锂离子电池富镍正极基础科学问题:氢氧化物前驱体结晶调控及机制

富镍锂过渡金属氧化物正极具有高容量及高工作电压的优点,是理想的高能量动力电池材料。富镍锂过渡金属氧化物正极的性能主要受其氢氧化物前驱体的结构、形貌、粒径等因素影响。一次晶粒和二次颗粒形貌与尺寸可控的球形氢氧化物前驱体是制备优异电化学性能的富镍正极材料的关键。氢氧化物前驱体沉淀结晶过程中工艺参数会影响前驱体性能,其生长机制对于调控沉淀结晶具有指导意义。本论文首先介绍了沉淀结晶相关基础理论,其次探讨了富镍正极材料氢氧化物前驱体沉淀结晶生长机制和沉淀反应因素对氢氧化物物理及化学性能影响,最后介绍了合成单晶、放射状和核壳结构等特殊富镍正极材料的前驱体。     

富镍系LiNiO_2基正极材料储存性能研究进展

锂离子电池富镍系LiNiO_2基正极材料因高容量、低成本而倍受关注,但其极差的储存性能尚未引起足够的重视。综述了富镍系LiNiO_2基正极材料储存性能的研究进展;概述了以提高富镍系LiNiO_2基正极材料储存性能所进行的各种改性研究情况;指出了制备富镍系LiNiO_2基正极材料为体相、电化学活性物质为表相的包覆型或梯度型材料是提高其储存性能的最佳途径。     

熔融盐法合成镍系锂离子电池正极材料的研究进展

熔融盐法是利用熔融盐作反应物或兼作熔剂,在固液态间进行反应,可以有效降低反应温度和缩短反应时间,合成出符合计量比以及结晶发育良好的正极材料,是合成锂离子正极插层材料一种新的有效的方法.分析了镍系锂离子电池正极材料的结构特点和现阶段存在的问题,并就近年来国内外关于采用熔融盐法合成镍系锂离子电池正极材料的现状,结合实际的研究情况进行了综述.     

锰系正极材料电解液添加剂研究进展

从电极表面成膜及钝化集流体等方面,分别阐述锰酸锂、镍锰酸锂、三元、富锂锰基这4种锰系正极材料常用电解液添加剂的作用机理,综述了锰系正极材料电解液添加剂的研究进展,指出深入研究电解液复合添加剂的协同作用,有助于提高锂离子电池的性能。     

高能量密度锂离子电池电极材料研究进展

高能量密度的电极活性材料是提高电芯能量密度的关键。提高锂离子电池能量密度的途径主要包括开发高比容量正负极材料和高放电电压平台正极材料。本研究综述了几种典型的具有高能量密度锂离子电池正、负极材料的最新研究进展,包括多电子反应、富锂、聚阴离子和镍锰酸锂正极材料以及硬碳、硅基和锡基负极材料,介绍了各种材料的特点和电化学性能,重点阐述了制备这些材料的典型方法和进展,并展望了高能量密度锂离子电池的发展方向和应用前景。     

锰氧化物的构造、合成及在锂离子二次电池正极材料的应用

锰氧化物通常以各种隧道构造、层状构造的化合物存在。这些锰氧化物作为锂离子二次电池正极材料显示了优越的电化学性质，其电气特性依据锰氧化物结晶构造和合成条件的不同而存在很大的差异。本文对于隧道状及层状锰氧化物的结晶构造、合成及其作为锂离子二次电池正极材料所显示的电气特性等进行了评述。     

锂离子电池镍系正极材料的热稳定性研究进展

镍酸锂作为高性能、低成本的锂离子电池正极材料已倍受关注.但存在一些实用化的困难,热稳定性差即是主要的因素之一.本文综述了镍酸锂材料在全锂或电化学脱锂状态下的热行为和热分解机理的最新研究进展;概述了以解决镍酸锂用作锂离子电池正极材料的热稳定性问题所进行的各种改性研究情况.     

锂离子电池Li2MSiO4系正极材料研究进展

硅酸盐体系锂离子电池材料是新一代高性能锂离子电池正极材料选择之一,是值得研发的先进电池材料。综述了锂离子电池Li2MSiO4(M=Fe,Mn)系列正极材料的国内外最新研究进展。重点对该系列正极材料的合成方法、结构特点及电化学性能进行了总结和探讨。     

纳米富锂锰基正极材料的合成及性能研究

富锂层状氧化物材料具有较高的比容量,被认为是下一代先进锂离子电池正极材料。采用丙烯酸热聚合法和柠檬酸溶胶-凝胶法分别合成了纳米富锂锰基正极材料Li_1.2Mn_0.54Ni_0.13Co_0.13O₂,并进行Mg²⁺掺杂改性。通过扫描电子显微镜、X射线粉末衍射仪对制备的正极材料进行形貌和结构表征,并组装成纽扣电池进行充放电性能测试和电化学阻抗谱分析。结果表明,丙烯酸热聚合法合成的正极材料粒径均匀,结晶度更高;与未掺杂样品相比,掺杂Mg²⁺的正极材料首次库伦效率从67.66%提高到73.34%,循环性能显著改善。     

锂离子电池正极材料的研究进展

研究与开发新型的电池正极材料是锂离子电池研究中的一项重要内容．目前正极材料的研究主要集中于3种富锂的金属氧化物LiCoO2、LiNiO2和LiMn2O4。本文主要介绍了锂离子电池正极材料的合成方法,同时比较了几种不同电极材料的结构以及电化学性能,指出了其工作特点和存在问题,并对该领域的研究现状进行了简要的综述。本文还介绍了锂离子电池正极材料计算研究的进展。利用VASP软件包可计算形成能、相图、电压和材料的晶体结构参数及态密度等。     

日本开发高安全性的高放电容量镍酸锂正极材料

日本JFE MINERAL公司开发出既具有高的放电容量又安全的锂离子电池用镍酸锂正极材料。新产品的放电容量为181mAh／g，比目前使用的钴酸锂高20％以上，且安全性能优异。镍酸锂正极材料放电容量虽大，但由于安全性较差，以前一直没有正式批量生产。     

中南大学功能材料化学与物理研究中心

中南大学功能材料化学与物理研究中心集科研、教学、人才培养及成果产业化为一体，主要从事先进电池和新型能源材料、光电催化材料和纳米材料等方面的基础研究和应用开发工作。近年来，中心承担了国家重大基础研究发展规划（973）项目，国家“十五”高技术（863）项目，国家自然科学重点基金项目。国家自然科学基金项目等15N；获省部级科技进步奖6项；获国家发明专利3项，申报国家发明专利6项、产业化技术转让3项。中心相继开发出系列稀土贮氢合金，锂离子电池正极材料与电解液、太阳能光解水制氢催化材料、无汞锌粉及有机缓蚀剂、金属铝（锌）燃料电池及其相关材料、锌镍电池材料及电池组装、燃料电池催化剂及质子膜材料和全钒液流储能电池等多项技术成果。     

X射线衍射Rietveld精修及其在锂离子电池正极材料中的应用

2022年是X射线衍射(XRD)发现的110周年。XRD Rietveld精修作为材料结构分析的重要手段,在建立材料“构–效”关系方面发挥着重要的作用。正极材料是锂离子电池的重要组成部分,深入理解其晶体结构及原子分布规律有助于推动锂离子电池正极材料的发展。本文简要介绍了XRD Rietveld结构精修及其在锂离子电池正极材料中的应用,围绕几类典型正极材料,重点讨论了Rietveld结构精修在正极材料的合成、退化衰减及结构改性中的应用和研究进展。XRD Rietveld精修可以得到物相比例、晶胞参数、关键原子占比、原子坐标等结构信息,对开发高性能锂离子电池正极材料具有重要的指导意义。最后,本文展望了X射线衍射技术在锂电正极材料结构研究中的机遇与挑战。     

磷酸铁锰锂正极材料的制备及性能研究进展

锂离子电池因具有比能量高、循环使用寿命长、无记忆效应等特点而备受关注,并已广泛应用于日常生活中。锂离子电池中,正极材料制约着电池性能和价格,因而锂离子电池正极材料的研究意义深远。在已有的锂离子正极材料中,橄榄石型磷酸盐正极材料具有能量密度高、放电比容量大、电压平台高等优点,有望应用于高端领域,但部分磷酸盐材料存在电导率低、高倍率充放电损失、多循环容量衰减等问题。简单介绍了几种磷酸盐材料的研究状况,并重点综述了不同制备方法、不同铁、锰比例合成的磷酸铁锰锂结晶形态、颗粒尺寸及电化学性能的研究进展。分析表明磷酸铁锰锂作为新型磷酸盐材料存在3.4和4.1V两个放电平台,放电容量可达145mAh/g,优势明显。若采用表面修饰或离子掺杂等改性方法对其进一步优化,该材料的性能可能会更使人满意。     

锂离子电池富锂锰基正极材料的研究进展

富锂锰基正极材料具有比容量高、成本低、环境友好、安全性好等优点,能够很好满足电动汽车、储能电站和小型电子产品等领域的使用要求,是较具潜力的动力锂离子电池正极材料。介绍了富锂锰基正极材料的结构特征,综述了富锂锰基正极材料的合成方法以及改性手段,阐述了富锂锰基正极材料的研究现状和亟待解决的问题,展望了富锂锰基材料正极材料今后的发展趋势。     

高密度高活性球形氢氧化亚镍的制备

本研究室主要从事氢镍(MH/Ni)电池、锂离子电池和燃料电池相关材料的研究与开发工作,涉及到化学工程、材料科学、电化学以及电子等多个学科。1 研究进展 本实验室于1994年5月开始了氢镍电池正极材料高密度、高活性球形氢氧化镍的研制与开发工作。所研制的工艺采用了     

热电池CoS2正极材料制备研究进展

论述了热电池正极材料CoS₂的制备方法研究进展。常用的合成方法有高温固相法、水热合成法和溶剂热合成法,对比了几种常用合成方法的优缺点,并比较全面地总结了各反应体系的相关化学反应机理。对大功率、长寿命热电池较为理想正极材料CoS₂的制备发展方向进行了展望。     

锂离子电池正极材料LiAlxMn2-xO4的合成及性能

本文采用相转移法合成掺杂有Al的LiAlxMR2-xO4粉体正极材料，分析合成条件（反应时间、烧结温度、烧结时间、掺杂比等）对电极电化学性能的影响，确定优化合成方案。并且对样品粉体进行结构形态表征。然后在优化条件下合成材料粉体并组装成锂离子电池，测试其充放电性能、循环伏安特性。     

锂离子电池正极材料LiFePO4的制备研究

作为新一代锂离子电池正极材料的磷酸铁锂(LiFePO4)具有众多优点,因而被认为是一种很有开发前途的正极材料,目前已报道的LiFePO4制备方法多种多样.综述了LiFePO4材料在制备方面的研究进展,比较了不同合成方法对材料性能的影响.     

镍系锂离子电池正极材料的合成工艺及改性研究

通过分析镍系锂离子电池正极材料LiNiO2的结构特点和现阶段存在的问题,综述了近几年从合成方法和元素掺杂、表面修饰方面对镍系正极材料进行研究的概况,并从实用化角度讨论了其发展的方向.