采用碳酸盐共沉淀法合成出前驱体,然后通过高温固相法制备了富锂锰基材料0.6Li[Li1/3Mn2/3]O2·0.4Li NixMnyCo1-x-yO2（x〈0.6,y〉0）.使用扫描电镜（SEM）、X射线衍射（XRD）以及电化学方法等手段进行了表征.高温原位XRD测试结果表明,随着温度和Ni含量增加,材料的晶胞参数发生较大变化,温度达800 o C时,高Ni组成的材料阳离子混排现象严重,并伴有尖晶石相生成.电性能测试结果表明,在充放电电压为2.0~4.6 V、电流密度20m A·g-1条件下,低Ni含量材料表现出较好的电化学性能,首周放电容量达260.1 m Ah·g-1,首次效率为83.2%,经过50次循环后放电容量保持率高达99.7%,且在电池循环过程中,放电电压平台下降较少.展开更多
文摘采用碳酸盐共沉淀-高温固相法制备了一系列表面碳包覆改性(w=1.0%,2.0%,3.0%)的LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2正极材料,借助X射线衍射(XRD)分析、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、电化学阻抗谱(EIS)和恒电流充放电测试等表征手段对材料的晶体结构、微观形貌和电化学性能进行了较系统的研究。结果表明,碳成功地包覆在了材料颗粒的表面,碳包覆改性后的材料具有良好的α-Na Fe O2结构(空间群:R3m),且随着包碳量的增加,一次颗粒平均尺寸逐渐增大(从177 nm增至209 nm)。表面的无定形碳层可以提高材料的电子导电率,减少电极材料与电解液的副反应,故而碳包覆材料的电化学性能都有了一定程度提升。包覆碳量为2.0%的样品高倍率和长循环性能最好,在2.7~4.3 V,1C下循环100次后,容量保持率为93%;在0.1C、0.2C、0.5C、1C、3C、5C、10C和20C时的放电比容量分别为:155、148、145、138、127、116、104和96 m Ah·g-1。在超高倍率50C(9 A·g-1)时,其放电比容量还能达到62 m Ah·g-1(原始LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2材料仅为30 m Ah·g-1),倍率性能十分优异。
文摘采用碳酸盐共沉淀与燃烧法相结合的方法制备得到了多孔微纳球形结构的富锂正极材料0.6Li_2MnO_3·0.4LiNi_(0.5)Mn_(0.5)O_2。借助X射线衍射(XRD)分析、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、N2吸附-脱附和恒电流充放电测试研究了其晶体结构、微观形貌和电化学性能。结果表明该方法制备出的材料是由一次颗粒径约300 nm的小颗粒组成的多孔微纳球形结构,比表面积为13 m2·g^(-1),具有完善的α-NaFeO_2层状结构(空间群为R3m)。电化学性能测试结果证实该材料具有优异的高容量、高循环稳定性和高倍率性能。在2.0~4.8 V,电流密度为0.1C、0.2C、0.5C、1C、3C、5C和10C时的放电比容量分别为:266、254、235、205、186、149和107 m Ah·g^(-1);在0.5C下循环100次后,放电比容量仍为217 m Ah·g^(-1)(容量保持率为94%)。
文摘1 Introduction As a promising cathode material for lithium ion batteries,LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2 attracted intensive attentions.Owing to high specific capacity,long circle life and excellent safety,it may be an alternative candidate for LiCoO2.As a complex composite,however,it is difficult to synthesize phase-pure LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2 by a simple mixed calcination method[1].From this concern,carbonate co-precipitation method,which can prepare homogeneous LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2 with typical layered structure,bec...
基金financially supported by the National High Technology Research and Development Program of China (No. 2011AA11A234)the National Natural Science Foundation of China (Nos. 51272175 and 20901058)the Program for New Century Excellent Talents in University of China (No. NCET10-0952)
文摘Li Ni0.5Mn0.5O2 as a cathode material for Li-ion battery was prepared by the metal acetate decomposition method, sol–gel method, and carbonate co-precipitation method, respectively. The influences of synthesis methods on the physical and electrochemical behaviors of Li Ni0.5Mn0.5O2 were characterized by X-ray diffraction(XRD), scanning electron microscopy(SEM) and electrochemical tests. XRD patterns show that both the sol–gel and carbonate co-precipitation methods can form single phase of layered structure, while a trace of Ni O impurity is observed via the metal acetate decomposition method. SEM results show the as-prepared carbonate particle has a spherical morphology with an average diameter of 10 lm, consisted of primary nano-sized particles with particle diameter of200 nm. The sample prepared by the carbonate co-precipitation method exhibits the highest discharge specific capacity and the best cycling stability, which results from the steady homogeneity of precursor constant by the fixation of CO2-3group. It can deliver an initial discharge specific capacity of 186.3 m Ahág-1, and retain 170 m Ahág-1after100 cycles at a current rate of 20 m Aág-1in the voltage range of 2.5–4.7 V at 25 °C. Moreover, even at the high temperature of 55 °C, it still delivers a reversible specific capacity of 222.6 m Ahág-1with little capacity loss after 30 cycles.
文摘采用改进的碳酸盐共沉淀与高温固相法相结合的方法制备出了高倍率性能的锂离子电池正极材料Li[Ni1/3Co1/3Mn1/3]O2,通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、循环伏安扫描(CV)、电化学阻抗谱(EIS)和电化学性能测试等手段对材料进行表征.结果表明,该方法制备的材料具有良好的α-Na Fe O2型层状结构(R3m(166)),一次粒径平均大小为157 nm,二次颗粒成球形.同传统碳酸盐制备得到的材料相比,该材料具备良好的倍率性能和循环性能,在2.7-4.3 V电压范围内,0.1C(1.0C=180 m A?g-1)倍率下,首次放电比容量为156.4m Ah?g-1,库仑效率为81.9%.在较高倍率下,即0.5C、5.0C和20C时,其放电比容量分别为136.9、111.3、81.3m Ah?g-1.在1C倍率下100次循环容量保持率为92.9%,高于传统共沉淀法得到的材料(87.0%).
文摘采用碳酸盐共沉淀法通过调节NH_3·H_2O用量来实现可控制备超高倍率纳米结构LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2正极材料。NH_3·H_2O用量会对颗粒的形貌、粒径、晶体结构以及材料电化学性能产生较大的影响。X射线衍射(XRD)分析和扫描电镜(SEM)结果表明,随着NH_3·H_2O用量的降低,一次颗粒形貌由纳米片状逐渐过渡到纳米球状,且nNH_3·H_2O∶(nNi+nCo+nMn)=1∶2样品晶体层状结构最完善、Li^+/Ni^(2+)阳离子混排程度最低。电化学性能测试结果也证实了nNH_3·H_2O∶(nNi+nCo+nMn)=1∶2样品具有最优异的循环稳定性和超高倍率性能。具体而言,在2.7~4.3 V,1C下循环300次后的放电比容量为119 m Ah·g^(-1),容量保持率为81%,中值电压基本无衰减(保持率为97%)。在100C(18 Ah·g^(-1))的超高倍率下,放电比容量还能达到56 m Ah·g^(-1),具有应用于高功率型锂离子电池的前景。此NH_3·H_2O比例值对于共沉淀法制备其他高倍率、高容量的正/负极氧化物材料具有一定的工艺参考价值。
文摘采用碳酸盐共沉淀法合成出前驱体,然后通过高温固相法制备了富锂锰基材料0.6Li[Li1/3Mn2/3]O2·0.4Li NixMnyCo1-x-yO2（x〈0.6,y〉0）.使用扫描电镜（SEM）、X射线衍射（XRD）以及电化学方法等手段进行了表征.高温原位XRD测试结果表明,随着温度和Ni含量增加,材料的晶胞参数发生较大变化,温度达800 o C时,高Ni组成的材料阳离子混排现象严重,并伴有尖晶石相生成.电性能测试结果表明,在充放电电压为2.0~4.6 V、电流密度20m A·g-1条件下,低Ni含量材料表现出较好的电化学性能,首周放电容量达260.1 m Ah·g-1,首次效率为83.2%,经过50次循环后放电容量保持率高达99.7%,且在电池循环过程中,放电电压平台下降较少.
