煅烧温度对高镍无钴LiNi0.90Mn0.10O2正极材料结构与电化学性能的影响

采用固相法在不同的煅烧温度下(725～825℃)合成了高镍无钴LiNi_0.90Mn_0.10O₂正极材料,并通过结构表征和电化学测试考察了煅烧温度对正极材料的结构和电化学性能的影响。结果表明,煅烧温度会改变材料的晶胞参数,在最佳煅烧温度775℃时所制得的正极材料Li⁺/Ni²⁺混排程度最低;该煅烧温度制备的样品首次放电比容量最高,同时倍率性能也表现最佳,并且在循环200圈后仍然保持着最高的放电比容量。     

锂离子电池高钴正极片中镍的测定

研究了锂离子电池高钴正极片中常量镍的测定。以酒石酸掩蔽铁、钙、镁等杂质,在pH=5.5~6.0时以丁二酮肟沉淀分离镍,用盐酸溶解沉淀,所得溶液蒸发至近干以破坏丁二酮肟;在pH=10的氨-氯化铵缓冲溶液中以过氧化氢氧化返溶得到的镍液中残留的钴,用EDTA滴定镍。方法的回收率为97.56%~101.92%,RSD为0.56%。     

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。     

B/Al/Zr协同策略改善高镍单晶正极材料高温稳定性

近年来,为了满足高能量密度锂离子电池(LIBs)的需求,单晶高镍Li Ni_0.89Co_0.06Mn_0.05O₂(NCM89)正极材料因其比容量高、成本低而受到越来越多的关注。然而,NCM89表面锂残留过多、高温循环性能不理想及热稳定性差限制了其进一步的商业化应用。为了解决NCM89正极在长循环过程中材料结构坍塌和电池容量损失的问题,提出了一种利用B/Al/Zr协同策略来改善NCM89电化学性能的方法,即将锂源、铝源、硼源和锆源充分混合后同前驱体Ni_0.89Co_0.06Mn_0.05(OH)₂煅烧,合成B/Al/Zr掺杂的NCM89正极材料。结果表明,B/Al/Zr协同的NCM89正极材料具有良好的循环稳定性,其中0.4%B/Al/Zr@NCM89正极在200次循环后放电比容量为131.6 m A·h/g,远高于原始NCM89(99.1 m A·h/g,容量保持率为45%)。体相中均匀掺杂的B/Al/Zr能有效减少锂...     

聚并苯/氧化铝双层包覆对高镍三元正极材料电化学性能的影响

通过表面包覆对锂离子电池正极材料-镍钴锰三元材料进行改性,提高其结构稳定性和界面稳定性。采用导电聚合物聚并苯(PAS)和金属氧化物Al₂O₃对KCl掺杂改性的LiNi_0.5Co_0.2Mn_0.3O₂(NCM523)进行双层包覆改性,以进一步提高其综合性能。通过XRD、SEM、TEM分析及电化学性能测试表明,包覆没有改变材料结构,包覆层改善了材料界面的电导率,阻止了电极活性材料表面的副反应,有利于提高锂离子电池的大倍率性能。     

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。     

层状钴基正极材料的改性研究

层状LiCoO2是目前商品化的主要正极材料,具有易于制备、较好的倍率性能以及放电电压平稳等优点,但其抗过充电性能和热稳定性差限制了其应用。详细阐述了国内外关于层状LiCoO2正极材料的改性研究进展,包括体相掺杂和表面包覆改性两种方法提高材料的抗过充电性能和热稳定性,并对体相掺杂和表面包覆层状LiCoO2正极材料电化学性能提高的机理进行了讨论。     

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。     

锂离子电池高电压正极材料镍锰酸锂的制备及电化学性能

微乳液法是锂离子电池正极材料的一种新型制备方法。通过将反应物原料配制成微乳液,然后加入沉淀剂H_2C_2O_4溶液,使反应在其水核内部比较温和地发生,有效地控制产物的尺寸和形貌,制备得到形貌均匀的径向纳米尺寸产物LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4正极材料。测试产物的电化学性能,结果显示:在0.5,10和20C倍率下,首次放电比容量分别为130.03,113.6和101.4m Ah g~(-1),经过100次循环后分别保持127.9,102.2和85.1m Ah g~(-1)的放电比容量,其容量保持率可达98.4%,89.9%和83.9%,说明这种形貌均匀的径向纳米尺寸能够极大地缩短电极反应中电子和锂离子的传输距离,并且其较大的比表面积可以为电极材料和电解液提供更大的接触面积,从而显著提高锂离子脱出和嵌入的速度,使电极材料表现出优异的电化学性能。     

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。     

改善镍锰基富锂层结构正极材料的电化学性能研究

作为正极材料,Li1. 2Ni0. 2Mn0. 6O2在低碳率下提供高放电容量,但在高碳率下提供低放电容量。充放电过程中存在较大的电位滞后,充放电曲线在充放电循环过程中发生变化。为了实现在高碳率和低碳率下的高放电容量,在高镍含量材料(Li/TM)中实现锂/过渡金属(Li/TM)比Li1. 2Ni0. 35Mn0. 45O2调整。结果表明:随着x的减小,放电容量先增大后减小,Li1. 2-xNi0. 35+(0. 35/0. 8) xMn0. 45+(0. 45/0. 8) xO2(x=0. 04),可以表示为Li1. 16Ni0. 37Mn0. 47O2,表现出最高的放电容量。据此,研究了锂离子电池的电化学性能Li1. 16Ni0. 37Mn0. 47O2与传统的富锂层结构正极材料,即Li1. 2Ni0. 2Mn0. 6O2。由此得出改变锂离子阴极材料成分的结论,Li1. 16Ni0. 37Mn0. 47O2缓解了富锂层状结构正极材料的低倍率性能、潜在迟滞、充放电曲线形状变化等缺点。     

可逆镁电池正极材料的研究进展

可逆镁电池是一种颇具潜力的"绿色动力"电池,寻找合适的正极材料一直是镁电池研究的难点。介绍了可逆镁电池正极材料的研究及发展情况,重点介绍了过渡金属硫化物、氧化物及有机物正极材料,以及新型正极材料Mg1.03Mn0.97SiO4等,探讨了当前存在的问题及研究的方向,并对其应用前景进行了展望。     

锂离子电池高容量层状正极材料研究进展

具有层状结构的正极材料是最具潜力的锂离子电池正极材料之一。但材料结构不稳定性,充放电过程中存在不可逆相变等缺陷是实际应用过程中亟待解决的问题。科学的认识层状正极材料的发展历程,系统的归纳其在发展过程中的主要科学问题是解决实际应用难题的关键。本文综述了当前层状正极材料两个研究热点——高镍层状正极材料及高电压层状钴酸锂的研究现状。对其改性策略和改性机制进行了系统归纳分析,对其未来发展进行展望。     

掺钴镍酸锂正极材料的研究进展

锂离子电池正极材料钴酸锂的价格昂贵,原料有限,污染性大,有毒性,以及其过充不安全性决定了它不可能在大容量和大功率电池中得到应用.掺钴镍酸锂材料具有较高的比容量,较低的成本,以及对环境无污染等优点成为替代锂离子电池正极材料钴酸锂的理想材料.综述了掺钴镍酸锂材料作为锂离子电池正极材料的制备方法、存在的问题以及解决的思路.同时对该正极材料的未来发展趋势做出了简要的预测.     

富镍三元正极材料LiNi_(0.8)Co_(0.1)Mn_(0.1)O_2的制备及电化学性能

Li Ni_(0.8)Co_(0.1)Mn_(0.1)O_2是一种高比容量锂离子电池正极材料。本文研究通过活性炭中孔道吸附钴、锰、镍盐的混合溶液的途径来制备纳米LiNi_(0.8)Co_(0.1)Mn_(0.1)O_2材料。XRD研究显示,600℃和800℃焙烧得到的材料相比,700℃下焙烧得到的材料具有低的阳离子混排程度,因而具有好的充放电性能,在0.2C电流下充放,该材料的首次比容量为188.3mAh g~(-1),50圈循环后,容量仍达140.9m Ah g~(-1),容量保持率为74.0%。