高镍三元正极材料容量衰减机理及改性方法EI北大核心CSCD

高镍三元正极材料因高容量、高功率等优势已成为大型动力锂离子电池的首选正极材料。然而,高镍三元正极材料存在循环稳定性差、容量衰减快等缺点。最新研究指出阳离子混排、过渡金属元素析出、氧空位等是造成材料相变的直接原因,而界面膜、过充、微裂纹等能进一步加速材料的容量衰减;元素掺杂、表面包覆和材料复合等作为当下最主流的改性技术,能显著抑制材料的容量衰减。本文综述了高镍三元材料容量衰减机理以及改性研究的现状,同时对其今后的发展方向做出了展望。     

高镍正极材料微裂纹诱导容量衰减的应对策略研究进展

随着锂离子电池在电动汽车、储能等领域的广泛应用,其正极材料尤其是钴酸锂、镍钴锰酸锂及镍钴铝酸锂三元正极材料的需求量也随之剧增。然而由于钴资源稀缺,“高镍低钴化”成为近年来锂离子电池行业的重要关注点和发展方向。高镍正极材料(Ni的摩尔分数大于60%)凭借着容量高、成本低廉等优势获得了广泛的关注和研发,其产业化步伐逐渐加快。然而其仍然面临着诸多限制其大规模应用的问题,其中微裂纹的产生诱发的快速容量衰减问题被越来越多的研究证明是常规球状高镍正极材料容量衰减的首要因素。本文综述了近年来针对这一问题的几种典型应对策略的研究进展,包括填隙包覆处理、径向有序设计以及采用高镍单晶正极材料。本文对以上典型应对策略的技术手段、工艺参数和电化学性能进行了总结和归纳。最后对于进一步的研究方向进行了展望。     

高比能量富镍三元正极材料的研究进展

便携式电子设备在人类社会中发挥着越来越重要的作用,对高能量密度的电池的研发和性能研究更加迫切。层状富镍三元材料作为具有较高应用前景的高能量密度锂离子电池正极材料受到诸多关注。本文从富镍三元正极材料的结构和协同机理两方面介绍了电极材料的性质,从其失效机理着手介绍了其存在的相关问题,从材料的改性和结构调控等方面介绍富镍三元正极材料的研究进展。最后在此基础上对未来富镍三元正极材料的研究及其应用发展做出展望。     

“双重修饰”提升富镍三元材料性能

<正>富镍三元正极材料因可逆容量高、成本低等优点,被认为是最理想的下一代高能量密度锂离子动力电池正极材料之一。近日,长沙理工大学副教授李灵均,与厦门大学张桥保等团队共同合成了钛掺杂、镧镍锂氧化物包覆的"双重修饰"富镍三元正极材料。这种简单高效的合成方法有望降低富镍三元材料的生产门槛,有助于高能量密度锂动力电池的发展。该联合团队从分析钛和镧在富镍三元材料表     

三元锂电正极材料研究进展

介绍了近年来三元锂电正极材料从中低镍到高镍的发展过程,重点分析了高镍三元材料的优劣点及其改性方法,并对其工作电压、材料压实密度、安全性等角度进行展望。     

锂离子电池高镍三元材料的包覆改性研究进展

锂离子电池高镍三元材料具有循环寿命长、绿色环保、成本低等优点,已成为电动汽车、便携式电子设备等领域的首选正极材料。但是,镍含量的增加容易使材料表面结构不稳定、界面副反应增加,导致材料的循环性能降低。主要从单层包覆和双层包覆两个方面综述了高镍三元材料的改性研究,介绍了不同包覆材料对其电化学性能的影响。双层包覆能更好地改进高镍三元材料的电化学性能,但是在清除氟化氢方面仍需进行研究。     

锂离子电池正极材料高镍LiNi_(1-x-y)Co_xMn_yO_2研究进展

高镍含量三元层状材料Li Ni_(1-x-y)Co_xMn_yO_2(NCM)凭借比容量高、成本较低和安全性优良等优势,成为研究的热点,被认为是极具应用前景的锂离子动力电池正极材料。综述了高镍NCM材料的晶体电子结构特征以及镍含量变化对性能的影响,介绍了国内外主要的制备方法和掺杂和包覆改性的机理和特性,并展望了高镍NCM材料未来的应用和发展方向。     

锂离子电池用层状高镍正极材料的研究进展

层状高镍正极材料(Ni≥80%)以其较高的比容量和良好的循环寿命,被认为是极具前景的高比能量动力电池正极材料。文章总结了高镍正极材料存在的问题,介绍了高镍正极材料的改性研究进展,展望了高镍正极材料的应用和发展方向。     

高镍层状正极材料失效机理及改性的研究进展

高镍层状正极材料Li[Ni_(1-x)M_x]O_2 (其中M为Co、Mn或者Co、Al等组合,1-x≥0.6),具有高比容量、环境友好和低成本等优势,逐步成为最具应用前景的锂离子动力电池正极材料,然而,由于材料本身结构稳定性及热稳定性较差(阳离子混排、不可逆相变、界面反应、微裂纹)而引起的容量衰减等失效阻碍了其应用进程。为了应对以上高镍层状正极材料面临的挑战,综述了近年来该材料失效机理的研究进展,并从掺杂以及表面改性等方面总结了近年来国内外对该材料的研究进展。     

高镍三元锂电正极材料的掺杂改性研究进展

文章对锂离子电池三元正极材料的现状做了简要的介绍,论述了近年来高镍三元材料掺杂改性的各项研究成果,并对相关的研究进行总结概括。     

锂电池高镍三元材料的研究进展分析

高镍三元材料具有能量密度高、成本低以及环境友好等优点,现阶段及将来预计的一段时间内是动力锂电池优先使用的正极材料。文中在分选高镍三元材料特性基础上对高镍三元材料制备方法、元素掺杂以及表面包覆等方面研究现状进行阐述,并从高镍三元材料电解液电压、安全性、材料压实密度以及循环充放电使用等方面进行展望,以期研究成果能在一定程度上提升高镍三元材料应用及发展。     

高镍三元正极材料表面碱性物质研究进展

高镍三元正极材料表面形成的碱性物质容易导致电池容量衰减加快、寿命缩短,因而调控三元材料表面碱性物质对于提高锂离子二次电池的功能和安全性至关重要。综述了高镍锂离子电池三元正极材料表面碱性物质的形成机理及处理手段,从不同角度阐述了环境中的水、二氧化碳对表面碱性物质形成的影响。探讨了表面碱性物质形成过程中,由于锂离子和过渡金属的迁移与固化引发的表面结构的相变现象,造成了三元正极材料的加工储存性能的恶化。还对降碱工艺中的洗涤、干燥、低温烧结等过程进行了重点说明,阐述了洗涤工艺对三元材料表面碱性物质降低及对材料性质的影响,指出需选择合适的洗涤、干燥条件,减小材料表面发生的变异。最后结合目前降碱工艺对后续研究方向提出了建议。     

高镍三元正极材料镍钴铝的掺杂改性研究进展

高镍三元正极材料镍钴铝（NCA）因具有较高的能量密度及工作电压、成本低、环境友好等优点极有可能成为下一代广泛应用的锂离子电池正极材料之一。然而镍含量的提高导致材料结构不稳定、循环性能和倍率性能降低,限制了其进一步发展。主要从锂位、过渡金属位、氧位掺杂及复合共掺杂4个方面综述了不同位置离子掺杂的改性机理。大量研究结果表明,通过复合共掺杂方式进行改性,能够结合单离子掺杂的优点有效提升镍钴铝正极材料的电化学性能。     

高镍锂离子电池三元材料NCM电解质的应用

高镍三元正极材料成本低、比容量高,符合锂离子电池可持续发展的理念,被认为是下一代的主流正极材料。但是,高镍材料需搭配合适的电解质才能有效发挥其性能,而这一研究很少被关注。因此,总结并选择适配的电解质对于高镍锂离子电池来说格外重要。本文简述了锂离子电池电解质的一般组成及其产生的电解质类型,重点综述了有机液体电解质、固体电解质及离子液体基电解质在高镍三元材料电池中的应用,并通过电解质的量化计算进行了验证总结。分析表明,离子液体-有机溶剂混合电解质在高镍三元材料（NCM）电池中具备更好的循环效果,同时满足了电池安全稳定的要求,更适合作为高镍材料电池的电解质。最后,针对混合电解质各溶剂间的相互作用机理及Li⁺传输等分子动力学研究进行了展望。     

高电压三元正极材料研究现状

三元锂电池材料主要有以下优点:电池成本低廉,高克容量(150 mAh·g~(-1)),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,镍钴锰三元正极材料被认为是当今最接近于能够实现250～300 Wh·kg~(-1)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。     

锂离子电池高镍低钴正极材料的研究进展

作为锂离子电池正极材料,高镍低钴阴极材料(LiNi1-x-yCoxMnyO2,x+y0.2)凭借较高的比容量(200 mAh/g)和较低的成本优势被认为是今后锂离子电池正极材料最有前景的替代者。文章综述了高镍低钴正极材料的结构与特性,制备方法,目前存在的问题以及改性方法,并展望了高镍低钴正极材料的发展趋势。     

浓度梯度型锂离子电池富镍氧化物正极材料

富镍氧化物正极材料因其具有高比容量、低成本、环保和无需高电压电解质的优点而备受关注。虽然Ni含量的增加有助于提高放电比容量,但也产生了阳离子混排、表界面反应和导致结构不稳定的裂纹扩展等缺点,导致富镍正极材料的循环寿命较差、热稳定性有待提升和储存性能较差,妨碍了其商业化应用。为尽可能地发挥富镍锂离子电池高容量的优势,研究人员对材料进行了多种改性,历经了离子掺杂、表面包覆、单晶材料、核壳结构、浓度梯度结构等发展阶段。本文首先对掺杂、包覆、单晶、核壳结构等几种改性手段进行了简要概述,分析了这几种方法的优势及本身固有的缺点。然后重点对浓度梯度材料进行了分析,根据其发展阶段分为富镍核加浓度梯度壳、线性浓度梯度材料、渐进式浓度梯度材料三个部分,从合成方法、改性机理及电化学性能等方面做了详细介绍。综合来看,浓度梯度材料可以从根本上解决富镍正极材料的固有缺点,相信这一技术会在富镍正极材料的实用化进程中发挥重要作用。     

锂离子电池正极材料超声强化水洗过程研究

针对高镍三元锂离子电池正极材料的降碱处理方式主要局限于去离子水洗涤且清洗效果不佳的问题,提出了一种超声强化水洗处理高镍三元锂离子电池正极材料的新方法。以LiNi_0.8Co_0.15Al_0.05O₂（NCA）为研究对象,去离子水为溶剂,通过正交试验探讨了超声强化水洗对高镍三元锂离子电池正极材料进行降碱处理的影响因素,并就单一固含量因素影响与简单去离子水洗涤进行对比。采用pH测定、粒度分析、SEM、电化学性能测试等手段进行分析,研究了固含量、搅拌时间、超声时间、超声频率、超声功率等对高镍三元锂离子电池正极材料降碱效果的影响。研究结果表明：在固含量10%、搅拌时间更均匀的情况下,颗粒表面形貌无明显影响,材料电化学性能提高。实际工业生产过程中水洗的固含量为40%更为合适。     

三元正极材料结构设计的研究进展

锂离子电池用三元正极材料LiNixCoyM1-x-yO_2(M为Mn或Al)具有比容量高、成本低等优点,已实现商业化应用。然而三元正极材料在安全性能、循环性能、储存性能、加工性能等方面仍存在不足,很多研究结果表明合理的结构设计是改善三元正极材料性能的有效手段。总结了三元正极材料结构设计的研究进展,并对其未来的应用前景进行了展望。     

锂离子电池用高镍单晶正极材料的研究进展

高镍单晶正极材料(镍含量超过80%)因其高比容量、低成本、高安全性,成为最有潜力的锂离子电池正极材料之一。文章阐述了高镍单晶正极材料的稳定性机理,并总结了近几年来锂离子电池用高镍单晶正极材料的研究进展。