基于铝氧键稳定的隧道型钠离子电池正极材料

钠离子电池隧道型正极材料Na0.44MnO2因具有成本低和原料丰富的优势而受到广泛关注,但该类正极材料在循环过程中会发生Jahn-Teller效应,使得产生的锰离子溶出和迁移的结构不稳定.基于铝取代锰后形成的铝氧键的键能高于锰氧键,可在一定程度上解决循环过程中的晶格应变以及锰离子溶出和迁移的问题.本研究采用高温固相法制...     

P2型锰基钠离子正极材料的制备与改性

实验以碳酸钠为钠源,采用溶胶-凝胶法分别合成钠离子正极材料Na_0.46Ni_0.26Mn_0.54O₂ 和含有部分铁离子的正极材料Na_0.46Ni_0.13Fe_0.13Mn_0.54O₂.两者均在相同的条件和相同煅烧温度下合成.分别讨论这两种材料结构上的差异和性能上的变化.利用X射线衍射仪观察两种材料的晶体结构、扫描电子显微镜观察两种材料的组织形貌.将合成的材料做成电池,分别进行电化学的测试.结果表明:不添加Fe元素的材料,即S1:Na_0.46Ni_0.26Mn_0.54O₂具有层状结构,呈现P2结构、形貌呈现为片束形状态,粒径大小均匀,且电池的电化学性能更佳.而添加了铁元素的材料即S2:Na_0.46Ni_0.13Fe_0.13Mn_0.54O₂,无论从结构、形貌和电化学性能来比较,都次于P2型结构的Na_0.46Ni_0.26Mn_0.54O₂.      

P2型层状钠离子电池正极材料的研究

采用溶胶-凝胶法合成前驱体, 再结合高温固相法得到P2型层状结构钠离子电池正极材料Na_0.5Ni_0.25Mn_0.75O₂, 并研究该材料的最佳制备条件。研究结果表明, 在空气气氛下900℃煅烧16h制备的材料具有最佳的性能。电镜结果显示结构呈现P2型层状结构、形貌呈现为片状, 粒径大小均匀。电化学性能显示, 1.5~4.2V电压范围内, 在0.1C电流下, 首次放电比容量达到205mAh/g, 首次充放电效率达99.86%, 且循环性能良好, 循环60次后容量达到130mAh/g, 充放电效率为100%, 容量保持率约为65%。      

锂离子电池正极材料LiMn2O4的改性研究

为改善尖晶石LiMn2O4的循环性能，采用高温固相法合成了由Li2CO3改性的尖晶石锂锰氧化物，研究了Li2CO3添加量对LiMn2O4性能的影响。通过XRD，Rietveld精细XRD分析和模拟电池等方法对产物的结构和电化学性能进行了表征与测试。结果表明，部分Li进入到尖晶石LiMn2O4的晶格中，增强了材料充放电循环过程中的结构稳定性。随着Li2CO3量的增加，产物的循环稳定性增加。当Li2CO3的加入量为0．06摩尔比时，10次循环后的高温容量衰减由改性前的15％降低到6．8％。     

钠离子电池层状过渡金属氧化物正极材料的研究进展

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,因此被认为是可以替代锂离子电池的下一代储能体系。在钠离子电池中,由于正极起到提供钠离子以及决定电池能量密度的关键作用,因此对正极材料的开发和研究尤为重要。在已报道的钠离子电池正极材料中,层状过渡金属氧化物材料(Na_xTMO₂)因其结构简单、工作电位高和易于合成,被认为最具商业潜力。本综述以过渡金属氧化物为主线,主要集中在对O3型、P2型、P3型和双相/多相等各种层状正极氧化物材料的结构特点、改性方法、电化学性能等最新研究进展进行了总结,并根据目前存在的问题提出了该材料未来的发展方向。     

钠离子电池层状氧化物正极材料研究进展

钠离子电池凭借资源和成本优势在大规模储能和低速电动车领域展现出极大应用前景。层状氧化物理论容量较高且易于合成,是目前最具应用潜力的钠离子电池正极材料之一。如何改善层状氧化物正极材料的循环稳定性并提升其能量密度是当前的科学前沿问题。首先,综述了层状氧化物正极材料的几种典型改性方法,从组分设计的角度,探讨了不同掺杂元素、不同掺杂位点对材料容量和循环寿命的影响,阐述了利用阴离子反应提供额外容量的基本原理,概述了提高阴离子氧化还原可逆性的掺杂策略;从结构设计的角度,介绍了复合相材料的制备、微观结构的设计和调控等方向的最新进展;从表面设计的角度,讨论了金属氧化物、磷酸盐等作为包覆层对改善材料稳定性和倍率性能的作用机制。最后,总结了层状氧化物储钠正极材料现阶段面临的挑战,并对其未来的发展方向进行了展望,提出了新的研究思路。      

双碳复合Na_3V_2(PO_4)_3钠离子电池正极材料的制备及其电化学性能研究

以Na_2CO_3、V_2O_5、NH_4H_2PO_4、多壁碳管和葡萄糖为原料,经过球磨混合、干燥和焙烧,分别制得NVP和NVP/DC-5两种材料,利用XRD,SEM对这两种材料进行了结构和形貌分析,结果显示所得材料的XRD特征峰与Na_3V_2(PO_4)_3的特征峰吻合。SEM结果显示两种材料均为无定形形貌,与NVP相比,NVP/DC-5材料的颗粒粒径均匀,且分布较窄。另外,作为对比,我们还对NVP和NVP/DC-5进行了电化学性能测试。结果显示NVP/DC-5样品展现了更高的比容量(0.1 A/g电流密度)和优异的循环稳定性(1 A/g电流密度,循环1400圈,容量保持率高达118%)。     

水热法制备V2O5作为高性能锂离子电池正极材料

锂离子电池具有工作电压高、能量密度大等优点。目前,主流的正极材料如LiFePO4等存在理论容量低等问题,难以满足需求。V2O5具有层状结构,能够有效嵌锂,是一类新型的锂离子电池正极材料。但V2O5作为锂离子电池正极材料时循环稳定性较差,限制了其应用。采用水热法制备二维结构的V2O5纳米片材料,将其作为锂离子电池的正极材料,并与商业V2O5进行对比。测试表明,V2O5纳米片呈现片层状结构,粒径大小在130~280 nm,在循环伏安测试中有三对比较明显的氧化还原峰,经50次循环后V2O5纳米片可逆容量达到227 mAh/g,与第二圈的放电容量相比,容量保持率为89%,证明V2O5纳米片的储锂性能良好。     

以废旧锌锰电池为锰源制备锂离子电池正极材料LiMn_2O_4

采用湿法回收技术从废旧锌锰干电池中回收锰,并以此为锰源制备锂离子电池正极材料锰酸锂。用XRD、SEM对产物的结构和微观形貌进行表征,并对其电化学性能进行测试。结果表明,该工艺合成的产物为尖晶石型LiMn2O4,纯度高,粒径分布均匀,初始比容量可达119mAh/g,适合用作锂离子电池正极材料。     

电池正极材料纳米氢氧化镍的制备新进展

综述了电池正极材料纳米氢氧化镍的几种制备方法及其工艺条件和主要特点，描述了纳米氢氧化镍的结构特征及电化学性能，探讨了转化温度、表面活性剂、反应物浓度以及硝酸根离子对形成纳米氢氧化镍颗粒尺寸与形貌的影响，指出纳米氢氧化镍作为电池正极材料具有光明的前景，但对生产技术还需进一步研究。     

钠离子电池P2相镍锰基层状氧化物正极材料的研究进展

P2型Na_0.67[Ni,Mn]O₂材料由于较高的比容量、工作电压以及较好的空气稳定性成为最具前景的钠离子电池正极材料之一.然而,高压相变、Na⁺/空位有序排布以及由Mn³⁺引起的Jahn-Teller扭曲导致该类材料充放电过程中面临结构失稳以及性能衰减的挑战.本综述从P2型Na_0.67[Ni,Mn]O₂材料的失效机制出发,系统阐述了该类材料的最新进展.最后,对其未来的发展方向进行了展望.本文将为P2-type Na_0.67[Ni,Mn]O₂材料的研发与商业化提供借鉴.     

正极材料LiMn2O4合成及AA电池性能研究

采用沉淀法合成前躯体Mn（OH）2,然后利用其作为前躯体合成锂离子蓄电池正极材料LiMn2O4合成的影响。     

锂离子电池正极材料LiMn2-xSrxO4的制备与电化学性能研究

采用固相分段煅烧的方法合成了具有尖晶石结构的锂离子电池正极材料LiMn2-xSrxO4（x=0.0、0.05、0.1）,并利用X射线衍射、IR光谱、SEM、充放电、交流阻抗测试对材料进行了表征.结果表明,所合成的锶掺杂改性材料仍具有标准的尖晶石结构,但结晶度有所下降,晶格发生收缩.当x=0.05时,掺杂锶的改性材料LiMn2-xSrxO4具有优异的循环性能,在0.2 C放电速率下,其首次放电容量为116.4 mAh/g,循环20次后,容量保持率超过98%.少量锶的掺杂能使材料循环性能得到大副提高,与锶掺杂引起的结构稳定性提高有关,这说明改善材料结构稳定性对抑制循环过程中容量衰减有重要作用.     

Na2SO4/MgO复合相变蓄热材料的制备及性能研究

研究利用熔融盐Na<,2>SO<,4>的高潜热和陶瓷材料MgO的耐腐蚀等特性,采用粉末烧结工艺制备复合相变蓄热材料;对制备过程工艺参数进行初步研究;通过化学热力学分析、SEM-EDS、TG-DTA检测,对所制备材料的性能进行初步分析.这种新型复合材料兼备了固相显热蓄热材料和相变蓄热材料两者的长处,具备了快速蓄热、快速放热及蓄热密度高的性能.     

α型二氧化锰的制备及电化学性能研究

选用过硫酸钾(K_2S_2O_8)和一水合硫酸锰(MnSO_4·H_2O)为原材料,通过液相共沉淀法制得MnO_2,用X射线衍射和扫描电镜对制得的MnO_2进行结构形貌表征。结果表明,在控制溶液p H值为l,反应温度为60℃,反应时间为22 h的条件下,制得的四方晶系α-MnO_2微球的表面具有明显的纳米刺结构特征。将所制得的四方晶系α-MnO_2用于超级电容器的电极材料,以6 mol/L的KOH作为电解质溶液,研究其恒电流充放电、循环伏安及交流阻抗等电化学性能,当扫描速度为5 m V/s时,其比容量为156.0 F/g。     

钴含量对锂离子电池正极材料LiCo2xNi0.5-xMn0.5-xO2的性能影响

采用共沉淀法合成了锂离子电池正极材料LiCo2xNi0.5-xMn0.5-xO2(2x=0.1,0.2,0.33和0.5).对产物进行了XRD,SEM、充放电和DSC测试,以考察不同Co含量2x对材料的结构、电化学性能和热稳定性能的影响.结果表明,随着材料中Co含量2x的提高,材料的品格参数和晶胞体积逐渐减小,材料的循环性能和倍率放电能力得到改善.特别当2x=0.33时,材料具有较好的电化学性能:首次放电容量为175 mAh·g-1,30次循环后容量保持率为89.1%.同时其具有最好的热稳定性能.     

锂离子电池正极材料LiMn2-xNdxO4的性能研究

采用高温固相反应法,合成了具有尖晶石结构的锂离子电池正极材料LiMn2O4,并对其掺杂不同量的Nd,得到LiMn2-xNdxO4(x=0～0.03).对材料进行了XRD、粒度分析及恒电流充放电测试.试验结果表明,掺杂微量稀土元素Nd合成的正极材料具有标准尖晶石结构,较好的循环稳定性.其中LiMn0.995Nd0.005O4具有较好的电化学性能和循环稳定性,最高容量达到132mAh·g-1.     

Cu掺杂在钠离子电池正极中的研究进展

钠离子电池（SIBs）由于其原料丰富以及成本较低,被认为是最有前途的锂离子电池（LIBs）替代品之一,在过去的几年中吸引了人们的广泛关注。正极作为钠离子电池中不可分割的一部分,其性能对电池的稳定性以及使用寿命起着非常重要的作用。目前,常见的SIBs正极材料主要包括层状过渡金属氧化物、普鲁士蓝类似物、聚阴离子化合物等,这些电极材料容量较高、成本较低、对环境友好,但普遍存在导电性差、循环稳定性差、电池寿命短等缺点。为了改善SIBs性能,人们采用元素掺杂的方法来改变正极材料的晶格结构,增强SIBs的循环稳定性,延长电池寿命。Cu因具有良好的导电性且结构稳定而被人们广泛应用于元素掺杂研究。讨论了Cu掺杂对以上3种SIBs正极材料性能的影响,并总结了近年来Cu掺杂正极材料的设计制备及研究进展。     

锂离子电池正极材料LiMnPO4材料研究现状

4种橄榄石结构磷酸盐中,磷酸亚铁锂的研究比较多,目前其性能可以达到130mAh／g以上,工作电压是3．4V。虽然其容量比较高,但是和钴酸锂相比,优势不是很明显：苛刻的合成条件导致其成品价格很贵,能量密度也不具有优势。相比之下,磷酸锰锂不仅原材料成本低,合成条件也温和,电压平台是4．1V,和钴酸锂相同,使得其应用更具有潜力。     

锂离子电池正极材料LiNiO2的研制

综述了锂离子电池正极材料国内外研究及应用现状,提出了锂离子电池充放电作用机理和对正极材料的技术要求,着重研究了LiNiO2材料的合成方法和性能特点,给出了最佳制备工艺条件。