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锂离子电池正极材料LiNi_(0.5)Mn_(1.5)o_4金属掺杂的第一性原理研究

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化学学报 2013年第7期71卷 1029-1034页

作者：杨思七张天然陶占良陈军南开大学化学学院先进能源材料化学教育部重点实验室天津300071

近来尖晶石相LiNi0.5Mn1.5o4被认为是一种有前景的二次锂离子电池正极材料.但是其相对较差的循环性能和倍率性能限制了LiNi0.5Mn1.5o4的大规模应用.金属掺杂被认为是一种提高其电化学性能的有效方法.然而,还急需深层次地理解掺杂对材料... 详细信息

近来尖晶石相LiNi0.5Mn1.5o4被认为是一种有前景的二次锂离子电池正极材料.但是其相对较差的循环性能和倍率性能限制了LiNi0.5Mn1.5o4的大规模应用.金属掺杂被认为是一种提高其电化学性能的有效方法.然而,还急需深层次地理解掺杂对材料结构和电化学性质的影响.采用第一性原理方法,系统地研究了金属掺杂的LiM0.125Ni0.375Mn1.5o4(M为Cr,Fe和Co)电极体系的结构与电子性质.计算结果显示,少量的过渡金属M取代LiNi0.5Mn1.5o4晶格中的Ni,能够有效抑制材料在电化学脱嵌锂过程中的体积变化(从锂化相到脱锂相,体积变化率约为4%,而未掺杂的情况为4.7%),提高材料循环性能.体系态密度表明金属掺杂能够减小体系的带隙,进而提高材料的电子传导.另外,通过Li离子的扩散计算,我们发现与未掺杂的LiNi0.5Mn1.5o4相比,Co掺杂使得Li在材料中两条不同扩散路径的扩散能垒分别降低了约90 meV和140 meV,表明Co掺杂有利于Li在材料中的快速扩散.

关键词：第一性原理尖晶石相LiNi0 5Mn1 5o4 掺杂体积变化率锂扩散能垒

锂离子电池用高电位正极材料LiNi_(0.5)Mn_(1.5)o_4

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化学进展 2014年第6期26卷 939-949页

作者：邓海福聂平申来法罗海峰张校刚南京航空航天大学材料科学与技术学院南京210016

由于具有工作电压高、工作范围宽、比能量大、无污染、使用寿命长等优点,锂离子电池具有广阔的应用前景。然而,目前商业化的锂离子电池仍无法满足电动汽车对电池低成本及高能量密度的要求。研发比能量更高、价格更低廉、寿命更长的锂离... 详细信息

由于具有工作电压高、工作范围宽、比能量大、无污染、使用寿命长等优点,锂离子电池具有广阔的应用前景。然而,目前商业化的锂离子电池仍无法满足电动汽车对电池低成本及高能量密度的要求。研发比能量更高、价格更低廉、寿命更长的锂离子电池成为电动汽车产业发展的关键。尖晶石结构的镍锰酸锂(LiNi0.5Mn1.5o4)具有三维扩散通道,有利于锂离子的传输,且结构稳定;其理论放电比容量可达147 mAh·g-1。更重要的是,其电压平台高达4.7 V,具有高的能量密度与功率密度,被认为是未来锂离子电池发展中最具前途与吸引力的正极材料之一。本文介绍了LiNi0.5Mn1.5o4的结构、制备方法、掺杂与包覆改性研究及其应用前景,着重介绍了材料的改性方法并指出LiNi0.5Mn1.5o4目前亟需解决的问题和研究重点。

关键词： LiNi0 5Mn1 5o4 倍率性能循环稳定性体相掺杂表面包覆

锰源对燃烧法制备5V级正极材料LiNi_(0.5)Mn_(1.5)o_4的影响(英文)

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无机化学学报 2012年第12期28卷 2573-2580页

作者：聂翔郭孝东钟本和刘恒方为茂四川大学化学工程学院成都610065 四川大学材料科学与工程学院成都610065

以硝酸锰和醋酸锰，采用蔗糖燃烧法制备锂离子电池正极材料LiNi0.5Mn1.5o4通过XRD、SEM、粒径分布测试、循环伏安、恒流充放电测试以及交流阻抗等方法，研究了醋酸锰和硝酸锰对产物的结构、形貌、粒径及电化学性能的影响。XRD测试结果... 详细信息

以硝酸锰和醋酸锰，采用蔗糖燃烧法制备锂离子电池正极材料LiNi0.5Mn1.5o4通过XRD、SEM、粒径分布测试、循环伏安、恒流充放电测试以及交流阻抗等方法，研究了醋酸锰和硝酸锰对产物的结构、形貌、粒径及电化学性能的影响。XRD测试结果表明样品的结构都为立方尖晶石型．属于Fd3m空间群。不同的锰源对材料的粒径及粒径分布有很大的影响。以醋酸锰为原料制得的材料的粒径较小并且分布更均匀,有利于锂离子的脱出和嵌入从而提高电化学性能。以醋酸锰为锰源制得的LiNi0.5Mn1.5o4在3．6～5．2V的充放电电压范围内的电化学性能更好，1C（1C=140．0mA·g^-1）倍率的首次放电容量为144．5mAh·g^-1，循环100周后容量保持率为96％，在3C,5C，10C以及20C的放电容量分别为136．3，132．0，124．7以及96．6mAh·g^-1。

关键词：高电压正极材料蔗糖燃烧法 LiNi0 5Mn1 5o4 锰源

正极材料LiNi_(0.5)Mn_(1.5)o_4的制备与性能

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中南大学学报（自然科学版） 2012年第11期43卷 4248-4252页

作者：刘云建刘志远陈效华陈龙江苏大学材料科学与工程学院江苏镇江212013 奇瑞汽车博士后科研工作站安徽芜湖241009 江苏大学汽车与交通工程学院江苏镇江212013

采用共沉淀法制备Ni0.25Mn0.75(oH)2,通过不同的烧结制度在高温下合成LiNi0.5Mn1.5o4,并通过XRD和SEM对样品进行表征。研究结果表明:两段法和三段法合成的LiNi0.5Mn1.5o4均具有良好的尖晶石结构和规则的几何外形。其首次放电容量分别为... 详细信息

采用共沉淀法制备Ni0.25Mn0.75(oH)2,通过不同的烧结制度在高温下合成LiNi0.5Mn1.5o4,并通过XRD和SEM对样品进行表征。研究结果表明:两段法和三段法合成的LiNi0.5Mn1.5o4均具有良好的尖晶石结构和规则的几何外形。其首次放电容量分别为130和139 mA.h/g。80次循环后容量保持率分别为96.5%和97.5%。5C放电比容量分别为93和115 mA.h/g;两段法烧结样品的极化程度要大于三段法烧结样品的极化程度。

关键词： LiNi0 5Mn1 5o4 烧结制度电化学性能循环伏安

还原剂水合肼对LiNi_(0.5)Mn_(1.5)o_4结构及性能的影响

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功能材料 2013年第11期44卷 1535-1537,1542页

作者：李苞张俊豪代冬梅常照荣河南师范大学化学与环境科学学院河南新乡453007

在用二次干燥共沉淀法制备锂离子电池正极材料LiNi0.5Mn1.5o4的前驱体时,加入还原剂水合肼,对前驱体进行还原处理,进而对比还原处理与不加还原剂的样品在结构和电化学方面的区别。实验结果发现,还原处理的前驱体所制备的LiNi0.5Mn1.5o4... 详细信息

在用二次干燥共沉淀法制备锂离子电池正极材料LiNi0.5Mn1.5o4的前驱体时,加入还原剂水合肼,对前驱体进行还原处理,进而对比还原处理与不加还原剂的样品在结构和电化学方面的区别。实验结果发现,还原处理的前驱体所制备的LiNi0.5Mn1.5o4的充放电比容量远高于不加还原剂的样品,而且还原处理的前驱体所制备的正极材料在高温条件下(55℃)电化学性能保持较好,50次充放电循环后容量保持率更高。X粉末衍射(XRD)和扫描电镜测试结果表明,用还原剂水合肼处理的前驱体所合成的样品具有较好的结晶度,晶粒呈规则的八面体形貌,杂质含量很少;而未处理的前驱体所合成的样品则含有少量的杂质,结晶度较差。研究结果表明,添加还原剂水合肼对所制备的LiNi0.5Mn1.5o4正极材料的结构和性能有较好的促进作用,对进一步的改性研究具有重要的指导意义。

关键词： LiNi0 5Mn1 5o4 还原处理共沉淀法水合肼锂离子电池

锂离子电池正极材料LiNi_(0.5)Mn_(1.5)o_4的固相法制备及性能研究

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功能材料 2013年第19期44卷 2796-2799页

作者：李军朱建新李少芳李庆彪黄慧民广东工业大学轻工化工学院广东广州510006

以Ni(CH3Coo)2·4H2o和Mn(CH3Coo)2·4H2o为原料,分别在400、500℃分解3、7h得到镍锰复合氧化物前驱体,再与锂源Li2Co3混匀,在800℃煅烧12h,600℃退火24h得到LiNi0.5Mn1.5o4正极材料。XRD、SEM、EIS和恒流充放电测试结果表明,在400℃、7h制备的前驱体与Li2Co3合成的LiNi0.5Mn1.5o4性能最佳。室温下以0.1C倍率充放电,首次放电比容量达到141.5mAh/g,循环30次后容量保持率为98.55%;以1C倍率充放电,首次放电比容量为120.34mAh/g,循环30次后放电比容量为112.09mAh/g。

关键词：锂离子电池正极材料 LiNi0 5Mn1 5o4

锂离子电池正极材料LiNi_(0.5)Mn_(1.5)o_4的制备及性能研究

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功能材料 2013年第11期44卷 1562-1565,1569页

作者：刘艳丽黄瑞安刘山姚耀春方海升杨斌戴永年昆明理工大学冶金与能源工程学院云南昆明650093 昆明理工大学真空冶金国家工程实验室云南昆明650093

以Li(CH3Coo).2H2o、Ni(CH3Coo)2.4H2o、Mn(CH3Coo)2.4H2o和H2C2o4.2H2o为原料,聚乙二醇20000为分散剂,采用化学合成法制备了具有立方尖晶石结构的锂离子电池正极材料LiNi0.5Mn1.5o4。通过XRD、SEM和充放电测试对样品进行表征。850℃下焙烧制备的LiNi0.5Mn1.5o4样品电化学性能最佳,在3.5～4.9V电压范围内以0.2、0.5、1、2和5C充放电,其首次放电比容量分别为132.9、117.3、111.2、104.8和91mAh/g,20次循环后容量保持率分别为93.2%、98.9%、97.4%、97.3%和95.5%。

关键词：锂离子电池正极材料 LiNi0 5Mn1 5o4 倍率性能循环性能

锂离子电池正极材料LiNi_0.5Mn_1.5o_4表面包覆Cuo的研究

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中国科学：化学 2014年第8期44卷 1332-1339页

作者：王静林伟庆吴比赫赵金保厦门大学化学化工学院固体表面物理化学国家重点实验室厦门361005 厦门大学能源学院厦门361005

本文首先通过共沉淀法和固相球磨法制备了纳米级的LiNi0.5Mn1.5o4高电压正极材料,然后通过溶胶-凝胶法制备了表面包覆Cuo的Cuo-LiNi0.5Mn1.5o4复合材料.通过对Cuo包覆量为1%,3%和5%的复合材料的电化学性能对比,发现当包覆量为1%时,材料... 详细信息

本文首先通过共沉淀法和固相球磨法制备了纳米级的LiNi0.5Mn1.5o4高电压正极材料,然后通过溶胶-凝胶法制备了表面包覆Cuo的Cuo-LiNi0.5Mn1.5o4复合材料.通过对Cuo包覆量为1%,3%和5%的复合材料的电化学性能对比,发现当包覆量为1%时,材料的性能最佳.在1 C下,材料的放电比容量高达126.1 mA h g?1,循环100次后容量保持率在99.5%.Cuo包覆在纳米LiNi0.5Mn1.5o4材料表面,阻止电解液与活性颗粒的直接接触,削弱了电解液与LiNi0.5Mn1.5o4的相互作用,进而在一定程度上减缓了电解液的分解;Cuo的包覆同时还缓解了电解液中HF对材料的攻击,阻止了锰的溶解和由此带来的结构改变,进而提高了材料的循环稳定性.

关键词： LiNi0 5Mn1 5o4 Cuo 包覆相互作用正极材料

5V正极材料LiNi_(0.5)Mn_(1.5)o_(4-x)F_x的高温固相法制备与表征

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化工新型材料 2013年第1期41卷 94-96页

作者：罗晶李建刚李建军何向明北京化工大学化学工程学院北京100029 北京石油化工学院应用化学系北京102617 清华大学核能与新能源技术研究院北京100084

通过高温固相法合成了5V正极材料LiNi0.5Mn1.5o4-xFx(x=0、0.025、0.05、0.075和0.1),采用XRD、SEM、电化学阻抗谱(EIS)及充放电测试探讨了煅烧温度与F掺杂量对产品结构与性能的影响。XRD与SEM分析结果表明,产品相纯度、晶粒发育、颗粒... 详细信息

通过高温固相法合成了5V正极材料LiNi0.5Mn1.5o4-xFx(x=0、0.025、0.05、0.075和0.1),采用XRD、SEM、电化学阻抗谱(EIS)及充放电测试探讨了煅烧温度与F掺杂量对产品结构与性能的影响。XRD与SEM分析结果表明,产品相纯度、晶粒发育、颗粒形貌大小主要受煅烧温度与F掺杂量的影响。掺杂量x为0.05～0.075,且煅烧温度为850℃时,所制产品为纯尖晶石相,晶粒发育完善,粒径大小适中且分布均匀。电化学测试结果显示,所有样品都表现出较好的循环稳定性,但F掺杂提高了LiNi0.5Mn1.5o4的容量与倍率特性。其中,F掺杂量x=0.05的样品具有最小的膜阻抗和电荷传递阻抗,表现出较高的容量与最佳的高倍率性能,其0.2C放电容量为128.5mAh.g-1,循环40周后其2C容量仍达0.2C容量的93.8%。未掺杂样2C容量只有0.2C容量的71.8%。

关键词：锂离子电池 5V正极材料 LiNi0 5Mn1 5o4 F掺杂