5V锂离子电池正极材料应用新希望——人造SEI膜

锂离子电池是目前大规模商业的能量密度最高的二次电池体系,但仍然无法满足下一代消费电子设备特别是电动汽车等对电池能量密度的要求。发展高能量密度的电池体系早已是大势所趋。电池的能量密度与放电电压成正比,因此,提高正极材料的放电电压有助于提高电池的能量密度。尖晶石结构的LiNi0.5     

锂离子电池正极材料改性研究进展

在高里程新能源动力汽车、电网储能以及5G通信的大背景下,高能量密度的锂离子电池成为了当下研究的热点。而正极材料的比容量大小将直接影响电池的能量密度,因此亟需对正极材料进行改性以改善其性能指标。综述了层状、尖晶石状、橄榄石状正极材料的结构特点及电化学性能,包括晶体结构、电子结构、循环稳定性、离子迁移速率及倍率能力等,比较了各类正极材料的优劣,并对常用的改性手段进行了相应总结。归纳了各类典型的正极材料存在的问题及其发展瓶颈,其中包括晶型变化、导电性能差、电压衰减、电解液侵蚀等,并分析了引起容量损失的因素,如高开路电压引起的电化学极化、材料组成元素的配比、电极/电解液界面的表面活性等。在此基础上,重点综述了近年来针对不同类型正极材料的改性研究进展,其中阴、阳离子掺杂,表面包覆有机物或无机物,特殊形貌设计,选择合适的电解液和黏结剂等手段能有效改善正极材料的比容量及结构稳定性。最后以现有的改性方法及电池体系为理论基础,对今后改性手段的发展趋势以及将正极材料应用于其他电池体系的可能性进行了展望。     

动力锂离子电池正极材料的研究评述

通过衡量锂离子电池正极材料的安全性,认为LiMn2O4和LiMPO4可以作为动力电池的正极材料,综述LiMn2O4和LiMPO4正极材料的研究现状,重点对各种材料的合成、结构和性能进行总结和探讨.从目前来看,LiMn2O4仍然是主流的动力电池正极材料,但从长远来看,LiMPO4特别是Li3V2(PO4)3是动力锂电池正极材料的发展趋势.     

5V锂离子电池尖晶石正极材料LiM0.5Mn1.5O4的研究评述

评述了锂离子电池锰酸锂正极材料的重要性，介绍了3d．过渡金属离子（Cr^3＋，Ni^2＋，Cu^2＋，Fe^3＋）掺杂在锰酸锂正极材料中的应用。研究了3d-过渡金属离子掺杂对锰酸锂正极材料结构和电化学性能的影响，并提出了其影响锂离子电池充放电和循环性能的机制。展望了3d-过渡金属离子掺杂在锂离子电池锰酸锂正极材料中的发展前景，并指出LiM0.5Mn1.5O4是非常有应用前景的5V锂离子电池正极材料。     

锂离子电池正极材料Li3V2(PO4)3的研究进展

Li3V2(PO4)3具有较高的能量密度、更好的电化学性能和热力学稳定性而成为潜在的、最有前途的锂离子电池正极材料。本文对Li3V2(PO4)3研究现状进行了全面介绍,综述了其电化学性能、微观结构、制备方法、改性研究以及其他研究,提出了目前研究中存在的问题,并就Li3V2(PO4)3作为锂离子电池正极材料的研究前景进行了展望。     

锂离子二次电池正极材料晶体结构与电化学性能

对比分析了锂离子电池的正极材料锂钻氧系、锂锰氧系、锂镍氧系材料以及目前颇具潜力的正极替代材料：含铁的聚阴离子化合物和高分子聚合物的微观晶体结构特征，讨论了由于材料晶体结构的差异产生的不同电化学性能提出了锂离子二次电池正极材料在结构上所必须具备的特征。     

一种新型的锂离子电池正极材料——LiFePO4

介绍了1种新型的锂离子电池正极活性材料LiFePO4并解释了材料的结构特征和电化学过程。LiFePO4具有较高的比容量和良好的循环稳定性等优良的电化学性能,但是目前还存在着制约容量释放的锂离子扩散系数小以及材料导电性能不太好等问题。在回顾该材料研究状态的基础上,说明了只要通过选取适当的制备工艺和进行合适的表面改性可以制备出具有优良电化学性能的LiFePO4粉体。这种粉体具有环境相容性、便宜以及资源丰富等诸多优点,是1种颇具潜力的锂离子电池正极替代材料。     

锂离子电池正极材料LiNiO_2的合成

介绍了以氢氧化锂和硝酸镍为原料,通过高温法合成氧化锂镍的方法,并讨论了合成条件对产物结构的影响。实验结果表明：反应温度、反应时间、反应气氛、Li／Ni摩尔比对产物结构有较大的影响,通过合成条件的优化得到了具有高结晶层状结构的LiNiO2。     

锂离子电池正极材料LiFePO4改性研究

介绍了LiFePO4正极材料的结构特点和反应机理,详细讨论了金属离子掺杂、碳包覆和控制活性材料的尺寸等改性研究对LiFePO4材料的电化学性能的影响.从而进一步优化高性能锂离子电池正极材料的改性过程,促进锂离子电池性能的改善.     

锂离子电池正极材料非计量氧化锂锰的缺陷模型

采用Ｐｅｃｈｉｎｉ法制成作为锂离子正极材料的氧化锂锰，通过对不同温度下制得样品的Ｍｎ和Ｌｉ的含量及价态分析，综合ＸＲＤ数据，提出了非计量氧化锂锰的缺陷模型，即缺金属模型（Ｌｉ１－ｘ□ｘ）＾８ａ（Ｍｎ（ＩＩＩ）ｐＭｎ（ＩＶ）ｑ□ｖ）＾１６ｄＯ４并探讨了该结构与其电化学性能的关系，当Ｌｉ的空位缺陷量ｘ≈０．３且Ｍｎ的空位缺陷量ｙ≈０．１时，制得材料的比容量达１２７．８ｍＡ．ｈ．ｇ＾－１。     

锂离子电池新型LiFeSO_4F正极材料的研究进展

与LiFePO_4材料相比,LiFeSO_4F正极材料理论上具有更稳定的结构、更高的电压平台和离子电导率,有望成为动力锂离子电池的热门正极材料,具有更好的应用前景。介绍了LiFeSO_4F正极材料的结构,综述了近年来LiFeSO_4F正极材料的合成及掺杂改性方面的研究进展,重点对LiFeSO_4F正极材料的制备方法和掺杂进行了总结和探讨,并对LiFeSO_4F正极材料的发展前景进行了展望。     

固相法合成锂离子电池正极材料Li2FeSiO4

以SiO2、Li2CO3与FeC2O4·2H2O为原料,利用固相法制备出锂离子电池正极材料Li2FeSiO4,并通过X射线衍射,扫描电镜对材料的结构和形貌进行了分析.结果表明,制备出的Li2FeSiO4正极材料,粒度为300～400nm,颗粒分散均匀.在电压1.5～4.8V,室温下用0.1C倍率恒电电流进行充放电测试,Li2FeSiO4正极材料首次充电容量为297mAh/g,放电容量接近170mAh/g,具有良好的电化学性能.     

锂离子电池新型正极材料LiFePO4的研究进展

橄榄石结构的LiFePO_4作为锂离子电池的一种新型正极材料,具有原料来源广泛、价格低廉、对环境友好、能量密度和理论容量高、放电电压稳定、热稳定性和循环性好等优点,是下一代锂离子电池正极材料有力的竞争者.本文介绍LiFePO_4正极材料的结构与性能以及存在的问题:综述制备LiFePO_4的各种方法,即固相合成和液相合成两类,比较各种方法的优缺点;探讨近年来国内外对于改善LiFePO_4电化学性能所进行的研究工作,并对其发展前景进行了展望.     

锂离子电池正极材料LiCoO_2的制备试验

通过以LiOH.H2O和Co2O3为反应原料,高温合成法制备LiCoO2粉体。实验分别考察了用高温制备LiCoO2的合成温度、反应时间、原料研磨时间,及Li、Co配比对合成LiCoO2的影响,确定了LiCoO2的合成条件。     

锂离子电池正极材料LiNi0.5Mn0.5O2的循环性能

采用共沉淀法可以制备出首次放电容量高达210 mA.h/g的LiNi0.5Mn0.5O2材料(2.8~4.5 V,电流密度30 mA/g),但材料循环性能受制备过程中的处理工艺影响很大,处理不严格将导致材料循环性能严重下降。围绕材料的循环性问题,对其机理进行了分析并在此基础上对制备工艺进行了进一步改善:分别从配锂方式,烧结过程中的升降温速率以及烧结的保温制度进行了系统研究。结果表明:采用改进配锂方式,缓慢升温速率(2℃/min),高低温结合的烧结制度和快速风冷工艺所制备的材料首次放电容量达到188 mA.h/g,30个循环后仍保持在174 mA.h/g,循环效率有了明显的提高。     

锂离子电池正极材料Li2FeSiO4/C的微波合成

采用高能球磨结合微波合成工艺,以Li2CO3、FeC2O4-2H2O、纳米SiO2和葡萄糖为原料合成锂离子电池正极材料Li2FeSiO4/C.利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和恒电流充放电测试等方法对该材料的结构、表观形貌及电化学性能进行表征.考察超导电碳黑的添加、微波处理时间以及微波加热温度等对Li2FeSiO4/C材料合成及其性能的影响.结果表明:以超导电碳黑为微波耦合剂,采用微波合成法在650 ℃下处理10 min可快速制备具有正交结构的Li2FeSiO4/C材料;获得的Li2FeSiO4/C材料颗粒细小均匀,具有较好的电化学性能;在60 ℃下以C/20对Li2FeSiO4/C材料进行充放电时,其首次放电容量为121.7 mA-h/g,10次循环后其放电容量仍保持为119.2 mA-h/g.     

锂离子电池正极材料LiCo0.3Ni0.7-xSrxO2的合成及其电化学性能

在空气气氛中合成了LiCo0.3Ni0.7-xSrxO2二元掺杂锂离子电池正极材料,研究了不同掺Sr2 量对材料的结构与电化学性能的影响,用XRD、SEM及电性能测试考察了材料的结构、形貌及其电化学性能.结果表明:Sr2 的掺入量对材料的结构与电化学性能影响较大,随着掺Sr2 量的增加,X射线衍射图中材料的特征峰向低角度飘移,晶胞参数a和c增大,晶胞体积增大; 电性能测试结果表明:适量的掺Sr2 有利于提高材料中Li 的扩散能力,抑制John-Teller效应,降低阳离子混排现象,提高材料的电化学稳定性,当x=0.003,LiCo0.3Ni0.697-Sr0.003O2显示出较优的电化学性能,首次放电容量为162mA·h·g-1,首次放电效率为90.6%; 40次循环后其放电容量仍为153mA·h·g-1,容量损失为7%,显示出较好的循环稳定性.     

钇掺杂LiFePO4锂离子电池正极材料的制备与性能

用固相法合成LiFe1-xYxPO4 (x=0, 0.01, 0.02, 0.03, 0.04)锂离子电池正极材料,采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、粉末比电阻法和充放电性能测试表征材料的晶体结构、微观形貌、电子电导率和电化学性能。结果表明,少量的钇掺杂并未改变材料的晶体结构,但改善了材料的微观结构,提高其电子电导率,改善可逆容量和电化学性能。在10 mA/g的电流密度下,LiFe0.97Y0.03PO4首次放电容量可达146.54 mAh/g。     

LiFePO4/C锂离子电池正极材料的电化学性能

以碳凝胶作为碳添加剂,采用固相法制备了复合型LiFePO4/C锂离子电池正极材料.研究了不同掺碳量对样品性能的影响.利用X射线衍射仪、扫描电镜和碳硫(质量分数)分析方法对所得样品的晶体结构、表面形貌、含碳量进行分析研究.结果表明:样品中的碳含量(质量分数)分别为0%、5%、10%、22%,所得样品均为单一的橄榄石型晶体结构,碳的加入使LiFePO4颗粒粒径减小.另外,碳分散于晶体颗粒之间,增强了颗粒之间的导电性.合成样品的电化学性能测试结果表明,掺碳后的LiFePO4放电比容量和循环性能都得到显著改善.其中,含碳量为22%的LiFePO4/C在0.1 C倍率下放电,首次放电容量达143.4 mA·h/g,充放电循环6次后电容量为142.7 mA·h/g,容量仅衰减0.7%.     

Al掺杂Li_2MnSiO_4锂离子电池正极材料的合成和电化学性能

以Li2SiO3、Mn(CH3COO)2.4H2O和Al(OH)3为原料,用传统高温固相合成法成功制备出Li2Al0.1Mn0.9SiO4锂离子电池正极材料。采用XRD、FESEM分析了正极材料的相组成、结构和形貌,利用电池测试仪测试了正极材料的电化学性能。研究结果表明,固相合成的产物主相为Li2Al0.1Mn0.9SiO4,同时存在少量的杂质,产物表面形貌为非球形颗粒,颗粒尺寸为100～500 nm。实验结果表明,Al掺杂后,正极材料的可逆容量和循环寿命都得到提高。正极材料电化学性能提高的机理在于Al掺杂稳定了Li2MnSiO4正极材料的结构。