层状氧化物正极材料晶体结构与储钠性能探究

钠离子电池因成本低和出色的低温性能，近年来被广泛关注且推到了应用市场端。层状氧化物正极材料由于具有较高的能量密度和较成熟的制备工艺而占据钠离子电池正极材料的主导地位。然而，层状氧化物残碱高，稳定性差，在长循环过程中易引发电解液氧化分解而导致电芯产气，限制了软包钠离子电池的应用。本文对比了多种单晶层状氧化物和多晶层状氧化物的特性和电化学性能，结果表明单晶结构的层状氧化物具有更加出色的循环稳定性，可以有效抑制电芯产气，为正极材料开发提供了指导。     

钠离子电池层状过渡金属氧化物正极材料的研究进展

层状过渡金属氧化物是目前最具潜力的钠离子电池正极材料之一，因其理论容量较高且易于合成受到了广泛关注。旨在综述钠离子电池层状过渡金属氧化物正极材料的研究进展。首先简要概述了层状过渡金属氧化物材料的结构特点及目前存在的不足，介绍了P2相和O3相层状过渡金属氧化物的钠离子配位构型及传输路径；此外，针对充放电过程中存在不可逆相变、空气敏感性高、电化学性能有待提高等问题，从组分调控、结构设计及表面包覆三类改性方法入手，总结了P2、O3相层状过渡金属氧化物近几年的改性研究成果；最后，对钠离子电池层状过渡金属氧化物正极材料的产业化发展前景及潜在研究方向进行了展望。     

钠离子电池正极材料研究进展

钠离子电池与锂离子电池工作原理相似,却有着更低的成本和更高的安全性。在钠离子电池中,正极材料的研究尤为重要。本文对现有的钠离子电池正极材料进行了系统性的归纳,首先介绍了各类正极材料的结构和电化学特性,基于此分析目前钠离子电池正极材料面临的两个主要制约因素：一是钠离子半径大,充放电过程中对材料结构的影响大,导致容量衰减迅速;二是动力学过程慢,导致其倍率性能差。在此基础上归纳了现有的各类钠离子电池正极材料的改性方法如掺杂、包覆等。总结了材料改性及改善材料电化学性能的方法以及应用在现有材料中时所获得的效果,基于此为未来的钠离子电池正极材料及其改性研究提供了基础。     

钠离子电池研究进展

钠离子电池具有比能量高、安全性能好、价格低廉等优点,在储能领域有望成为锂离子电池的替代品。本文阐述了钠离子电池的研究现状,对钠离子电池研究的正负极材料、电解质的制备以及其电化学性能作了概述性讨论。正极材料有氧化物型、聚阴离子型;负极材料有碳基材料、钛基材料和合金负极材料等;电解液有有机溶剂电解液和凝胶聚合物电解液,并分别阐明了各种材料的优势和局限性。最后指出了这类高效钠二次电池体系有可能逐渐替代锂离子电池,并指明了现阶段发展钠离子的主要问题是不同体系材料的相互匹配。     

ZrO2包覆对层状氧化物正极材料储钠性能的改善

层状氧化物正极材料具有良好的结构稳定性和较高的充放电比容量,是一类理想的钠离子电池正极材料。本工作研究了层状氧化物正极材料NaNi1/3Fe1/3Mn1/3O2表面修饰对其电化学性能的影响,采用固相球磨法在正极材料表面包覆一层纳米ZrO2,采用形貌、结构、电化学方法等研究了包覆后性能改进机理。研究结果表明,ZrO2在NaNi1/3Fe1/3Mn1/3O2表面形成一层惰性保护层,有效隔开了电解液与正极材料的接触,缓解了电解液的分解速度,抑制了金属离子的溶出速度,从而显著改善了电池的循环性能以及高温性能。在ZrO2包覆修饰后,55℃下正极材料相比于未包覆的正极材料有明显提升,100次循环后容量保持率达到83.6%,高于未包覆的75.2%。此外,包覆后的NaNi1/3Fe1/3Mn1/3O2正极材料在空气环境存储后,稳定性得到明显提高。     

钒氧化物纳米材料在钠离子电池中的应用

钠离子电池具有资源广、成本低等优势,是新一代储能技术,更是大规模储能的发展前沿与热点。为获得安全、高效、可商业化的钠离子电池,其正极材料的开发是研究者们面临的难题之一。钒氧化物具有多变的价态与化合物,通过多电子反应可获得高的存储容量,丰富的层状结构为高容量的钠离子存储提供了可能。通过对钒氧化物纳米结构的设计与优化可有效改善电极材料的储钠性能。本文主要综述了最近钒氧化物纳米结构的储钠机理与性能优化的研究进展,并结合本课题组的研究工作讨论了相关的发展方向。     

新一代储能钠离子电池正极材料的改性研究进展

近年来，原料广泛、成本低廉的钠离子电池被公认为新一代综合效能优异的储能电池系统，但较低的能量密度和有限的循环寿命仍然是阻碍其商业化应用的主要挑战。借鉴锂离子电池的开发经验，合理的改性工艺已被证实可以明显提高钠离子电池的电化学性能，尤其是在已建立的正极体系中。本文分析了过渡金属氧化物、聚阴离子化合物、普鲁士蓝类化合物以及有机化合物等钠离子电池正极材料的结构、性能特点，并系统综述了粒径纳米化、表面包覆、元素掺杂等多类改性方法的最新研究成果。未来的研发和设计中，改进合成工艺控制粒径、拓宽包覆物质种类、梯度掺杂协同元素以及寻找不同结构特征的钠离子电池正极材料是研究重点。     

钠离子电池层状氧化物正极材料有序结构研究进展

钠基层状过渡金属氧化物正极材料具有比容量大,离子电导率高等优势,成为了电极材料研究热点之一。这类材料中存在的各类有序结构(钠层内的钠离子有序,电荷有序,过渡金属层内的离子有序)对材料的结构相变、电压平台、钠离子扩散系数等均会产生影响。详细介绍了层状氧化物中3种有序结构的特征,讨论了离子间相互作用、Fermi能级和离子半径对有序结构的影响,同时总结了结构的无序化研究,并展望了有无序结构的发展方向,旨在对高性能电极材料的结构设计提供指导。     

锂离子电池用层状LiMnO2基正极材料的研究进展

层状LiMnO2材料因其结构不稳定、循环性能差,因而需对其进行掺杂改性.层状锰系衍生物具有比容量高、循环性能稳定等优点,已成为锂离子电池新的发展方向.介绍了目前对LiMnO2的掺杂改性研究,对多元层状锰基固溶体正极材料作了重点阐述.总结了近年来关于多元层状锰基正极材料的研究发展,介绍了其晶体结构、电化学性能、合成与制备技术,以及进一步的改性研究.如果多元层状固溶体材料的高倍率放电性能得到进一步的提高,则其必将成为新的一代锂离子电池正极的首选材料.     

表面包覆的Na2FePO4F在钠离子电池中的研究进展

NASICON型Na2 FePO4 F因其Na+扩散通道畅通,结构稳定性好而被认为是理想的钠离子电池正极材料.但是其电子导电率和离子扩散系数低,导致电化学反应极化大,限制了该材料的实际应用.表面包覆改性是提升储能电极材料电导率的有效措施.综述了表面包覆的Na2 FePO4 F在钠离子电池中的应用研究进展.     

锂离子电池正极材料合成及改性

电动汽车续航里程的提升主要依赖于锂离子电池的能量密度,其中发展高容量的正极材料成为关键。富锂锰基层状氧化物（LLOs）和高镍三元层状氧化物（NCM,Ni≥80%）等高容量正极材料成为了研究热点,其前体的开发对正极材料电化学性能的发挥有重要的影响。本文从工业化的角度对共沉淀法制备LLOs和NCM正极材料前体的反应过程和影响因素进行了介绍,分析了球形团聚体、单晶和浓度梯度等正极材料的结构和性能,并详细阐述了正极材料中晶面取向调控、掺杂及表界面处理等改性策略的原理及优缺点。文章指出,综合来看单晶材料表现出较好的循环稳定性和热稳定性,但倍率性能有待进一步提升。浓度梯度正极材料不仅保持了高容量特性,还兼顾良好的结构稳定性和热稳定性,有望突破高容量正极材料进一步发展的技术瓶颈。最后,基于本文作者课题组在高容量正极材料方面的研究,对正极材料的未来发展趋势给出了一些建议。     

锂离子电池层状正极材料的研究进展

文章主要综述当前锂离子电池层状正极材料—LiCoO2、LiNiO2、LiMnO2的研究进展。阐述了三种层状盐结构正极材料的优缺点,对LiCoO2和LiNiO2正极材料的改性方法:掺杂和包覆处理。通过改性,层状正极材料的结构和性能均有较大改善,为锂离子电池更为广泛的工业应用指明道路。对锂离子电池正极材料未来的应用前景做了一些展望。     

锂离子电池磷酸铁锂正极材料的研究进展

磷酸铁锂正极材料因其优良的电化学性能,被认为是最具应用前景的锂离子电池正极材料之一。但由于其导电率低和锂离子扩散速率慢等问题,一直制约其发展。本文阐述了磷酸铁锂的晶体结构、充放电原理以及电化学反应模型,回顾了近年来国内外对于改善磷酸铁锂的电化学性能所进行的研究,重点介绍了离子掺杂、碳包覆以及材料纳米化等改性方法对锂离子电池磷酸铁锂正极材料的影响以及目前仍然存在的问题,最后展望了该领域的发展趋势,指出继续进行深入的理论研究和进行工艺改进将是今后重点的研究方向。     

水系钠离子电池正极材料研究进展

近年来,随着新能源行业不断发展,金属锂储备锐减和价格攀升使得二次电池转向其他金属离子电池发展,钠离子电池凭借储备丰富、价格低廉等优势成为良好的替代品。围绕水系钠离子电池正极材料的研究广泛开展,主要的正极材料包括过渡金属氧化物、聚阴离子化合物以及普鲁士蓝类似物。本文总结介绍了不同材料的结构特征以及研究方向,并对水系钠离子电池正极材料的发展方向进行了展望。     

普鲁士蓝类化合物作为钠离子电池正极材料的研究进展

随着锂资源的日益紧缺,钠离子电池因具有钠资源丰富、能量转换效率高、循环寿命长、安全性能好等优势,又重新成为储能领域的研究热点。普鲁士蓝类化合物由于其独特的开放框架结构、丰富的储钠位点及较大的钠离子迁移通道,表现出优异的储钠性能。但该类材料在合成过程中容易产生结晶水及结构缺陷,导致材料电化学性能的显著下降。主要介绍了普鲁士蓝类化合物的结构特征及其电化学特性,综述了普鲁士蓝类化合物的制备及改性方法,并对其作为钠离子电池正极材料的未来发展进行了展望。     

钠离子电池正极材料的发展与应用

基于与锂离子电池相似的离子穿梭原理的钠离子电池由于钠资源丰富,成本低廉,适于大规模储能等优点于近年来发展迅速。本文介绍各类性能突出的钠电池正极材料,总结其可行性及面临的问题,为高比容量钠离子电池电极材料的设计与开发提供参考依据。     

普鲁士蓝类化合物作为钠离子电池正极材料的研究进展EI北大核心CSCD

随着锂资源的日益紧缺,钠离子电池因具有钠资源丰富、能量转换效率高、循环寿命长、安全性能好等优势,又重新成为储能领域的研究热点。普鲁士蓝类化合物由于其独特的开放框架结构、丰富的储钠位点及较大的钠离子迁移通道,表现出优异的储钠性能。但该类材料在合成过程中容易产生结晶水及结构缺陷,导致材料电化学性能的显著下降。主要介绍了普鲁士蓝类化合物的结构特征及其电化学特性,综述了普鲁士蓝类化合物的制备及改性方法,并对其作为钠离子电池正极材料的未来发展进行了展望。     

锂离子电池正极材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2研究进展

层状结构材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2具有高比容量、高循环性能、低成本和环保等优点,有望取代LiCoO2成为新一代锂离子电池正极材料。在介绍LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的结构特点和电化学反应特性的基础上,对其主要合成方法进行了详细评述,总结了该正极材料的阴阳离子掺杂、复合离子掺杂以及表面包覆改性等技术,指出国内外目前锂离子电池材料研究中存在的问题和未来的发展方向。     

锂离子电池纳米锂锰氧化物正极材料的研究进展

综述了近年来锂离子电池正极材料锂锰氧化物的研究现状,重点对锂锰氧化物的结构和性能的关系,尖晶石锂锰氧化物的制备以及其改性研究进行了阐述。     

钠离子电池正极材料研究进展

钠离子电池正极材料的研究始于二十世纪,并经历了研究由盛到衰的过程,近些年来随着各种新型电池材料队伍的不断扩大,钠离子电池正极材料重新被人们重视并研究起来,尤其是相比较当下较为常见的锂离子电池,钠离子电池明显具备更大优势和发展前景。本文以此为出发点,对于钠离子电池正极材料的研究进展做简要分析阐述。