新型富锂相层状正极材料的合成及电化学性能

以醋酸盐燃烧法按照相图(Li1.2Co0.4Mn0.4O2-Li1.2Ni0.4Mn0.4O2-Li1.2Ni0.2Mn0.6O2三角相图)设计合成了Li1.2-(Co0.4Mn0.4)1-x-y(Ni0.4Mn0.4)x(Ni0.2Mn0.6)yO2(0≤x+y≤1)系列固熔体锂离子电池正极材料。通过X射线衍射(XRD)和电化学性能测试对所得样品的结构及电化学性能进行了初步表征。XRD物相分析表明,温度对Li1.2(Co0.4Mn0.4)1-x-y(Ni0.4Mn0.4)x-(Ni0.2Mn0.6)yO2的合成有明显影响。可以判断:合成温度为950℃以上时,相图中所有成分点能够形成纯相,可鉴定为α-NaFeO2层状结构。初步的电化学性能测试表明,在2～4.8 V范围内,以20 mA/g的电流充放电,材料依据成分不同,有不同电化学性能(充电曲线形状、充放电容量等),最高放电容量达到228 mAh/g。     

导电剂形貌对富锂正极材料性能发挥的影响

研究了纳米颗粒状的Super P、气相生长的碳纤维(VGCF)、片状的KS6和石墨烯四种不同的导电剂对富锂正极材料Li_(1.2)Mn_(0.54)Ni_(0.13)Co_(0.13)O_2(LR-MNC)的电化学性能发挥的影响。研究结果表明,当导电剂的添加量为10%(质量分数),以Super或VGCF的导电剂在活性材料的表面形成了完整的导电通路,电极的表面电阻最小,从而有利于电子的传输,因此,正极活性物质表现出优异的倍率放电性能和循环性能。其中,以Super P为导电剂的电极性能最优,3 C放电比容量为164.4 mAh/g,1 C循环100周,容量保持率为82.3%。而以片状的KS6或石墨烯单独作为导电剂,在电极中没有形成完整的导电通路,不利于正极活性物质的大倍率放电性能的发挥。     

铝掺杂对富锂正极材料结构及电化学性能影响

采用共沉淀-高温烧结法制备富锂正极材料Li[Li0.20Ni0.20-x/2Mn0.60-x/2]AlxO2(x=0,0.03,0.06,0.09),考察掺铝量对材料结构及电化学性能的影响。采用X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)和能谱(EDS)研究材料晶体结构和元素分布,交流阻抗及电池充放电测试电化学性能。结果表明,铝首先选择固溶在Li2Mn O3中,然后固溶在Li MO2中;掺杂铝导致材料常温下容量显著降低,高温下得到很高的可逆容量;掺杂铝2.5%(质量分数)可以极大提高材料容量保持率,并显著降低首次不可逆容量。     

层状镍钴锰酸锂三元正极材料的研究进展

层状镍钴锰酸锂(LiNi1-x-yCoxMnyO2,NCM)三元正极材料因高比容量、低成本以及对环境友好的特点受到广泛关注,但也存在阳离子混排、岩盐相生成与氧损失、表面残余锂、电极/电解液界面副反应和颗粒裂纹等问题,导致循环稳定性与倍率性能较差.对以上问题的形成原因以及解决手段进行综述.众多研究结果表明:元素掺杂、表面...     

有序-无序结构复合的富锂正极材料

制备了一种有序层状与无序结构复合的锂离子电池富锂正极材料Li_1.2Ni_0.2Mn₍(0.6-x))Ti_xO₂(02MnO₃,优化热处理温度,调控有序层状-无序结构复合的相比例。所制备的Li_1.2Ni_0.2Mn_0.4Ti_0.2O₂在经过700℃热处理后比容量达到341 mAh/g,比能量达到1 018 Wh/kg。     

掺氟-富锂磷酸亚铁锂正极材料的电化学性能

采用固相烧结法于700℃烧结制备了具有橄榄石结构(空间群Pmnb)的微米掺氟-富锂磷酸亚铁锂。通过X粉末衍射仪、充放电循环、扫描电子显微镜、循环伏安等现代测试手段表征了制备样品的电化学性能。实验结果表明:掺氟增大了样品的晶胞。在制备的掺氟样和未掺氟富锂磷酸亚铁锂样中,在2 C倍率电流下,理论组成为Li1.15FePO4F0.15的微米样品的第1循环和第30循环的放电比容量分别为115.1 mAh/g和109.6 mAh/g。掺氟显著改善了磷酸亚铁锂的大电流放电性能,使磷酸亚铁锂的电荷传递阻抗减小。     

无钴Fe-Mn基富锂正极材料的研究现状

在层状固溶体富锂正极材料Li_1+δ(TM_xMn_1-x)_1-δO₂（TM为过渡金属）中,无钴Fe-Mn基富锂正极材料（1-x）Li₂MnO₃·xLiFeO₂成为潜在的高性能、低成本锂离子电池正极材料。从材料的设计、结构、电化学性能和合成改性工艺等方面,综述（1-x）Li₂MnO₃·xLiFeO₂的研究进展。重点讨论利用Fe^3+/4+的氧化还原设计Fe-Mn基固溶体正极材料,分析晶体结构;讨论不同合成方法和包覆改性对材料倍率性能、循环性能和安全性的影响。针对亟待解决的循环寿命和首次不可逆容量大的问题进行分析和展望。     

层状富锂锰基NCM正极材料包覆与掺杂改性

富锂锰基NCM正极材料是有望解决电动汽车等领域对高比容量锂离子电池要求的最具潜力的正极材料,但仍存在首次不可逆容量大、高电压高倍率高温下循环性能差等缺陷。分析总结了包覆和掺杂改性对NCM的首次充放电容量、倍率特性、循环性能及阻抗的影响,并展望了今后的研究方向。     

不同碳源对磷酸铁锂正极材料的性能影响

以磷酸铁为铁源和磷源、碳酸锂为锂源,采用碳热还原法合成磷酸铁锂正极材料。考察不同碳源,包括葡萄糖、酚醛树脂、抗坏血酸和淀粉对磷酸铁锂材料的结构和性能影响。结果表明,以葡萄糖为碳源制备的磷酸铁锂正极材料具有粒径小,电化学极化小等优势;在2.5~4.2 V充放电范围,0.1、0.2、0.5、1和3 C倍率的首次放电比容量分别为159.5、152.0、147.1、139.2和121.9 m Ah/g,其中1 C倍率循环20次后的容量保持率为98.5%,显示出优异的电化学性能。     

后处理工艺对磷酸铁锂正极材料性能的影响

橄榄石型结构的LiFePO_4作为一种新型的锂离子电池正极材料,具有材料来源广泛、价格便宜、理论比容量高、热稳定性好、无吸湿性、对环境友好等优点~([1]),近年来引起人们的广泛关注。以柠檬酸添加剂,通过对粗产品进行再次处理的方式制备材料,采用XRD、SEM和恒电流充放电等手段对该材料进行结构表征和电化学性能测试。结果表明,在不同倍率下,柠檬酸对材料的性能都有所改善。     

锂离子电池无钴富镍层状正极材料的研究现状及前景

目前钴元素在锂离子电池正极材料中被广泛应用，其对材料循环性能和结构稳定性的提升表现优异。然而因为钴价格高昂、供应链存在风险以及开采受限等因素，降低正极材料中钴的含量甚至实现无钴化是当前的主要研究方向。无钴富镍层状材料成本低、能量密度高，具有一定优势。本文综述了无钴富镍层状正极材料的合成方法和改善性能的手段，有助于研究人员了解该材料的研究进展。     

硫化锂正极材料及研究进展

锂硫电池具有较高的理论比能量(2600 Wh/kg)和理论比容量(1675 mAh/g),因此被认为是下一代最具潜力的储能设备之一.以锂硫电池正极存在的主要问题,重点讨论了不同宿主材料[包括碳基材料、聚合物、无机金属化合物等与硫化锂(Li2S)形成的复合正极材料]的研究进展和优缺点,分析了各代表性材料的结构特性及其提升Li2S正极性能的基本方法,并对Li2S正极材料未来的研究趋势作了展望.     

利用层状双氢氧化物涂层增强富镍正极材料的循环稳定性

富镍层状氧化物LiNi_xCo_yMn_zO₂(0.6≤x<1)是用于生产高能量密度和高工作电压电池的有前途的锂离子电池正极材料,但其较差的循环性能严重限制了其商业应用。将具有二维层状结构的Ni-Al层状双氢氧化物(NiAl-LDH)作为涂层材料,通过简单的液相包覆工艺将NiAl-LDH涂覆于LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂上,以显著提高LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂的结构稳定性和电化学性能。NiAl-LDH涂层的Al³⁺在高温烧结过程中向内扩散,在材料的二次粒子表面形成均匀的保护层,其可以抑制电解液对正极材料的侵蚀。Al³⁺迁移到过渡金属层,减少了锂/镍的混合,从而增强了材料的结构稳定性。改性材料在1 C电流密度下循环200次后容量保持率从原始材料的70.8%提高到8...     

锂硫电池正极材料研究进展

锂硫电池是一类极具发展前景的高容量储能体系,将是下一代电动汽车以及混合电动汽车的化学能源。通过十余年的研究和开发,虽然对其电化学过程中复杂反应机理还没有完整系统的理论描述,但是围绕锂硫电池的研究取得了很多成果。回顾了过去十余年在锂硫电池正极材料领域取得的研究成果,介绍了锂硫电池正极材料的研究现状,分析了该体系的缺陷和存在的问题,并展望了今后锂硫电池的研究方向。     

多级核壳结构富锂正极材料制备及性能研究

采用碳酸盐共沉淀法合成了均相Li_(1.4)[Ni_(0.15)Co_(0.15)Mn_(0.7)]O_(2.475)和{[Ni_(1/6)Co_(1/6)Mn_(4/6)]0.7core[Ni_(0.14)Co_(0.14)Mn_(0.72)]0.1shel 1[Ni_(0.115)Co_(0.115)Mn_(0.77)]_(0.1) shel 2[Ni_(0.09)Co_(0.09)Mn_(0.82)]_(0.1shel3)}CO_3多级核壳结构锂离子电池富锂正极材料。通过X射线粉末衍射分析(XRD)、扫描电镜测试(SEM)、粒度分析和电化学性能测试对所得样品的结构、形貌、粒度和电化学性能进行了表征。XRD结果表明,合成的均相及多级核壳材料均为层状结构;SEM测试表明,两种材料均为球形形貌;电化学性能测试表明,在室温下,2.0~4.8 V电压范围内,以20 m A/g的电流充放电,核壳材料的电化学性能优于均相材料。     

富锂正极材料的高价态锰源前驱体制备与表征

利用市售电解二氧化锰经焙烧-歧化处理制备活性二氧化锰,并以处理前后的材料作为高价态锰源前驱体分别制备了富锂正极材料Li1.2Co0.26Mn0.54O2.探索了不同的焙烧温度对后续歧化所得的锰源前驱体材料结构与性能的影响,采用XRD和FESEM对焙烧前后及歧化后的样品进行表征,对所制备正极材料进行了电化学性能测试与分析...     

三元层状正极材料的电化学性能影响因素研究

三元层状正极材料是非常有应用前景的动力型电池正极材料,而其电化学性能还有待于进一步提高。研究了正极片厚度、隔膜类型、电解液组成和负极表面变化等因素对LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2(NCM111)材料电化学性能的影响。研究发现随着正极极片厚度的增加,电池在循环过程中容量衰减严重;相比于聚丙烯(PP)隔膜,聚酰亚胺(PI)隔膜由于具有更好的浸润性,提高了电池的放电容量;电解液中低粘度链状碳酸二乙酯(DEC)的含量对电极相容性和正极材料中过渡金属离子溶解都有较大影响;负极表面锂枝晶的形成降低了电池的循环性能。     

回收磷酸铁锂正极材料的性能

使用XRD、电感耦合等离子发射光谱(ICP-AES)和扣式电池充放电等方法,对从废旧磷酸铁锂(LiFePO4)锂离子电池中回收并修复的LiFePO4粉末的结构、成分和充放电性能进行分析.用回收的LiFePO4材料制备方形硬壳LP2770134全电池并进行测试.以0.1 C在2.0～4.2 V循环,回收的LiFePO4材...     

锂空气电池正极材料的研究进展

综述了目前国内外锂空气电池研究领域的进展,尤其是正极材料的研究进展;分析了目前研究的局限和问题的集中所在,如过电位、循环稳定性和安全性等;展望了锂空气电池的发展方向及应用趋势.     

掺杂对混合锰源合成锰酸锂正极材料的影响

以电解二氧化锰及自带掺杂元素的四氧化三锰为混合锰源，采用高温固相法合成锰酸锂材料，通过XRD、SEM和扣电测试等方法表征材料的结构、形貌和电化学性能。研究发现，此方法合成的单晶锰酸锂材料，形貌呈类球型，(111)面面积较小，能有效抑制锰溶解的发生。通过掺杂改性，更好地稳定了材料晶体结构，有效抑制了Jahn-Teller畸变，从而得到电化学性能优异的单晶锰酸锂材料。当掺杂质量分数为0.5%LiF、0.1%Al₂O₃时，0.1 C首次放电比容量为106.11 mAh/g，首次效率可达98.07%，常温1 C循环200次容量保持率为95.94%。