红土镍矿多元材料冶金

本书采用材料化冶金思想，直接以红土镍矿为原料合成多金属共掺杂球形Ni1-x-yCoxMny(OH)2和纳米级FePO4·xH2O前驱体，经配锂热处理分别制备锂离子电池关键正极材料LiNi1-x-yCoxMnyO2和LiFePO4。其中主元与金属掺杂元素（Cr、Mg、Al等）分别以氢氧化物或磷酸盐的形式均匀地分布在这两种前驱体颗粒中，因此合成LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2和LiFePO4时无需再掺杂。

李新海，男，1962年生。中南大学教授，博士生导师，国务院政府特殊津贴获得者。先后主持国家“973”计划、国家科技支撑计划、湖南省科技计划重大专项等多项课题。研究方向主要涉及优选电池与储能材料，如锂离子电池、镍氢电池、无汞碱锰电池、燃料电池等；碳素材料，如碳纳米管、富勒烯、不错电容器用碳材料等；有色金属资源高效利用，如盐湖资源和复杂镍、钴、锰、锂资源等。先后有12项科研成果通过省部级科技成果鉴定，荣获省部级以上科技奖励10项，其中国家科技进步二等奖1项、湖南省技术发明一等奖1项、湖南省科技进步一等奖1项。申请国家发明专利60余项，授权发明专利30余项，发表学术论文300余篇。

第1章概述
1.1引言
1.2镍资源概况及利用现状
1.3红土镍矿提取工艺
1.3.1红土镍矿的火法处理工艺
1.3.2红土镍矿的湿法处理工艺
1.3.3其他处理方法
1.4红土镍矿净化工艺
1.4.1红土镍矿中铁的分离工艺
1.4.2红土镍矿中其他元素的分离工艺
1.5锂离子电池的发展及工作原理
1.5.1锂离子电池的发展简史
1.5.2锂离子电池的工作原理
1.6锂离子电池正极材料研究进展
1.6.1锂钴氧系正极材料
1.6.2锂镍氧系正极材料
1.6.3锂锰氧系正极材料
1.6.4三元复合正极材料LiNi1—x—yCoxMnyO2
1.6.5橄榄石型正极材料
1.7红土镍矿多元材料冶金
第2章红土镍矿磷酸除铁及富集Ni、Co、Mn的研究
2.1引言
2.2实验
2.2.1实验原料
2.2.2实验设备
2.2.3实验方法
2.2.4分析与检测
2.3红土镍矿磷酸除铁的研究
2.3.1酸矿比对红土镍矿浸出率的影响
2.3.2溶度积计算和分析
2.3.3酸矿比对沉淀过程元素分布的作用规律
2.3.4pH对沉淀过程元素分布的作用规律
2.3.5沉淀剂量对沉淀过程元素分布的作用规律
2.3.6氧化剂量对沉淀过程元素分布的作用规律
2.4硫化沉淀富集Ni、Co、Mn的研究
2.4.1溶度积计算和分析
2.4.2Ni、Co、Mn净化液的制备
2.4.3控制pH对沉淀过程主元富集的影响
2.4.4溶液的初始pH对沉淀过程元素富集率的影响
2.4.5硫化剂量对沉淀过程元素富集率的影响
2.4.6反应时间对沉淀过程元素富集率的影响
2.4.7反应温度对沉淀过程元素富集率的影响
2.5本章小结
第3章红土镍矿制备多金属共掺杂LiFePO4的研究
3.1引言
3.2实验
3.2.1实验原料
3.2.2实验设备
3.2.3LiFePO4的合成
3.2.4元素分析
3.2.5材料物理性能的表征
3.2.6电化学性能测试
3.3结果与讨论
3.3.1焙烧条件的确定
3.3.2元素组成分析
3.3.3SEM与EDS分析
3.3.4TEM与元素分布
3.3.5晶体结构与原子占位
3.3.6电化学性能测试
3.3.7交流阻抗分析
3.3.8循环伏安分析
3.4本章小结
第4章快速沉淀—热处理法制备LiNi0.8Co0.1—xMn0.1CrxMgxO2的研究
4.1引言
4.2实验
4.2.1实验原料
4.2.2实验设备
4.2.3快速沉淀—热处理法制备LiNi0.8Co0.1—xMn0.1CrxMgxO2
4.2.4元素分析
4.2.5材料物理性能的表征
4.2.6电化学性能测试
4.3超快反应时间对Niol8Co0.1Mn0.1（OH）2及LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2的影响
4.3.1Niol8Co0.1Mn0.1（OH）2的晶体结构
4.3.2Niol8Co0.1Mn0.1（OH）2的表面形貌
4.3.3Niol8Co0.1Mn0.1（OH）2的TEM及电子衍射分析
4.3.4LiNiol8Co0.1Mn0.1O2的晶体结构与原子占位
4.3.5LiNiol8Co0.1Mn0.1O2的表面形貌
4.3.6LiNiol8Co0.1Mn0.1O2的电化学性能
4.3.7循环伏安分析
4.4快速沉淀—热处理法制备LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2的优化
4.4.1反应pH对Ni0.8Co0.1Mn0.1（OH）2及LiNi0.8C00.1Mn0.1O2的影响
4.4.2焙烧温度对LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2的影响
4.4.3掺锂量对LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2的影响
4.5本章小结
第5章LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2掺杂改性与机理研究
5.1引言
5.2实验
5.2.1实验原料
5.2.2实验设备
5.2.3快速沉淀—热处理法制备M掺杂LiNi0.8Co0.8Mn0.1O2
5.2.4材料物理性能的表征
5.2.5电化学性能测试
5.3Fe、Ca、Mg、Al单掺杂LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2的研究
5.3.1LiNi0.8Co0.1—xMn0.1FexO2样品的结构与性能
5.3.2LiNi0.8Co0.1—xMn0.1Cax02样品的结构与性能
5.3.3LiNi0.8Co0.1—xMn0.1MgxO2样品的结构与性能
5.3.4LiNi0.8Co0.1—xMn0.1AlxO2样品的结构与性能
5.4LiNi0.8Co0.1—xMn0.1CrxO2的掺杂机理与性能研究
5.4.1LiNi0.8Co0.1—xMn0.1CrxO2的元素组成与形貌
5.4.2TEM和EDS分析
5.4.3LiNi0.8Co0.1—xMn0.1CrxO2的晶体结构与原子占位
5.4.4LiNi0.8Co0.1—xMn0.1CrxO2样品中Ni、Mn、Cr的离子状态
5.4.5离子状态对元素分布及晶体结构的影响规律
5.4.6电化学性能与晶体结构及离子状态的相互关系
5.4.7循环伏安及交流阻抗分析
5.5Cr、Mg共掺杂LiNi0.8Co0.1—xMn0.1O2的研究
5.5.1LiNi0.8Co0.1—xMn0.1CrxMgxO2的晶体结构
5.5.2LiNi0.8Co0.1—xMn0.1CrxMgxO2的表面形貌
5.5.3LiNi0.8Co0.1—xMn0.1CrxMgxO2的电化学性能
5.6本章小结
第6章红土镍精矿制备多金属共掺杂LiNi0.8Co0.1—xMn0.1CrxMgxO2的研究
6.1引言
6.2实验
6.2.1实验原料
6.2.2实验设备
6.2.3实验方法
6.2.4元素分析
6.2.5材料物理性能的表征
6.2.6电化学性能测试
6.3红土镍精矿常温浸出工艺试验研究
6.3.1酸矿比对红土镍精矿浸出率的影响
6.3.2浸出时间对红土镍精矿浸出率的影响
6.3.3液固比对红土镍精矿浸出率的影响
6.3.4浸出渣的矿相
6.3.5红土镍精矿和浸出渣EDS分析
6.4红土镍精矿浸出液定向除铁的研究
6.4.1溶度积计算和分析
6.4.2除铁过程元素分布规律
6.5红土镍精矿净化液的制备
6.5.1溶度积计算和分析
6.5.2氟化剂量对沉淀过程除杂效果的影响
6.5.3pH对沉淀过程除杂效果的影响
6.5.4反应时间对沉淀过程除杂效果的影响
6.5.5反应温度对沉淀过程除杂效果的影响
6.6精矿净化液合成多金属共掺杂LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2的研究
6.6.1元素分析
6.6.2SEM和EDS分析
6.6.3TEM与元素分布
6.6.4晶体结构与原子占位
6.6.5矿样中Ni、Mn、Cr的离子状态
6.6.6电化学性能与循环伏安分析
6.7本章小结
第7章结论
参考文献