锂离子电池Li2MSiO4系正极材料研究进展

硅酸盐体系锂离子电池材料是新一代高性能锂离子电池正极材料选择之一,是值得研发的先进电池材料。综述了锂离子电池Li2MSiO4(M=Fe,Mn)系列正极材料的国内外最新研究进展。重点对该系列正极材料的合成方法、结构特点及电化学性能进行了总结和探讨。     

锂离子电池正极材料镍酸锂的合成

研究了锂离子正极材料镍酸锂（ＬｉＮｉＯ２）的合成条件,主要考查了原料Ｌｉ／Ｎｉ摩尔比、反应气氛、预处理工艺和热处理方式对产物的影响,是到了ＬｉＮｉＯ２的最佳合成条件：原料为ＬｉＯＨ．Ｈ２Ｏ和β－Ｎｉ（ＯＨ）２．Ｌｉ／Ｎｉ摩尔比为１．０５：１,反应气氛为氧气,预处理方式为混合球磨后压块成型,热处理方式为两次热处理,经Ｘ射线衍射分析,合成的镍酸锂为层状结构,经电化学测试,其具有优良的电化学性能。     

固相法制备锂离子电池正极材料LiNi0.80Co0.15Al0.05O2及其性能研究

利用球型Ni(OH)2、纳米Co3O4和Al(NO3)3,低温预烧结,固相合成高性能LiNi0.80Co0.15Al0.05O2正极材料.通过XRD,SEM对样品进行结构和形貌研究,采用TG对样品进行热分析,结果显示在空气气氛下,该固相合成的LiNi0.80Co0.15Al0.05O2材料具有良好的层状结构,反映层状结构的006/012和018/110两组峰分裂明显.CV测试结果显示,样品具有良好的氧化还原性.将样品制备成扣式电池进行充放电测试,540℃预烧结12 h,720℃烧结26 h样品表现出最佳电化学性.0.2 C倍率下,首次放电容量达到184.5 mAh/g,首次库伦效率为86.6%,测试结果高于传统固相法;1 C倍率充放电,首次放电容量为159.9 mAh/g,50次循环后容量保持率达到96%,样品具有良好的循环性能.     

锂离子电池正极材料磷酸铁锂的研究现状

LiFePO4正极材料具有原料来源广泛、比容量高、工作电压适中、循环性能好和电化学性能稳定等优点,被认为是下一代锂离子电池首选正极材料.介绍了LiFePO4的橄榄石型晶体结构及主要合成工艺,讨论了针对其缺点的改性研究,并对LiFePO4未来发展方向作了展望.     

溶胶-凝胶法制备锂离子电池正极材料LiNi0.05Mn1.95O3.95F0.05及其电化学性能

采用溶胶凝胶法合成了不同温度下的锂离子电池正极材料LiNi0.05Mn1.95O3.95F0.05.使用X射线衍射对合成材料的结构进行了表征.考察烧结温度对其结构及电化学性能的影响.随着烧结温度的升高,尖晶石型结构越来越完整,初始放电比容量增大,但循环性能却逐渐变差.在750℃T烧结温度12h得到了性能较好的LiNi0.05Mn1.95O3.95F0.05,首次放电比容量为109.7mAh/g,50次循环后,其放电比容量仍保持在101.6mAh/g,适合作为锂离子电池的正极材料.     

锂离子电池正极材料Li1+xV3O8合成及电化学性能的研究

利用液相沉淀法合成得到超细、粒径分布窄的球形V2O5,以该V2O5和LiOH*H2O为原料在较低温度下煅烧得到棒状Li1+xV3O8颗粒.采用XRD、SEM对样品的结构和形貌分别进行了表征.并在电压为1.8～3.8V范围,放电倍率为0.2C对制备的电极材料进行了电池性能测量.结果表明,采用比传统固相法低的温度和时间可以获得单斜晶系的纯相Li1+xV3O8.450℃合成的Li1+xV3O8首次放电比容量达到275mAh/g,550℃合成的Li1+xV3O8在循环15次后的比容量保持率为85%.     

锂离子电池三元复合阴极材料研究进展

具有α-NaFeO2层状结构复合过渡金属氧化物Li(Ni1-x-yMnx-Coy)O2是锂离子电池阴极材料的研究热点之一。对近几年锂离子电池Li(Ni1-x-yMnx-Coy)O2复合材料的发展近进行综述,探讨了三元材料及包覆、掺杂、改变过渡金属比例及对其性能的影响,指出了该类锂离子阴极材料的发展趋势。     

镍系锂离子电池正极材料的合成工艺及改性研究

通过分析镍系锂离子电池正极材料LiNiO2的结构特点和现阶段存在的问题,综述了近几年从合成方法和元素掺杂、表面修饰方面对镍系正极材料进行研究的概况,并从实用化角度讨论了其发展的方向.     

锂离子二次电池正极材料氧化锰锂的研究进展

综述了最近几年对于锂离子二次电池正极材料氧化锰锂的研究。研究的氧化锰锂材料主要有尖晶石结构的ＬｉＭＮ２Ｏ４、Ｌｉ４Ｍｎ５Ｏ９和Ｌｉ４Ｍｎ５Ｏ１２以及层状结构的ＬｉＭｎＯ２。对于ＬｉＭＮ２Ｏ４,通过引入适当的杂原子和采用新的溶胶－凝胶法制备复相 可以有效地克服Ｊａｈｎ－Ｔｅｌｌｅｒ效应所造成的容量衰减现象。Ｌｉ４Ｍｎ５Ｏ９display structure     

新一代高比能量锂离子电池富锂氧化物正极材料的研究进展

富锂氧化物xLi_2MnO_3·(1-x)LiMO_2(M为Co、Ni、Mn等)的比容量可达250~300mAh/g,是高比能量锂离子电池正极材料的首选之一。介绍了材料的晶体结构、嵌/脱锂机制和充放电过程中发生的结构相变,分析讨论了材料出现首次不可逆容量大、电压和容量衰减快、倍率性能和低温性能较差等问题的原因,阐述了材料的合成方法及改性技术,如表面包覆、离子掺杂、形貌和晶面调控以及合成层状相-尖晶石相共生结构的异质材料等。最后从基础研究和应用研究两个方面展望了富锂氧化物材料的发展前景。     

Electrosprayed polyaniline as cathode material for lithium secondary batteries

Doped polyaniline with LiPF₆ is electrosprayed onto aluminum foil using electrospinning technique, and evaluated as cathode active material for application in room-temperature lithium batteries. Doping level is characterized using FTIR and UV-vis spectroscopy. In FTIR Spectra, characteristic peaks of PANI are shifted to lower bands as a result of doping which indicates the effectiveness of doping. Doping level is also confirmed by UV-vis spectra. Surface morphology of the cathode is studied using scanning electron microscope. Electrochemical evaluation of the cell using electrosprayed PANI as cathode show good cycling properties. The cell delivers a high discharge value of 142.5 mAh/g which is about 100% of theoretical capacity, and the capacity is lowered during cycle and reached 61% of theoretical capacity after 50 cycles. The cell delivers a stable but lower discharge capacity at higher C-rates.     

Layered iron orthovanadate microrods as cathode for lithium ion batteries with enhanced cycle performance

Iron orthovanadate microrods with layered structure have been synthesized by a simple hydrothermal method. The composition and structure of the microrods were investigated by X-ray powder diffraction, thermogravimetric analysis, X-ray photoelectron spectroscopy, scanning electron microscopy and transmission electron microscopy. Electrochemical measurements indicated that the microrods maintained high capacity when used as lithium ion battery cathode. As-obtained iron orthovanadate microrods electrode exhibits a stable and reversible capacity of over 250 mAh g⁻¹ at 16 mA g⁻¹ between 1.6 V and 4.7 V after 15 cycles. Detailed investigations reveal that the layered structure may reduce the lithium ion diffusion path and be helpful for stable capacity.     

锂离子电池正极材料硫化聚丙烯腈的研究进展

用单质硫和聚丙烯腈进行硫化,可以制备具有电化学活性的导电高分子材料硫化聚丙烯腈.这种材料用作锂离子电池正极活性材料,可以获得较高的比容量和较长的循环寿命.本文综述了硫化聚丙烯腈的研究进展和可能的储锂机理,并提出了进一步改进性能的方法.     

锂离子电池正极材料LiFePO4的合成及电化学性能

固相反应法合成了新型锂离子电池正极材料LiFePO4,组装成电池后,室温下(23℃)初始比容量为110mAh/g.以蔗糖分解在LiFePO4电池材料的颗粒间覆碳的方法制备了改性的LiFePO4,对LiFePO4进行表面覆碳改性后其电化学性能包括比容量和充放电效率两方面都得到提高.覆碳后正极材料的初始比容量在室温下达到了140mAh/g,比覆碳前增加了30mAh/g,在循环20周后比容量仍维持在125mAh/g左右;覆碳后正极材料的平均充放电效率在23℃和50℃下分别为91%和93%.     

锂离子电池正极材料的研究进展

研究与开发新型的电池正极材料是锂离子电池研究中的一项重要内容．目前正极材料的研究主要集中于3种富锂的金属氧化物LiCoO2、LiNiO2和LiMn2O4。本文主要介绍了锂离子电池正极材料的合成方法,同时比较了几种不同电极材料的结构以及电化学性能,指出了其工作特点和存在问题,并对该领域的研究现状进行了简要的综述。本文还介绍了锂离子电池正极材料计算研究的进展。利用VASP软件包可计算形成能、相图、电压和材料的晶体结构参数及态密度等。     

Microstructure-optimized concentration-gradient NCM cathode for long-life Li-ion batteries

Herein, a comprehensive investigation of the effect of calcination temperature on the physicochemical properties of full-concentration-gradient Li[Ni_0.78Co_0.10Mn_0.12]O₂ (FCG NCM78) and the electrochemical performance of FCG NCM78 cathodes was conducted. The electrochemical performance of the FCG NCM78 cathode was significantly influenced by the physical properties of FCG NCM78, such as crystallinity, compositional gradient, and morphology. The crystallinity of FCG NCM78 increased with increasing calcination temperature; however, the compositional gradient and radial alignment of rod-shaped primary particles increasingly disappeared at calcination temperatures exceeding the optimal calcination temperature. FCG NCM78 calcined at the optimal calcination temperature retained the morphological texture of its precursor and demonstrated high crystallinity; the resulting cathode exhibited remarkable cycling stability, thereby retaining 86.3% of its initial capacity after 4000 cycles, and superior rate capability due to the availability of nearly straight diffusion paths for Li-ion transport across adjacent primary particles. In contrast, excessively coarsened FCG NCM78 cathode particles, which are obtained at high calcination temperatures, develop permanent microcracks during cycling, thereby facilitating severe structural damage of the cathode material by parasitic surface reactions and the rapid deterioration of the solid electrolyte interphase layer on the graphite anode surface due to the crossover of dissolved transition-metal ions. Therefore, for superior electrochemical performance, the physicochemical properties of FCG cathode materials should be carefully optimized by controlling the calcination process.     

二次锂电池NiS正极材料的制备及性能研究

以NiCl2.6H2O和硫代乙酰胺(TAA)为反应物,通过化学合成法成功制备了NiS正极材料。采用XRD和SEM对材料进行了表征。结果显示,合成的材料颗粒均匀,分散度高。通过充放电测试及循环伏安测试表征其电化学性能。在电流密度为0.1mA.cm-2,充放电区间1.0~3.5V时,该材料首次放电比容量为554mAh.g-1。     

层状锰酸锂正极材料的掺杂改性及性能

采用溶胶-凝胶法制备层状LiMnO2的正极材料，并对其进行不同比例的过渡元素钴镍镧铈掺杂改性。用XRD以及SEM对其进行物相和表面形貌的分析，同时用锂离子电池模具装配电池以及进行恒电流充放电、循环伏安等电化学测试，分析了掺杂元素对其电化学性能的影响。XRD分析结果表明所合成的锰酸锂材料呈斜方晶系，SEM形貌显示产物为明显的层状结构，循环充放电测试结果表明掺杂2％Ni2％Co6％Ce的层状锰酸锂正极材料的初次放电比容量为161．8mAh／g，循环稳定性较好：而掺杂了6％Co4％La的层状锰酸锂正极材料的初次放电容量为111．5mAh／g，表现了很好的电化学性能。     

锂离子电池斜方锰酸锂阴极材料的合成与表征

用一步固相法合成了斜方锰酸锂,对其进行了表征并确定了前驱体化合物烧结中的转变过程,以及相互化合间的烧结机制．结果表明,随着煅烧温度的升高,杂相减少,生长出主体相斜方锰酸锂．在700℃以上可以生成均一相的层状斜方类球状和棒状锰酸锂颗粒．两种颗粒的粒度分别为1～5μm和5～15μm．在充放电循环中,斜方锰酸锂结构易于向尖晶石结构转变．在2．5～4．5V范围内以20mA／g电流进行充放电循环,斜方锰酸锂的初始充电容量达到247mAh／g,放电容量为133mAh／g,50次循环后,容量保持率为92％．     

LiFePO_4/graphene锂离子电池复合正极材料的制备与性能

通过溶胶-凝胶烧结法制备了LiFePO4/graphene锂离子电池复合正极材料。采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、循环伏安(CV)以及各种电化学检测技术对合成材料的结构、形貌进行了表征。LiFePO4/graphene复合材料的表面上和其中的LiFePO4微小颗粒之间都有石墨烯,说明石墨烯与LiFePO4已很好地融合在一起,形成了具有三维空间结构的立体导电网络,大大地提高了复合材料的电子导电性能及减少了电荷转移电阻,从而充分发挥了活性材料的全部潜力。电化学测量表明LiFePO4/graphene的电化学性能比LiFePO4/C更好。LiFePO4/graphene具有较高的比容量和优良的大倍率性能,在0.1和5C电流充放时,LiFePO4/graphene的比容量分别为163.81和101.57 mAh/g,而LiFePO4/C仅为146.05和54.67mAh/g。LiFePO4/graphene也具有优良循环性能,0.5C循环100次,容量保持率为98.48%。