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。      

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。     

过渡金属硫化物镁离子电池正极材料研究进展

镁离子电池作为高电压、高能量可充式电池的典范,已成为储能领域的科研重点和市场热点,开发可逆循环性好、与电解液良好兼容的正极活性材料是提升镁离子电池综合性能的关键。经研究发现,过渡金属硫化物(TMDCs)更加有利于镁离子在分子层间的嵌入和脱出,展现出较好的储镁能力。在介绍镁离子电池工作原理及关键材料的基础上,对近年来有关具有层状结构的MoS2和TiS2、块状堆积结构的谢弗雷尔(Chevrel)相以及其他过渡金属硫化物在镁离子电池正极材料方面的应用研究进行了梳理和总结,并对存在的问题和今后的研究重点以及发展趋势进行了阐述,希望能对今后有关提升镁离子电池综合性能研究起到一定的借鉴作用。     

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.     

层状Ni-Mn基锂离子电池正极材料进展

层状Ni—Mn基锂离子电池正极材料具有层状结构镍酸锂(LiNiO2)的高比容量以及尖晶石型结构锰酸锂(LiMn2O4)的高安全性、低价格等特点，是最有可能代替或部分代替LiCoO2的新型正极材料用于小型锂离子电池，同时也可望用作低成本、高安全性和大容量动力型锂离子电池的正极材料。本文综述了层状Li—Ni—Mn—O系化合物和LiNi1/3Mn1／3Co1/3O2的合成工艺、结构特点和电化学性能，阐述了层状Ni—Mn基锂离子电池正极材料的发展、研究开发现状和应用前景。     

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的研究进展

锰酸锂用作锂离子电池正极材料是当前研究热点之一 ,由于其价格、安全和环境优势 ,其应用前景十分看好 ,本文综述了近几年尖晶石型LiMn2 O4的研究现状 ,概述了尖晶石型LiMn2 O4制备的方法、结构和电化学性能以及影响其化学性能的各种因素和解决措施。     

CuO及其他过渡金属氧化物纳米结构材料在锂离子电池中的研究进展

锂离子电池（LIBs）因其能量密度高、体积小、质量轻等优点在便携式储能设备中广受欢迎。然而,传统商用LIBs存在可逆容量低、循环性能差、成本高、安全性差等问题,需要进一步提高其功率密度、能量密度、寿命和安全性。过渡金属氧化物负极材料提供的可逆容量与传统石墨材料相比高2～3倍,且具有更高的嵌锂电位和更高的安全性。同时,纳米结构电极材料由于其高比容量、快速的电子/离子转移速率,以及具有可减轻体积膨胀的自由空间等优点,成为电池电极的理想材料。本文综述了氧化铜（CuO）纳米结构材料用于LIBs的研究进展,包括球状、线状、片状等纳米结构,还阐述了它们的优势;还介绍了其他过渡金属氧化物纳米结构材料在LIBs中的应用;最后,讨论了CuO及其他过渡金属氧化物纳米结构材料未来在LIBs中应用的机遇和挑战。     

锂离子电池正极材料LixMn2O4的研究进展

阐述了近年来锂离子电池正极材料LixMn2O4在结构、合成和循环性能的研究情况,归纳了造成容量衰减问题的原因和目前为解决该问题所采用的各种方法.     

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...     

锂离子电池正极材料Li_(1+x)V_3O_8的研究进展

介绍了锂离子电池正极材料Li1 x V3O8的组成、结构和性能,简单介绍了其制备方法,指出了Li1 xV3O8材料的一些缺点及今后应进一步开发研究的方向.     

锂离子动力电池正极材料层状LiMnO2的研究进展

介绍了锂离子动力电池正极材料锂锰氧化物中尖晶石型LiMn2O4、层状o-LiMnO2、m-LiMnO2和r-LiMnO2的晶体结构及电化学性能,阐述了制备层状LiMnO2的几种方法,重点讨论了近年来对层状LiMnO2进行的掺杂改性研究。探索掺杂不同离子对层状LiMnO2进行改性是提高其电化学性能的研究发展趋势。     

钠离子电池正极材料Na0.7MnO2的制备及性能研究

文章主要通过水热法和热处理来获得Na_(0. 7)MnO_2材料。该材料是纳米薄片结构,直径在200～300 nm之间,厚度约为20～30 nm左右。在电化学测试中,500℃的Na_(0. 7)MnO_2在0. 1倍率时首次放电比容量为168. 3 mAh/g,接近Na_(0. 7)MnO_2材料的理论比容量170 mAh/g。循环70圈以后,其放电比容量为161. 1 mAh/g,仅有4. 3%的容量损失,表现了优异的循环性能,且倍率性能较好。可以作为钠离子电池正极材料。     

Li-Ni-Mn-O锂离子电池正极材料研究进展

Li-Ni-Mn-O正极材料由于具有比容量高、资源丰富、价格便宜、污染少等优点,而被视为最具发展潜力的锂离子电池的正极材料之一,近年来受到广泛关注。综述锂离子电池正极材料Li-Ni-Mn-O的研究进展,阐述其结构特征、制备方法及电化学性能。指出这些材料目前存在的主要问题并介绍解决方法,最后指出Li-Ni-Mn-O正极材料的发展前景和今后的研究方向。     

高能量密度锂离子电池层状锰基正极材料研究进展

层状锰基材料Li[Li_x（MnM）_1-x]O₂（M=Ni,Co,Cr,…）以高比容量成为最具应用前景的正极体系之一,近年来成为研究热点而倍受关注,尤其借助原位测试分析等先进表征手段,对Li[Li_x（MnM）_1-x]O₂的结构及其高容量获取机理的研究取得显著进展.本文概括介绍了高能量密度层状正极材料的结构与充放电机理,重点针对其目前依然存在的问题,详细归纳了Li[Li_x（MnM）_1-x]O₂正极材料充放电循环过程中电压衰减机理、界面/表面特征以及性能改善的研究新进展,而且对高能量密度层状正极材料的未来研究方向也进行了探讨.     

锂硫电池过渡金属磷化物复合正极材料研究概述

低碳、环保、高效是21世纪社会发展的主旋律。原材料廉价易得的锂硫(Li-S)电池因其超高能量密度(2 500 Wh·kg^-1)而受到能源转化与储备设备研究者的瞩目。然而,锂硫电池绝缘的活性物质与循环过程中不可避免的穿梭效应导致其反应动力学缓慢,进而造成包括循环倍率能力较差与库伦效率低下在内的诸多问题。研究人员现已发现了具有良好电导率且对多硫化物(LiPSs)具有吸附转化双重能力的过渡金属磷化物(TMPs)。本文将重点介绍运用在锂硫电池正极的不同过渡金属磷化物材料的设计合成方法与电化学性能提升研究相关进展,并对该类材料的未来发展进行展望。     

锂离子电池正极材料LiMn2O4的研究现状

尖晶石相LiMn2O4具有价格低、无毒、制备简单等特点,因此有着很好的应用前景,被看作最有可能成为新一代商用锂离子电池的正极材料。文章简要介绍了锂离子电池正极材料LiMn2O4的研究现状,主要包括材料的各种制备技术、当前LiMn2O4材料研究存在的主要问题及抑制其容量衰减的解决方案。     

锂离子电池正极材料LiMn2O4

阐述了近年来LiMn2O4材料在结构、合成和循环性能的研究情况。在结构上,论述了LiMn2O4作为正极材料的理论基础和其在充放电过程中的结构变化。在合成上,论述了合成方法和原材料对性能的影响。在循环性能上,论述了体相掺杂和表面相掺杂两种改善循环性能的方法。     

锂离子电池正极材料LiCoO2和LiNiO2的研究进展

综述了锂离子电池正极材料的研究和进展，对LiCoO2和LiNiO2的特点，合成方法进行了详细的介绍。     

锂离子电池正极材料热稳定性研究进展

综述了锂离子电池正极材料热稳定性的研究现状及其进展。针对正极材料LiCoO_2,LiNiO_2,LiMn_2O_4及其衍生物的热稳定性,众多研究者提出了不同的反应机理,认为正极材料的热稳定性与颗粒大小、晶体结构、充/放电状态、脱锂程度及电解质性质等因素有关。可以利用掺杂技术、涂层技术及优化合成条件等手段来改善正极材料的热稳定性。