锂离子电池三元镍钴锰正极材料研究现状综述
锰酸锂正极材料研究现状评述
锰酸锂正极材料研究现状评述摘要锂离子电池是二十世纪末发展起来的一种新型的绿色环保电池。
正极材料作为锂离子电池整体系的锂源，其设计与选材对锂离子电池的发展尤为重要。
目前，对它的研究主要集中在LiNiO2、层状LiCoO2和尖晶石LiMn2O4三种材料及其衍生物上。
三种材料比较之下，Mn资源在自然界中丰富，LiMn2O4的尖晶石相结构又相对稳定，制备简单，且对环境友好，因此，制备性能优良的锰酸锂正极材料，对于锂离子电池的进一步商业化有着重要的意义。
本论文主要对锰酸锂的基本晶体学性质、锰酸锂的生产、制备方法和改性研究进行了描述。
锰酸锂主要是尖晶石结构的LiMn2O4，它是一种典型的离子晶体，具有Fd3m 对称性。
尖晶石结构LiMn2O4价格低、电位高、环境友好、安全性能高，是未来很有前途的环保电池正极材料。
制备尖晶石结构LiMn2O4主要有固相法和液相法。
固相合成法包括：高温固相法、机械化学法、熔盐浸渍法、微波烧结法和固相配位法等。
而液相合成法有：Pechini法、溶胶凝胶法、离子交换法、共沉淀法、水热合成法等。
为改善尖晶石结构的LiMn2O4高温容量衰减和循环性能差的问题，国内外研究人员对尖晶石型正极材料进行大量的改性研究，主要的改性方法有合成工艺改进、掺杂改性和表面修饰。
关键词：锰酸锂正极材料制备容量衰减改性AbstractLithium ion batteries are new type of green environmental protection batteries developed in twentieth century .The positive materials as the lithium source of the whole lithium ion battery , its design and material selection are particularly important for lithium batteries development.At present,the research of this mainly concentrated in the LiNiO2, layer LiCoO2 and spinel LiMn2O4three kinds of materials and its derivatives.Three kinds of materials is under, Mn resources in nature is rich, the LiMn2O4 spinel phase structure and relative stability, simple preparation, and friendly to environment,so,it has important meaning for further commercial lithium ion batteries to prepare excellent properties manganese acid lithium battery anode materials.This thesis mainly describes the basic crystal learn properties, manganese acid lithium production, method of preparation and modification methods of lithium manganese acid.Manganese acid lithium is mainly spinel structure of the LiMn2O4,It is a kind of typical ion crystals, with Fd3m symmetry.Spinel structure LiMn2O4is the very promising environmental protection batteries battery anode materials with low price, high potential, environment friendly, high safety performance .Preparation spinel structure LiMn2O4 main have solid phase method and the liquid phase method.Solid agree the diagnosis include: high temperature solid phase method, mechanization the research method, the plasma-nitriding immersion method, microwave sintering and solid match a method, etc.Liquid synthesis: Pechini method, sol-gel, ion exchange method, total precipitation, hydrothermal synthesis, etc.To improve the problem of high temperature capacity attenuation and circulation of the poor performance of the spinel structure LiMn2O4,Researchers at home and abroad go on a large number of modified for spinel positive materials. The main modification methods are synthetic process improvement, doping modification and surface modification.Key words:LiMn2O4Battery anode materials PreparationCapacity attenuation Modification能源开发是世界各国要保持可持续发展所共同面临的必须解决的课题，可充放电池既是常用电器，如手机、计算机、电动自行车和电动机车的动力源，又可做太阳能和风能转化利用的储电设备。
锂离子电池正极材料的发展现状和研究进展
作者简介:蒋 兵(1981-),男,助理工程师,主要从事有色金属材料的检验和测试工作。
锂离子电池正极材料的发展现状和研究进展蒋 兵(湖南有色金属研究院,湖南长沙 410015)摘 要:介绍了锂离子电池正极材料钴酸锂、镍酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂、钒的氧化物以及导电高聚合物正极材料的发展现状和研究进展。
LiCoO 2在今后正极材料发展中仍然有发展潜力,通过微掺杂和包覆都可使钴酸锂的综合性能得到提高,循环性能大大改善。
环保、高能的三元材料和磷酸铁锂为代表的新型正极材料必将成为下一代动力电池材料的首选。
关键词:锂离子电池;正极材料;磷酸铁锂;三元材料中图分类号:T G146126 文献标识码:A 文章编号:1003-5540(2011)01-0039-04自日本Sony 公司于1990年首先推出以碳为负极的锂离子二次电池产品后,因具有工作电压高、容量大、自放电小、循环性能好、使用寿命长、重量轻、体积小等突出优点,目前,其应用已渗透到包括移动电话、笔记本电脑、摄像机、数码相机等众多民用及军事领域。
另外,国内外也在竞相开发电动汽车、航天和储能等方面所需的大容量锂离子电池。
对锂离子电池而言,其主要构成材料包括电解液、隔膜、正负极材料等。
一般来说,在锂离子电池产品组成部分中,正极材料占据着最重要的地位,正极材料的好坏,直接决定了最终锂离子电池产品的性能指标。
本文将对锂离子电池正极材料的发展现状和研究进展进行综述和探讨。
1 正极材料的选择正极材料在性质上一般应满足以下条件:(1)在要求的充放电电位范围,与电解质溶液具有相容性;(2)温和的电极过程动力学;(3)高度可逆性;(4)在全锂化状态下稳定性好。
其结构具有以下特点:(1)层状或隧道结构,以利于锂离子的脱嵌,且在锂离子脱嵌时无结构上的变化,以保证电极具有良好的可逆性能;(2)锂离子在其中的嵌入和脱出量大,电极有较高的容量,并且在锂离子脱嵌时,电极反应的自由能变化不大,以保证电池充放电电压平稳;(3)锂离子在其中应有较大的扩散系数,以使电池有良好的快速充放电性能。
锂离子电池三元镍钴锰正极材料研究现状综述
三元系锂电池正极材料研究现状摘要：综述了近年来锂离子电池层状Li-Ni-Co-Mn-O正极材料的研究进展，重点介绍了正极材料LiNi l/3Co l/3Mn l/3O其合成方法电化学性能以及掺杂、包覆改性等方面的研究结果。
三元系正极材料的结果：LiMn x Co y Ni1-x-y O2具有α-2NaFeO2层状结构。
Li原子占据3a位置,Ni、Mn、Co随机占据3b位置,氧原子占据6c位置。
其过渡金属层由Ni、Mn、Co 组成,每个过渡金属原子由 6 个氧原子包围形成MO6 八面体结构,而锂离子嵌入过渡金属原子与氧形成的(MnxCo yNi1-x-y) O2层之间。
在层状锂离子电池正极材料中均有Li+与过渡金属离子发生位错的趋势,特别是以结构组成中有Ni2+存在时这种位错更为突出。
抑制或消除过渡金属离子在锂层中的位错现象是制备理想α-2NaFeO2结构层状正极材料的关键，在LiMn x Co y Ni1-x-y O2结构中, Ni2+的半径( rNi2+=0.069nm)与Li+的( rLi+=0.076nm)半径接近,因此晶体结构会发生位错,即过渡金属层中的镍原子占据锂原3a的位置,锂原子则进驻3b位置。
在Li+层中,Ni2+的浓度越大,则Li+在层状结构中脱嵌越困难,电化学性能越差。
而相对于LiNiO2及LiNi x Co1-x-y O2,LiMn x Co y Ni1-x-y O2中这种位错由于Ni 含量的降低而显著减少。
同时由于Ni2 + 的半径( rNi2 + =0. 069nm) 大于Co3+ ( rCo3+ = 0. 0545nm) 和Mn4 + ( rMn4 + =0. 053nm) ,LiMnxCo yNi1 - x - yO2 的晶格常数有所增加。
由于充分综合镍酸锂的高比容量、钴酸锂良好的循环性能和锰酸锂的高安全性及低成本等优点,利用分子水平的掺杂、包覆和表面修饰等方法来合成锰镍钴等多元素协同的复合正极材料,因其良好的研究基础及应用前景而成为近年来研究热点之一。
《2024年锂离子电池富锂锰基三元正极材料的研究》范文
《锂离子电池富锂锰基三元正极材料的研究》篇一一、引言随着电动汽车、移动电子设备等领域的快速发展，对锂离子电池的性能要求越来越高。
正极材料作为锂离子电池的关键组成部分，其性能的优劣直接决定了电池的整体性能。
富锂锰基三元正极材料因其高能量密度、长循环寿命和低成本等优点，在锂离子电池领域得到了广泛的应用。
本文将重点研究锂离子电池富锂锰基三元正极材料的性能、制备方法及其应用前景。
二、富锂锰基三元正极材料的性能富锂锰基三元正极材料主要由锂、锰、镍等元素组成，其结构稳定、容量高、成本低，是当前锂离子电池领域的研究热点。
该材料具有较高的能量密度和功率密度，能够满足电动汽车、移动电子设备等领域的实际需求。
此外，富锂锰基三元正极材料还具有较好的热稳定性和安全性，能够在高温环境下保持稳定的电化学性能。
三、制备方法目前，制备富锂锰基三元正极材料的方法主要包括固相法、溶胶凝胶法、共沉淀法等。
其中，共沉淀法因其工艺简单、成本低廉等优点，受到了广泛的关注。
在共沉淀法中，通过控制沉淀条件，可以获得粒径均匀、结晶度高的富锂锰基三元前驱体。
随后，经过烧结、破碎等工艺，最终得到所需的正极材料。
四、研究进展及存在问题近年来，针对富锂锰基三元正极材料的研究取得了显著的进展。
在制备工艺方面，研究人员通过优化沉淀条件、调整烧结温度等方法，提高了材料的电化学性能。
在材料改性方面，通过掺杂其他元素、制备复合材料等方法，进一步提高了材料的循环稳定性和安全性。
然而，仍存在一些问题亟待解决。
例如，材料的容量衰减问题、高温性能的进一步提升等。
此外，制备过程中产生的环境污染问题也需要引起足够的重视。
五、解决方案及创新点针对上述问题，我们可以从以下几个方面着手解决：首先，通过深入研究材料的结构和性能关系，优化制备工艺参数，提高材料的电化学性能和循环稳定性。
其次，采用环境友好的制备方法，降低生产过程中的环境污染。
此外，通过材料改性，如掺杂其他元素、制备复合材料等手段，进一步提高材料的性能。
高电压三元正极材料研究现状
第50卷第3期 辽 宁化工V〇1.50，No.3 2021 ^-3M_______________________________Liaoning Chemical Industry_____________________________________March，2021高电压三元正极材料研究现状孙宏达，周森，牛犇(东北大学冶金学院，辽宁沈阳110069)摘要：三元锂电池材料主要有以下优点：电池成本低廉，高克容量（>150m A h.f),工作电压与国内现有的电解液完全匹配（4.1 V),安全性好，平台相对钴酸锂、锰酸锂低。
随着高电压比率大容量三元负极材料的不断完善，镍钻锰三元正极材料被认为是当今最接近于能够实现250~300W h'k f电池应用目标的一类三元正极材料。
着重介绍高电压三元正极材料的改性反应过程和机理、目前面临的一些技术难题，分析总结三元正极材料的改性反应研究发展现状。
关键词：高电压；三元；正极材料；改性研究中图分类号：T M911.3文献标识码：A文章编号：1004-0935 (2021 ) 03-0396-04三元电池材料的前驱体正极放射性材料称为镍 钴锰酸锂Li(NiC〇Mn)02,其钴锰酸锂前驱体正极产 物的主要原料为放射性镍、锰、钴盐，其中3种放 射性元素的含量和比例直接影响其电化学性能。
以三元材料钴锰酸锂作为前驱体正极的锰酸锂电池其 正极安全性高，但是其正极的电化学性能与负极的 钴酸锂电池的安全性存在着较大的差异，因此二者 被广泛应用于不同的领域。
目前三元电池材料主要 应用于钴酸锂动力电池以及小型锰酸锂电池。
1研究难题目前普通的三元镇钴锰材料电池相较于钴酸锂 材料的电池可以具有更好的循环充电性能、更高的 充电比重和容量，但是目前的三元材料都是类球形 的二次颗粒的形貌，这样的二次颗粒结构直接导致 了其内部压实的能量和密度较小，从而直接导致了 钴酸锂电池的最大体积能量和密度的降低。
锂离子电池正极三元材料的研究进展及应用
锂离子电池正极三元材料的研究进展及应用一、本文概述随着全球能源危机和环境污染问题的日益严重，锂离子电池作为一种高效、环保的能源储存和转换方式，已经在电动汽车、移动电子设备等领域得到了广泛应用。
其中，正极材料作为锂离子电池的重要组成部分，其性能直接影响到电池的能量密度、循环寿命和安全性能。
因此，研究和开发高性能的正极材料是锂离子电池领域的重要研究方向。
本文将对锂离子电池正极三元材料的研究进展和应用进行全面的综述，旨在探讨其发展趋势和未来应用前景。
本文将简要介绍锂离子电池的基本原理和正极材料的重要性。
然后，重点分析三元材料的结构特点、性能优势以及存在的问题和挑战。
接着，综述近年来三元材料在合成方法、改性技术和应用领域的研究进展，包括纳米化、复合化、掺杂等改性手段对三元材料性能的影响。
展望三元材料在未来的发展趋势和应用前景，提出可能的研究方向和建议。
通过本文的综述，旨在为相关领域的研究人员和企业提供有益的参考和启示，推动锂离子电池正极三元材料的研究和应用进一步发展。
二、三元材料的基本性质三元材料，又称为三元正极材料，是锂离子电池中的关键组成部分，对电池的能量密度、功率密度以及循环寿命等性能起着决定性的作用。
其一般化学式可表示为LiNixCoyMn1-x-yO2 (NCM) 或LiNixCoyAlzO2 (NCA)，其中x、y、z为各元素的摩尔比例，可根据需要进行调整以优化材料的性能。
高能量密度：三元材料具有较高的比容量，这使得锂离子电池在相同体积或重量下能够存储更多的能量，因此适用于高能量需求的电子设备或电动车等领域。
良好的电化学性能：三元材料具有良好的电子导电性和离子迁移率，这有助于提高电池的充放电效率和循环稳定性。
其结构稳定，能够在充放电过程中保持结构的完整性，减少电池容量的衰减。
安全性：三元材料在高温下具有较好的热稳定性，能够有效防止电池热失控的发生。
同时，其结构中的元素均为无毒或低毒元素，对环境和人体健康影响较小。
毕业论文锂离子电池的现状研究
绪论当前世界电池工业的发展有以下3个显著特点：一是绿色环保电池的迅猛发展，包括锂离子电池、氢镍电池、无汞碱锰电池等，这是人类社会发展的需求；二是一次电池向二次电池转化，在一次锂电池的基础上，研究、开发了可充锂离子电池，在碱性锌锰电池的基础上，研究、开发了可充碱锰电池，扣式电池也向可充性发展，这有利于节约地球有限的资源，符合可持续发展的战略；三是电池进一步向小型化、大型化方向发展。
锂离子电池自1990年开发成功以来，由于它具有比能量高、工作电压高、应用温度范围宽、自放电率低、循环寿命长、无污染、安全性能好等独特的优势，特别是聚合物锂离子电池，可以实现可充电池的薄形化。
现已广泛用作袖珍贵重家用电器如移动电话、便携式计算机、摄像机、照相机等的电源，并已在航空、航天、航海、人造卫星、小型医疗仪器及军用通讯设备领域中逐步替代传统的电池。
锂离子电池的应用前景十分广阔，据统计，中国的移动电话用户为全球第一，中国已成为全世界移动电话用户规模最大的国家，并且今后几年的用户还将继续扩大，这表明锂离子电池还有很大的潜在市场。
随着高新技术的发展和人民生活水平的提高，锂离子电池制造技术的进步和电池成本的下降，又将大大加快现代移动通讯和家用电器的发展速度，并促进国防军工、电信技术的发展。
可以预言，锂离子电池将成为21世纪人造卫星、宇宙飞船、潜艇、鱼雷、军用导弹、飞机等现代高科技领域的重要化学电源之一。
受石油危机、空气污染的影响，电动汽车的研制开发甚至产业化成为全世界普遍关注的问题。
据预测未来10～20年将是HEV、EV高速发展阶段。
大容量、高功率的动力型锂离子电池将成为环保型电动汽车的理想电源。
在美国、日本、法国等汽车制造大国，政府所实施的专项计划都在大力推动锂离子动力电池的发展。
我国政府在“十五”“863”计划中设立了电动汽车重大专项，锂离子动力电池是该专项的重点研究内容，通过该专项的实施，我国锂离子动力电池技术得到了极大的提高。
2024年高镍三元正极市场发展现状
高镍三元正极市场发展现状引言在电动汽车等领域的快速发展背景下，高镍三元锂离子电池作为一种重要的能源储存技术，在电池领域备受关注。
正极材料是决定电池性能的关键因素之一，高镍三元正极材料以其高能量密度、高比能量、低自放电率等特点而备受瞩目。
本文将分析当前高镍三元正极市场的发展现状，探讨其面临的挑战和未来的发展前景。
市场规模和增长趋势高镍三元正极市场的规模正在逐渐扩大，其主要受益于电动汽车市场的快速增长。
据统计数据显示，电动汽车销量从2013年的31.7万辆增长到2019年的约226.1万辆，年均复合增长率达到了48.8%。
高镍三元正极材料作为电动汽车电池的重要组成部分，其需求呈现出快速增长的趋势。
主要厂商和产品目前，全球高镍三元正极市场上的主要厂商包括宁德时代、比亚迪、LG化学等。
这些厂商在技术研发、生产能力和市场份额等方面具有一定优势。
宁德时代作为全球最大的动力电池制造商之一，其生产的高镍三元正极材料在市场上具有较大份额。
比亚迪、LG化学等公司也正在不断加大对高镍三元正极材料的研发和生产投入，以满足市场需求。
技术进展和创新高镍三元正极材料的技术进展是推动市场发展的重要因素之一。
近年来，随着科技的不断进步，高镍三元正极材料的电池性能得到了显著提升。
新型结构设计、材料改良和工艺优化等创新技术在提高电池能量密度、延长电池寿命和提高安全性等方面取得了显著成果。
同时，一些新材料的引入也为高镍三元正极市场带来了更多可能性。
挑战和机遇高镍三元正极市场虽然发展迅速，但仍面临着一些挑战。
首先是材料成本的问题，高镍三元正极材料相对于其他材料来说成本较高，如何降低成本仍然是一个亟待解决的问题。
其次是相关技术的限制，目前高镍三元正极材料存在一些问题，如循环寿命较短、温度敏感等，需要进一步研发解决。
然而，面对这些挑战，高镍三元正极市场依然充满着巨大的机遇。
随着科技的迅猛发展，高镍三元正极材料有望在性能和成本方面实现进一步突破，从而推动市场的快速发展。
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三元系锂电池正极材料研究现状摘要：综述了近年来锂离子电池层状Li-Ni-Co-Mn-O正极材料的研究进展，重点介绍了正极材料LiNi l/3Co l/3Mn l/3O其合成方法电化学性能以及掺杂、包覆改性等方面的研究结果。
三元系正极材料的结果：LiMn x Co y Ni1-x-y O2具有α-2NaFeO2层状结构。
Li原子占据3a位置,Ni、Mn、Co随机占据3b位置,氧原子占据6c位置。
其过渡金属层由Ni、Mn、Co 组成,每个过渡金属原子由6 个氧原子包围形成MO6 八面体结构,而锂离子嵌入过渡金属原子与氧形成的(MnxCo yNi1-x-y) O2层之间。
在层状锂离子电池正极材料中均有Li+与过渡金属离子发生位错的趋势,特别是以结构组成中有Ni2+存在时这种位错更为突出。
抑制或消除过渡金属离子在锂层中的位错现象是制备理想α-2NaFeO2结构层状正极材料的关键，在LiMn x Co y Ni1-x-y O2结构中, Ni2+的半径( rNi2+=0.069nm)与Li+的( rLi+=0.076nm)半径接近,因此晶体结构会发生位错,即过渡金属层中的镍原子占据锂原3a的位置,锂原子则进驻3b位置。
在Li+层中,Ni2+的浓度越大,则Li+在层状结构中脱嵌越困难,电化学性能越差。
而相对于LiNiO2及LiNi x Co1-x-y O2 ,LiMn x Co y Ni1-x-y O2中这种位错由于Ni 含量的降低而显著减少。
同时由于Ni2 + 的半径( rNi2 + =0. 069nm) 大于Co3+ ( rCo3+ = 0. 0545nm) 和Mn4 + ( rMn4 + =0. 053nm) ,LiMnxCo yNi1 - x - yO2 的晶格常数有所增加。
由于充分综合镍酸锂的高比容量、钴酸锂良好的循环性能和锰酸锂的高安全性及低成本等优点,利用分子水平的掺杂、包覆和表面修饰等方法来合成锰镍钴等多元素协同的复合正极材料,因其良好的研究基础及应用前景而成为近年来研究热点之一。
对于LiMn x Co y Ni1- x-y O2材料来说,各元素的比例对其性能有显著的影响。
Ni的存在能使LiMn x Co y Ni1-x-y O2的晶胞参数a和c值分别增加, c/a减小,晶胞体积增大,有助于提高材料的可逆嵌锂容量。
但过多Ni2+的存在又会因为位错现象而使材料的循环性能变差。
Co 能有效稳定复合物的层状结构并抑制3a与3b位置阳离子的混合,即减小Li层与过渡金属层的阳离子混合,从而使锂离子的脱嵌更容易,并能提高材料的导电性以及改善其充放电循环性能; 但随Co 的比例增大,晶胞参数中的c和a值分别减小(但c/ a值增加) ,晶胞体积变小,导致材料的可逆嵌锂容量下降。
而引入Mn后,除了能大幅度降低成本外,还能有效改善材料的安全性能。
但Mn 的含量太高则容易出现尖晶石相,从而破坏材料的层状结构。
LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的电化学特征LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2作为锂离子电池正极材料在充电过程中的反应有以下特征：（1）在3.75-4.54V之间有两个平台且容量可以充到250Ma.h/g,为理论容量的91%。
（2）通过XANES和EXAFS分析得到3.9V左右为Ni2+/Ni3+,在3.9V-4.1V之间为Ni3+/Ni4+。
当高于4.1V时，Ni4+不再参与反应。
（3）Co3+/Co4+与上述两个平台都有关。
（4）充到4.7V时Mn4+没有变化，因此Mn4+只是作为一种结构物质而不参与反应。
通过其在3.0-4.5V的循环伏安图可以看出LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2第一次在4.289V有一不可逆阳极氧化峰，对应于第一次不可逆容量。
在3.825V有一阳极氧化峰，这一对氧化还原峰在反复扫描时，峰电位和峰强度都保持不变，说明这种材料具有良好的稳定性。
合成方法对LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2电化学性能的影响LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的制备方法主要有固相法，共沉淀法，溶胶-凝胶法和喷雾热解法。
固相法固相法是将计量比例的锂盐，镍和钴及锰的氧化物或盐混合，在高温下处理，由于固相法中Ni,Co,Mn的均匀混合需要相当长的时间，因此一般要在1000℃以上处理才能得到性能良好的LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2正极材料。
通过EXAFS研究，发现首次放电效率小是由于在放电过程中，Ni4+没有完全还原成Ni3+造成的。
金属乙酸盐与锂盐混合烧结—有机盐Cheng等人将充分混合的化学计量的LiCH3COO•2H2O、Ni(CH3COO)4H2O、Mn(CH3COO)2•4H2O 和Co(CH3COO)2•4H2O混合物加热到400 ℃2•得到前驱体。
球磨1h,然后在空气中加热到900℃并保温20h得到LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2 粉末,在充电电流密度为20mAh/g 时,首次充电容量为176 mAh/g ,上限电压达4. 5V ,在50℃下循环35 次容量保持率为81 %以上,显示出较好的循环性能。
金属氧化物与锂盐混合烧结Zhaoxiang Wang等人将化学计量的Ni2O3(85%)、Co2O3 (99%) 和MnO2与7%过量的LiOH•H2O充分混合后在850～1100℃烧结24h得到纯相的LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2,其晶格参数为a=0.28236nm , c =1.44087 nm,XRD 衍射图谱说明产物具有a-NaFeO2型层状结构,晶型完美,电化学性能测试表现出良好的电化学性能。
金属氢氧化物与锂盐混合烧结Naoaki等人将Ni(OH)2、Co(OH)2和Mn(OH)2按Co∶Ni∶Mn =0.98∶1.O2∶0.98 充分混合,球磨,在150℃下预热1h ,然后在空气中加热到1000℃烧结14h得到LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2,其晶格参数为a= 0.2862nm, c=1.4227nm与计算的理论结果(a = 0.2831 nm , c = 1.388nm)接近,LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的晶胞体积为100.6×10-30m3 ,其值在LiCoO2和LiNiO2之间。
组装成实验电池后,在30℃下,在充电电流密度为0.17 mA/cm2时,在2.5～4.6 V放电,充电容量为200mAh/g ,并表现出优异的循环性能。
共沉淀法用氢氧化物作沉淀剂Lee 等人以NiSO4、CoSO4、MnSO4和NaOH为原料,以NH4OH为络合剂合成球形Ni1/3Co1/3Mn1/3(OH)2前驱体,然后与LiOH•H2O充分混合,烧结得到层状球形的LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2粉末。
组装成实验电池,2.8～4.3V,2.8～4.4和2.8～4.5V电压围LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2放电比容量分别为159 ,168 mAh/g和177 mAh/g ,并且在30℃时在20 mAh/g的电流密度下具有优异的循环性能。
用碳酸盐作沉淀剂禹筱元等人采用共沉淀法以NH4HCO3和Na2CO3为沉淀剂合成Ni、Mn、Co三元共沉淀前驱体,然后与Li2CO3球磨混合,在950℃下热处理20h ,冷却到室温得产物为球形或近球形形貌,颗粒均匀的LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2正极材料。
测得LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2材料的晶格常数为a=0.2866nm, c=1.4262nm电性能测试表明Li/LiNi1/3 Co1/3Mn1/3O2在2.8～4.6 V、0.1 C下的首次放电比容量为190.29 mAh/g，在2.75～4.2V、1 C下的初始放电比容量为145.5 mAh/g ,循环100次后容量保持率为98.41 %。
溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法是将有机或无机化合物经溶液,水解等过程形成溶胶,在一定条件下凝胶化等过程而发生固化,然后经热处理制备固体氧化物的方法。
此法制备的产物具有化学成分均匀、纯度高、颗粒小、化学计量比可以精确控制等优点,有利于材料晶体的生成和生长,可以降低反应温度,缩短反应时间。
Kim等人,将Ni(CH3COO)2•4H2O、Mn (CH3COO)2•4H2O和Co(CH3COO)2•4H2O溶解到蒸馏水中,用乙醇酸作为络合剂,在反应过程中滴加NH4OH 来调节pH 值在7.0～7.5之间,然后将反应体系在70～80℃下蒸发得到粘性的透明胶体。
将胶体在450℃于空气中烘5 h得到粉末,球磨后于950℃烧结,并保温20 h ,淬冷至室温,得到非化学计量的Li [Li0.1Ni0.35–x/2Co x Mn0.55–x/2]O2(0≤x ≤0.3)。
经电性能测试,在 2.5～4.6V之间循环有较高的放电容量为:184～195 mAh/g ,表现出优异的电化学性能。
喷雾热解法De-Cheng等人用喷雾干燥法制备Li/LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2。
将用蒸馏水溶解的LiNO3,Ni(CH3COO)2•4H2O、Mn(CH3COO)2•4H2O和Co(CH3COO)2•4H2O 作为最初的溶液。
将溶液抽到微型的喷雾干燥仪中,制得前驱体。
首先将前驱体加热到300℃,然后于900℃烧结,并保温20h得到LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2粉末,在充电电流密度为20mAh/g时, 首次充电容量为208mAh/g ,充电电压达4.5 V,在50℃下循环35次容量保持率为85%以上,显示出较好的循环性能。
LiNi l/3Co l/3Mn l/3O2的修饰改性由于Ni2+与Li+半径相近，在LiNi l/3Co1/3Mn l/3O2中仍然存在阳离子混排现象，导致电化学性能变差。
为了消除或抑制阳离子混排现象，GH.Kim等选择Mg分别对LiNi l/3Co1/3Mn1/3O2中Ni、Co、Mn元素进行取代。
Mg取代过渡金属在不同程度上减少了阳离子混排现象。
当掺杂Mg取代部分的Ni或Co位时，会导致容量的减少，循环性能变差。
当掺杂Mg取代部分的Mn位时，材料LiNil/3CO1/3Mnl/3O2的比容量、循环性能和在高氧化态下的热稳定性都得到提高。
掺杂Ti可以提高材料LiNiO2在充电状态下的热稳定性，因此研究者在LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2中引进Al、Ti元素，实验结果表明，掺杂Al、Ti对LiNi l/3Co1/3Mn l/3O2的结构没有改变，随着Al、Ti掺杂量的增加，只有参数有轻微的变小。
掺杂Al、Ti取代部分Co会升高放电电压平台，提高材料在4.3V 下的热稳定性。
Ti的加入同样可以提高LiNi l/3Co1/3Mn l/3O2材料在4.3V下的热稳定性。