锂离子电池正极材料锰酸锂掺杂改性研究进展

锰酸锂(LiMn_2O_4)正极材料具有比容量高、工作电压高、成本低、环境友好和安全无毒等优点,是一种有很大发展潜力的锂离子电池正极材料之一。但是,由于Jahn-Teller效应引起的结构畸变,使锰酸锂正极材料的结构遭到破坏,导致其循环稳定性差。针对其不足之处,众多研究者对其进行掺杂改性,以期改善锰酸锂的循环性能,并取得了一系列成果。详细论述了近年来通过锂位、锰位、氧位掺杂和复合掺杂等离子掺杂来改善锰酸锂正极材料循环性能的方法。提出,采用阴阳离子复合掺杂来改善锰酸锂正极材料的性能,可在有效提高材料循环稳定性的基础上进一步提高材料的容量,被认为是提高锰酸锂综合电化学性能的有效手段。     

锂离子电池正极材料镍酸锂研究进展

镍酸锂具有比容量高、污染小、价格适中、与电解液匹配好等优点，被认为是一种较有发展前景的锂离子电池正极材料。但它合成困难，循环稳定性差。近几年来一些研究人员从合成方法、掺杂改性等方面对镍酸锂做了大量的研究工作。介绍了作为锂离子电池正极材料的镍酸锂的结构特征、电化学性能及现阶段存在的问题；综述了近几年来国内外的电化学研究者对锂离子电池正极材料镍酸锂的合成及稀土掺杂方面的研究进展和稀土掺杂对镍酸锂的结构和电化学性能的影响；并对镍酸锂未来的发展方向做了展望。     

锰酸锂合成方法，的研究进展

尖晶石型锰酸锂是当前锂离子正极材料的研究热点。结合笔者的研究工作,详细阐述了传统工业制法以及软化学方法的制备方法、优缺点及合成材料的电化学性能。重点综述了近几年来合成锰酸锂新的合成方法及其优势,介绍了改善锰酸锂材料循环性能煦多种方法,充分说明了锰酸锂被将广泛地用作锂离子电池正极材料巨大的应用前景。     

锰位铌掺杂型锰酸锂正极材料的制备及其性能的研究

在实验室内利用固相法合成法对传统锂离子电池的正极材料锰酸锂进行锰位掺杂铌元素改性,即锰位铌掺杂锰酸锂LiMn2-xNbx04,对其性能进行了测试分析。     

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。     

镍钴锰酸锂三元正极材料的研究与应用

镍钴锰酸锂三元材料的化学组成最初出现在20世纪90年代末期的钴酸锂和镍酸锂的掺杂研究中,其作为独立体系材料的研发开始于2001年。在该化合物中,镍呈现正二价,是主要的电化学活性元素;锰呈现正四价,不参与电化学反应,只对材料的结构稳定性和热稳定性提供保证;钴是正三价,部分参与电化学反应,其主要作用是保证材料层状结构的规整度、降低材料电化学极化、提高其倍率性能。该材料具有比容量高、高电压下结构稳定、安全性较好等优点,是目前看来最有应用前景的一种锂离子电池正极材料。     

硅掺杂锰酸锂的自蔓延燃烧制备及其性能研究

为了解决充放电过程中锰酸锂循环性能较差的问题，采用自蔓延燃烧法制备了硅掺杂锰酸锂超细颗粒(LiMn_1.95Si_0.05O₄，简称LMSO)。通过X射线衍射光谱、扫描电子显微镜、循环伏安法等方法研究了硅掺杂对锰酸锂晶体结构、微观形貌和电化学性能的影响。结果表明，硅掺杂不会改变锰酸锂尖晶石的结构；锰酸锂的粒径大于0.1μm，而大部分硅掺杂锰酸锂颗粒小于0.1μm。颗粒尺寸减小，缩短了锂离子的扩散路径，提高了材料的电化学性能。LMSO在0.2C倍率下放电比容量高达123.7 mA·h/g，在1C倍率下循环100次后的容量保持率为95%。     

用于锂离子电池高压LNMO正极的瓜尔胶-木聚糖粘结剂

具有尖晶石结构的镍锰酸锂(LNMO)被认为是最有前景的正极材料之一,然而高工作电压会严重影响LNMO正极的循环寿命,导致在充放电过程中容量快速衰减、循环性能较差。针对锂离子电池无钴正极材料镍锰酸锂(LNMO)在高电压下的界面不稳定的缺点,开发了适用于5.0 V高压LNMO正极的木聚糖-瓜尔胶复合粘结剂。研究结果表明,瓜尔胶与木聚糖通过交联形成酯基,使粘结剂具备良好的机械性能;与PVDF粘结剂相比,使用复合粘结剂的LNMO的循环稳定性得到了显著提高,是具有应用前景的锂离子电池高压正极粘结剂。     

镍钴锰酸锂正极材料的结构及电化学特征

锂离子电池具有能量密度大、循环性能好、电压平台高等优点,是当前国内外动力电池领域的研究热点。而正极材料是锂离子电池性能提高的关键所在,其中镍系正极材料是一种极具希望的下一代锂离子正极材料,相对于传统的LiCoO_2正极材料,其具有比容量高、价格低,原料来源丰富等优点。本文介绍了镍钴锰酸锂正极材料的结构及电化学特征,并对其发展前景进行了展望。     

Li1+xNiyMn2-x-yO4材料的结构特征及电化学性能的研究

采用溶液相合成工艺在主尖晶石相锰酸锂中，掺入镍并对掺镍材料 电化学循环稳定性能进行了研究。利用扫描电镜，粉末X射线衍射仪，红外光谱仪以及阻抗分析仪对材料形貌及结构特征进行研究。结果表明掺杂镍可提高材料的结构稳定性能，增大材料的颗粒尺寸，减少材料的比表面积并能提高材料的结晶性能。掺杂镍可增强Mn-O键弱化Li-O键以减小锂离子在尖晶石相中的迁移电阻。电化学循环稳定性能测试表明在尖晶石相材料中掺杂镍可改善材料的循环稳定性能。     

Co掺杂尖晶石型LiMn_2O_4正极材料研究进展

尖晶石型LiMn_2O_4具有资源广、电压高、成本低、无污染、安全等优点,是具有良好发展前景的锂离子电池正极材料之一。由于在使用过程中Jahn-Teller效应、锰的溶解等引起其结构塌陷,制约了材料的应用,掺杂可以有效稳定LiMn_2O_4材料的结构、抑制容量衰减等,提高循环稳定性能。综述了Co掺杂尖晶石型LiMn_2O_4正极材料的研究进展,展望了Co掺杂尖晶石型LiMn_2O_4材料的发展前景。     

锂离子电池负极材料Li4Ti5O12的研究进展

Li4Ti5O12作为锂离子电池的负极材料, 在Li 嵌入和脱出的过程中,其晶型不发生改变,被称之为“零应变材料”。因而具有优良的循环性能和平稳的放电电压,能够避免电解液分解现象或保护膜的生成,安全性和可靠性得以大大改善。详细描述了Li4Ti5O12的结构和电化学性能,介绍了Li4Ti5O12的两种合成方法以及掺杂改性研究的现状。     

中间相炭微球在锂离子电池负极材料的应用进展

中间相炭微球(MCMB)具有良好锂离子扩散性、导电性和机械稳定性等优势,是目前应用广泛、综合性能优异的锂离子电池负极材料,但较低理论比容量是制约其发展的关键因素。为了获得性能优良的MCMB基锂离子电池负极材料,改性修饰和复合材料已然成为目前研发重点。笔者论述了碳结构、表界面和复合材料等微观结构设计对MCMB负极材料电化学性能的影响。从碳堆积结构类型、有序性、层间距以及球体粒径大小等方面,论述了碳结构微观设计对MCMB电化学性能的影响。发现具有乱层结构的MCMB在充放电过程中内部产生应力较小,且碳结构较稳定,具有优异循环稳定性;内部具有大量微孔或碳层间距较大的MCMB,在充放电过程中可提高锂离子在电极中的迁移速率,并提供更多的储锂空间,一般具有优良的充放电比容量和倍率性能;小粒径MCMB具有较短的锂离子迁移路径和随之增加的比表面积,通常具有较好倍率性能,伴随着可逆比容量和充放电效率的衰减。从表界面碳层改性、包覆和掺杂改性等方面,论述了表界面改性对MCMB电化学性能的影响。表面碳层修饰可增加MCMB与电解液的相容性及其比表面积,提高了与电解液的接触面积及贮锂容量,改善了锂离子电池负极材料的电化学性能;另外,MCMB表面包覆一层无定型碳,可避免其表面与电解液直接接触,减少电化学副反应的产生,提升其可逆比容量。从碳活性物质复合材料、非碳活性物质复合材料等方面,论述了复合材料微观结构设计对MCMB电化学性能的影响。碳活性物质可降低MCMB内部碳层结构的有序性,减少锂离子嵌入过程中的内部应力,提升MCMB循环稳定性。非碳活性物质诱导MCMB生成更加有序的碳层结构,提高MCMB的比表面积,从而改善MCMB表面与电解液分子的接触能力及其嵌锂性能,有利于提升MCMB负极材料可逆比容量、循环性能和倍率性能。MCMB具有高碳层间距和多缺陷位点等结构特征,有利于钠离子自由脱嵌,应用于钠离子电池时具有良好的可逆比容量、循环稳定性和倍率性能。MCMB的不规则定向层状结构经活化等处理具有较高比表面积,可应用于超级电容器电极材料。最后提出在高性能锂离子电池电极材料快速发展的需求下,从微观结构角度设计MCMB纳米复合材料将是MCMB负极材料的研究重点。     

锂离子电池纳米NiO阳极材料的研究进展

氧化镍(NiO)作为锂离子电池阳极材料具有熔点高、比容量大、性能稳定、安全性好、易于制备等优点受到人们的重视。简要介绍了NiO阳极材料的特点,分析了NiO贮锂机理,详细讨论了不同方法制备NiO粉体和薄膜的结构和电化学性能,以及掺杂、电流密度等对NiO电化学性能的影响。     

尖晶石型锂锰氧化物的掺杂研究及其进展

综述了不同掺杂元素对尖晶石型锂锰氧化物电化学性质的影响。将掺杂元素按其掺入后的作用可以分为改善尖晶石锂锰氧化物循环性能的掺杂元素和提高其比容量的掺杂元素,并对尖晶石型锂锰氧掺杂研究工作进行了评述。     

大功率电池材料LiFePO4的研究进展

磷酸亚铁锂有优良的热稳定性和安全性能,充放电效率高,而其价格便宜,环境友好无污染,被认为是极具有发展空间的锂离子电池正极材料.但是磷酸亚铁锂导电性差,振实密度低,因此研究人员在磷酸亚铁锂的掺杂改性方面做了大量工作.作者综述了磷酸亚铁锂的结构特征、电化学性能、制备方法和提高其导电性能的方法.     

不同二氧化锰制备尖晶石型锰酸锂的研究

分别以化学二氧化锰(CMD)和电解二氧化锰(EMD)为锰源,制备尖晶石型锰酸锂,通过X射线衍射技术对产物进行了结构分析。在相同的合成条件下,以CMD为锰源制得的锰酸锂晶型结构更加完美,电化学实验结果显示,其初始放电容量和循环性能均优于后者,CMD是合成锰酸锂的理想原料。     

锂离子电池氧化物电极材料离子动力学研究进展

锂离子电池的倍率性能主要由电极材料的动力学性能决定,包括锂离子嵌入和脱出电极材料的离子动力学以及因此而引起的电子转移过程的动力学两个方面。本文对锂离子电池相关电极材料中离子动力学研究进展进行了综述。详细介绍锂离子在正极材料LiCoO_2,LiMn_2O_4以及LiFePO_4中的输运特性。LiCoO_2材料在离子和电子输运方面比LiMn_2O_4和LiFePO_4都具有一定优势。LiMn_2O_4材料在充放电的动力学过程中,常常伴随材料结构的不稳定性,因此,提高LiMn_2O_4材料离子动力学性能,必须同时考虑材料结构稳定性问题。而LiFePO_4材料的电子和离子输运动力学性能都比较差,因此需要改善材料的本征动力学性能。     

磷酸盐锂电池正极材料的研究进展

作为聚阴离子型锂离子电池正极材料,单斜结构Li3V2（PO4）3及橄榄石型LiFePO4因具有结构稳定、循环性能优良及安全性能好等突出优点而日益为人们所关注,成为极具开发和应用潜力的新一代锂离子电池正极材料,尤其是在对材料要求较高的动力电源领域的应用。但由于两者均存在影响电化学性能的低电导率问题,因此提高电导率已成为研究这两种材料的重点。本文主要介绍了近年来磷酸铁锂和磷酸钒锂的研究现状及成果,并对今后的发展进行展望。     

碳包覆对LiFe0.8Mn0.2PO4性能的影响

为保证锂离子电池的正极材料磷酸亚铁锂具有优良的电化学性能,采用了碳包覆和锰元素掺杂的方法提高初始容量和充放电性能.以醋酸锰为Mn源,葡萄糖为C源,采用高温固相法合成碳包覆的LiFe0.8Mn0.2PO4/C,用XRD、恒流充放电研究了材料的结构和电化学性能.结果表明:包覆后的材料仍然具有橄榄石型晶体结构,并且包覆碳后材...