锂离子电池关键材料的现状与发展

1锂离子电池正极材料嵌锂化合物正极材料是锂离子电池的重要组成部分。正极材料在锂离子电池中占有较大比例(正负极材料的质量比例为31～41),因此正极材料的性能将很大程度地影响电池的性能,其成本也直接决定电池成本高低。目前正极材料的研究主要集中于氧化锂钴、氧化锂镍等电极材料,与此同时,一些新型正极材料(包括导电高聚物正极材料)的兴起也为锂离子电池正极材料的发展注入了新活力,寻找开发具有高电压、高比容量和良好循环性能的锂离子电池正极材料新体系是本领域重要研究内容。1.1LiCoO2正极材料LiCoO2具有三种物相,即α-NaFeO2…     

锂离子电池正极材料尖晶石型LiMn2O4的掺杂改性研究

尖晶石型锰酸锂是最有希望替代LiCoO2、LiNiO2成为锂离子电池正极的材料.根据掺杂元素的性质从阴离子掺杂、阳离子掺杂和复合掺杂几个方面综述了近年来锂离子电池正极材料尖晶石型LiMn2O4的掺杂改性的研究成果,并对该材料的未来发展进行了展望.     

尖晶石LiMn2O4的合成和电化学性能研究

采用高温固相反应法合成具有尖晶石结构的锂离子二次电池正极材料LiMn2O4,进行稀土元素La的掺杂修饰,形成复合氧化物LiMn2-xLaxO4.对材料进行XRD、FESEM、循环伏安、充放电等测试.实验结果表明,合成的材料具有比较标准的尖晶石结构,La元素掺入可以起到扩展锂离子脱嵌通道和稳定材料骨架结构的作用,更加有利于锂离子的迁移,从而有效提高了LiMn2O4的电化学可逆性和循环稳定性.     

锂离子二次电池固体电解质材料发展现状及展望

简述了锂离子二次电池的发展、组成及工作原理。重点介绍了锂离子二次电池中聚合物电解质分类,导电原理、性能以及发展方向。作为新型锂离子电池的电解质材料,聚合物电解质的性能较液体电解质有更大的发展潜力。     

聚合物锂二次电池

由于离子导电聚合物及电子导电聚合物中方便地获得，因此由其组成的聚合物二次电池引 人们的广泛兴趣。介绍了用于聚合物锂二次电池的正极材料及固体聚电解质的一些最近报道。     

尖晶石材料LiMn2O4的研究现状及展望

综述了近年来有关锂离子电池正极材料LiMn2O4的合成与性能研究进展,重点讨论了LiMn2O4材料掺杂以及改性的最新研究现状,分析了该类材料的研究内容以及发展方向.     

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。     

锂硫电池柔性正极材料研究进展

随着化石能源的日渐枯竭、能源危机和环境问题的日益突出,开发环境友好的二次电池能源体系迫在眉睫。锂硫电池作为一种新型的储能电池,其理论比容量高达1 675 mAh/g,质量密度可达2 600 Wh/kg,且原材料来源广、成本低等优点,使得其有望代替锂离子电池成为下一代理想的能源电池。近年来,可穿戴电子设备、智能纺织品的出现,对储能电池提出了更高的要求—柔性,因此开发柔性锂硫电池已经成为研究热点。作为锂硫电池的重要组成部分,柔性正极材料的研究和制备对柔性锂硫电池系统的开发至关重要。从锂硫电池柔性正极基体材料入手,对碳材料、导电聚合物材料和新兴的MOF材料等3个方面进行了分类总结,详细阐述了各自制备方法及对柔性正极性能影响。碳材料高的导电性和多孔结构设计、导电聚合物和MOF材料对多硫化物优异的化学吸附作用,均有助于抑制多硫化物的"穿梭效应",提升柔性锂硫电池的长循环电化学稳定性能。最后分析了现有锂硫电池柔性正极材料存在的缺陷与问题,对未来发展方向做出了展望。这将为开发新型的锂硫电池用柔性正极材料提供指导,同时为其它二次电池柔性正极材料开发过程中的共性问题提供实验和理论依据。     

锂离子电池正极材料LiNi-x-yCoxMnyO2的研究现状

正极材料对锂离子电池的性能和价格具有决定性的作用，对正极材料的研究一直是锂离子电池研究中的热点。主要对一类新型正极材料LiNi-x-yCoxMnyO2的国内外研究现状进行了综述，并比较了不同合成方法对其电化学性能的影响，最后对这类正极材料的研究给予了展望。     

导电聚合物在锂离子二次电池电极材料改性方面的应用

导电聚合物具有较高的电导率、较短的离子交换路径、出色的电化学行为,在化学电源领域占有独特的地位。近年来,诸多研究显示,导电聚合物包覆后的锂离子电池电极材料展示出优良的电化学性能,这方面的研究一直在电极材料改性研究领域备受关注。文章主要介绍了（聚吡咯和聚苯胺）对锂离子二次电池电极材料的改性,研究发现,通过导电聚合物的改性,电极材料的比容量以及循环寿命都得到了大幅度提高。     

尖晶石LiMn2O4的掺杂研究进展

相对LiCoO2来说，价廉、低毒的尖晶石LiMn2O4作为高能锂离子电池最有潜力的正极材料已经成为市场研究的热点。但是，在充放电过程中其结构的不稳定制约了它的应用前景。为了得到结构稳定的尖晶石，许多研究小组通过掺杂其它元素来改性LiMn2O4。综述了近几年来在这方面的研究进展。     

锂离子电池正极材料LiMn2O4的改性研究

分别采用过渡元素掺杂和不同聚合物(聚丙烯晴和聚噻吩)包覆的方法对锂离子电池用正极材料LiMn2O4进行改性,研究了改性前后LiMn2O4的电化学性能.结果表明采用掺杂改性和聚合物包覆改性都可以提高LiMn2O4的电化学性能,减缓容量衰减.但单纯用一种方法改性效果都不理想,而将两种方法结合起来使用则不仅能有效地阻止电池在室温下的容量衰减(在前60个循环中,改性前电池的放电容量从119.1mAh/g下降到99.6mAh/g,平均每个循环的容量衰减率为0.27%,经Cr元素掺杂再用聚丙烯腈包覆后电池的放电容量从94.6mAh/g下降到91.8mAh/g,平均每个循环的容量衰减率为0.05%),而且使电池在高温下(60oC)也有很好的循环性能.     

Electrochemical Performance of Surface-Modified LiMn2O4 Prepared by a Melting Impregnation Method

The surface of as-prepared LiMn2O4 was modified with ZnO, Al2O3, CoO and LiCoO2 using a simple nitrate melting impregnation method. Transmission electron microscopy （TEM） studies indicated that oxide nano- particles in the range of 10～50 nm are coated on the surface of the spinel. The surface modified samples show better capacity retention than the unmodified LiMn2O4 spinel at both room temperature and 55℃. Among these samples, the ZnO-modified LiMn2O4 shows the best combination of a high capacity and a low capacity fading rate of 0.036% per cycle at room temperature and 0.064% per cycle at 55℃. The improvement for surface modified LiMn2O4 can be attributed to the inhibition of Mn dissolution and O losses on the surface.     

Nanomaterials for lithium-ion rechargeable batteries

In lithium-ion batteries, nanocrystalline intermetallic alloys, nanosized composite materials, carbon nanotubes, and nanosized transition-metal oxides are all promising new anode materials, while nanosized LiCoO2, LiFePO4, LiMn2O4, and LiMn2O4 show higher capacity and better cycle life as cathode materials than their usual larger-particle equivalents. The addition of nanosized metal-oxide powders to polymer electrolyte improves the performance of the polymer electrolyte for all solid-state lithium rechargeable batteries. To meet the challenge of global warming, a new generation of lithium rechargeable batteries with excellent safety, reliability, and cycling life is needed, i.e., not only for applications in consumer electronics, but especially for clean energy storage and for use in hybrid electric vehicles and aerospace. Nanomaterials and nanotechnologies can lead to a new generation of lithium secondary batteries. The aim of this paper is to review the recent developments on nanomaterials and nanotechniques used for anode, cathode, and electrolyte materials, the impact of nanomaterials on the performance of lithium batteries, and the modes of action of the nanomaterials in lithium rechargeable batteries.     

锂离子电池球形正极材料的研究进展

球形化可以提高锂离子正极材料的压实密度、体积比容量并改善其加工性能和极片的质量。简要介绍了球形材料的特点,综述了球形LiCoO2、LiNixM1-xO2、LiMn2O4、LiFePO4等的制备及其性能,展望了球形正极材料的应用前景。     

S掺杂LiMn2O4尖晶石的合成与性能

分别用溶胶-凝胶法和固相法合成了锂离子电池正极材料LiMn2O4-xSx,在掺S量x＞0.04时,两种方法都不能获得纯的立方尖晶石相.LiMn2O4-xSx电化学性能测试结果表明,S掺杂对LiMn2O4的4V区性能没有明显的改善,但是在3V区具有良好的循环性能,30次循环后容量不但没有衰减而且有一定的增加.S掺杂对LiMn2O4在3V区的改善作用为扩大材料的工作电压范围、提高材料的初始容量提供了一条可能的途径.     

锂离子电池及相关材料进展

新能源技术对人类社会未来可持续发展至关重要,锂离子电池可望大规模应用于电动汽车和太阳能、风能等清洁电能的储存。电动汽车电池还面临重量、体积、寿命、安全、成本和系统可靠性等诸方面的挑战。评述了钴酸锂、锰酸锂、三元材料和磷酸铁锂等正极材料;石墨、钛酸锂等负极材料;电解质材料和隔膜材料等的研究和应用,重点介绍了正极材料的掺杂和表面修饰改性技术。并对电池技术的进步和新一代锂离子电池应用于电动车辆和智能电网的前景进行了展望。     

锰酸锂改性及其电化学性能研究

以多壁碳纳米管(Multi-walled carbon nanotubes,MWCNTs)为添加相,对锰酸锂进行电化学性能改进,采用扫描电子显微镜对其进行观察,发现掺入的多壁碳纳米管均匀分布在锰酸锂颗粒表面。以改性后的锰酸锂为主要材料制成纽扣电池,采用交流阻抗及恒电流充放电等技术进行检测。结果表明,掺入1%MWCNTs后LiMn2O4的初始放电容量由改性前的123mAh/g下降到改性后的117mAh/g,在25℃经10次循环后容量保持率为97%,明显高于未掺入的91%。与未掺杂的LiMn2O4相比,虽然掺C或掺CNTs都使初始充放电容量有所降低,但是其循环性能明显提高。     

以Mn_3O_4为前驱体的LiMn_2O_4及其电化学性能

对传统的固相反应进行了改进,以控制结晶法合成出来的Ｍｎ３Ｏ４为前驱体,和ＬｉＯＨ混合煅烧,制备出锂离子电池正极活性材料尖晶石ＬｉＭｎ２Ｏ４。对由此方法得到的尖晶石ＬｉＭｎ２Ｏ４的结构和电化学性能进行了研究．通过Ｘ光衍射和扫描电镜分析表明,该材料为纯相尖晶石ＬｉＭｎ２Ｏ４,不含其它杂质相,而且晶粒大小比较均匀;通过电化学性能测试表明,该尖晶石ＬｉＭｎ２Ｏ４具有良好的电化学性能：其首次放电比容量为１２８ｍＡｈ／ｇ,经过１０次充放电循环后,其放电比容量仍有 １２４ｍＡｈ／ｇ．     

Influences of Sintering Process of Sprayed Precursors on the Structure and Electrochemical Properties of LiMn2O4 Cathode Material

Well-defined spinel LiMn2O4 powders were synthesized via sintering a precursor, which was prepared by spraydrying method. The effects of sintering process on the structure and electrochemical properties of LiMn2O4 were discussed. It was found that a single sintering could not synthesize a pure LiMn2O4 compound, while two-step sintering procedure consisting of decomposing sprayed precursors at 350℃ and further sintering at an elevated temperature leads to the formation of a single-phased LiMn2O4 with homogeneous particle size distribution. As compared to that sintered in air, the two-step sintered LiMn2O4 in oxygen shows tighter structure and more uniform particle size, as well as better electrochemical properties. It delivers an initial discharge capacity of 131 mAh·g^-1 （1/10C）, and still has excellent cycling stability at higher rate （1/5C）.