锂离子电池富镍正极基础科学问题:晶粒形态及组装方式调控

晶粒辐射状组装的富镍正极具有较常规无序多晶更优的断裂韧性和Li+扩散速率，是快充长寿命锂离子电池理想的正极材料。近年来，部分研究者报道了系列富镍正极晶粒形态及组装方式调控研究进展，所开发的辐射状富镍正极性能优异，代表着全球顶尖水平，且相关技术应用于韩国电池巨头LG化学。然而，高度辐射状富镍正极材料的合成在国内尚处于起步阶段，且尚无合成辐射状富镍正极所需晶粒形态及组装方式调控的系统阐述。本文首先介绍富镍正极晶粒形态及组装方式调控的必要性；再综述了晶粒辐射状富镍正极所需前驱体沉淀结晶与其受控锂化的研究进展，并对沉淀及高温煅烧结晶调控晶粒形态及组装方式所涉及机制进行了分析，以期为国内相关专业人员开发高端富镍正极材料提供参考。     

锂离子电池正极材料的研究进展

综述了近年来发展起来的一些锂离子电池正极材料 ,主要包括嵌锂的层状LixMO2 结构和尖晶石型LixM2 O4 结构的过渡金属氧化物 (M =Co、Ni、Mn、Cr等 )。重点介绍了锂钴氧化物、锂镍氧化物、锂锰氧化物的性能、制备、结构以及改性方法等 ,并对纳米电极材料和其它正极材料的发展情况作了简介     

锂离子电池富锂正极材料xLi2MnO3·（1-x）LiMO2(M=Co,Fe,Ni1/2Mn1/2…)的研究进展

新一代固溶体富锂正极材料xLi2MnO3.(1-x)LiMO2(M=Co,Fe,Ni1/2Mn1/2…)具有高比容量、优秀的循环能力以及新的电化学充放电机制,可能被用做新型高比能量锂离子电池正极材料.本文介绍了富锂正极材料的结构、合成方法、电化学性能研究,探讨了影响其电化学性能的若干因素.并对其进行的各种改性研究进行了概述,分析总结了不同富锂正极材料所具有的特性和发展趋势.     

富锂正极材料Li1+x[Ni0.36Mn0.64]1-xO2的制备及电化学性能研究

采用氢氧化物共沉淀-高温固相焙烧法合成了富锂正极材料Li1+x[Ni0.36Mn0.64]1-xO2(x=0.12,0.15,0.18,0.2)。采用XRD表征其结构,SEM表征其形貌,恒电流充放电和循环伏安测试其电化学性能。其中,XRD结果表明各样品都具有α-NaFeO2型层状结构。结果表明:室温下以30mA/g的电流密度,在4.6~2.75V的电压范围内充放电,x=0.15的首次放电比容量为237.9mAh/g,经50次循环后容量保持率为98%。研究发现,层状富锂镍锰正极材料中的Li2MnO3组分在充放电过程中会逐渐向尖晶石相转变,这是容量衰减的主要原因。     

中国锂二次电池正极材料的发展趋势和产业特点

一、锂离子电池正极材料发展对锂离子电池而言,其主要构成材料包括电解液、隔离膜、正负极材料等。一般来说,在锂离子电池产品组成成分中,正极材料占据着最重要的地位,正极材料的好坏,直接决定了最终二次电池产品的性能指标。而正极材料在电池成本中所占比例可高达40%左右。目前正极材料中,以过渡金属氧化物所表现出的性能最佳,主要有层状盐结构的锂钴氧化物(LiCoO2)、层状盐结构的锂镍氧化物(LiNiO2)以及尖晶石型(LiMn2O4)和层状盐结构(LiMnO2)的锂锰氧化物。从合成工艺上控制材料结构的规整性和稳定性是获得比能量高、循环寿命长的锂…     

镍、锌和铬复合金属氧化物的电化学制备及对水溶液中硫的光电催化氧化

采用原子转移自由基聚合法,在碳纤维上接枝亚氨基二乙酸修饰的丙烯酸缩水甘油酯聚合物。采用电化学法分别制备了镍、锌和铬的二元和三元复合金属氢氧化物前驱体,经煅烧生成复合金属氧化物。采用傅里叶变换红外光谱,X射线衍射,扫描电子显微镜和电化学技术对材料的结构和形貌进行了表征。结果表明,此类镍、锌和铬复合金属氢氧化物具有高度晶层状水滑石结构。分别比较了层状复合金属氢氧化物和煅烧后的复合金属氧化物对水溶液中硫离子(S2-)的光电催化氧化,发现煅烧后的镍铬复合金属氧化物对水溶液中的S2-具有较好的光电催化效果。     

以Ni-Mn水滑石为前驱体制备LiNi_(0.5)Mn_(0.5)O_2及锂过量对其性能的影响

以共沉淀法制得的前驱体与LiOH混合,在空气中800℃烧结12h得层状结构正极材料LiNi0.5Mn0.5O2X射线衍射结果表明,前驱体为层状镍锰水滑石结构;各LiNi0.5Mn0.5O2样品结晶完整但均有少量Li2MnO3杂质,且锂过量25%还有不明杂质生成.扫描电镜分析表明:前驱体为多孔隙的蜂窝结构;随着掺锂量的增加,LiNi0.5Mn0.5O2样品团聚加剧.电化学测试结果表明:在2.5～4.5V范围内,锂过量10%所合成样品首次放电容量最高,达181.2mAh/g;锂过量20%所合成样品循环性能最好,首次放电容量为172.8mAh/g,循环30次容量保持率为97.7%.     

锂离子电池用富锂锰基正极材料掺杂改性研究进展

锂离子电池因具有能量密度高、循环寿命长、自放电率小和环境污染小等优点,目前成为能源设备领域使用占比最多的一类电化学储能电池.正极材料作为锂离子电池中Li+的主要提供者,其研发始终受到科技工作者的广泛关注.其中,富锂锰基正极材料具有高比容量、高电压和优异的高温性能等优点,被视为极具潜力的正极材料.然而,富锂锰基正极材料在工作中存在稳定性不好的问题,例如富锂锰材料在充放电循环过程中容易发生锂镍混排,导致层状结构坍塌,影响材料性能,进而使得此类正极材料的应用前景受限.因此,近些年研究者对富锂锰基正极材料进行大量改性研究,并获得优异的成果.在所有的改性方法中,离子掺杂改性由于其特殊的机理,成为改性方法中较佳的选择.目前,富锂锰基正极材料离子掺杂的主要形式包括阳离子掺杂、阴离子掺杂、聚阴离子掺杂和共掺杂.阳离子掺杂是现阶段最为常见的掺杂形式,其主要是在过渡金属位置进行掺杂,少部分在Li位进行掺杂.阳离子掺杂能够抑制过渡金属离子向锂层迁移,减缓尖晶石相生成,提高富锂锰基正极材料结构的稳定性.阴离子掺杂主要是弥补和替换充电过程中形成的氧空位,该方法能够抑制氧空位形成,提高正极材料的安全性和库伦效率.聚阴离子掺杂与阴离子掺杂相似,同样是在正极材料的氧位进行掺杂,由于聚阴离子与过渡金属的结合能更强,过渡金属迁移被抑制,层状结构更加稳固,材料性能显著提升.共掺杂是将阳离子和阴离子同时掺杂到正极材料中,该方法具备阴、阳离子单独掺杂时的效果,可以稳定层状结构,并能显著提高正极材料的循环稳定性,提高电池的循环能力.本文总结了富锂锰基正极材料的结构组成、反应机理以及自身存在的缺陷,重点讨论了阳离子掺杂、阴离子掺杂、聚阴离子掺杂和共掺杂等掺杂方法对富锂锰基正极材料性能的影响,分析了现阶段掺杂改性仍存在的问题并展望其未来研究方向,以期为制备稳定和高性能的富锂锰基正极材料提供参考.     

石墨烯/富锂三元正极复合材料的制备及电化学性能研究

通过水热法制备了石墨烯包覆量不同的石墨烯/富锂三元正极复合材料。采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜和电化学交流阻抗等对包覆后富锂三元正极复合材料的物相结构、形貌及电化学性能进行了研究。结果表明:石墨烯包覆量为2%(质量分数)时,包覆效果较好,石墨烯/富锂三元正极复合材料首次库仑效率为89.6%,比富锂三元正极材料提高了17.16%,放电比容量为226.41mAh/g,比原材料提高了21.38mAh/g;以0.5C循环100次后石墨烯/富锂三元正极复合材料放电比容量可保持在154mAh/g,容量保持率为88%,比富锂三元正极材料提高了5.3%;石墨烯/富锂三元正极复合材料阻抗为75Ω,比富锂三元正极材料阻抗低50Ω。     

喷雾干燥法制备富锂正极材料及其电化学性能

用喷雾干燥法制备Li_1.2Mn_0.54Ni_0.13Co_0.13O₂富锂正极材料并表征其结构、形貌以及电化学性能,研究了烧结温度对材料电化学性能的影响。结果表明：这种正极材料具有良好的层状结构,一次颗粒粒径为100 nm左右且分布均匀,样品的首次放电比容量为220.2 mAh/g,库伦效率为72.5%,18个循环后容量保持率为96.8%。电化学阻抗和循环伏安特性的测试结果表明,这种正极材料具有良好的电化学性能。     

Design for volume optimization of packaging for durable goods

In the literature, there are several authors arguing for the optimization of the packaging volume as an important factor in distribution efficiency. Within the context of packaging of durable goods, these authors present significant economic savings, usually illustrated by qualitative examples of redesigns. So far, these papers are limited to: (a) the economic aspect of volume (b) packaging for which the main functionality is distribution‐related, and (c) mostly qualitative empirical data. This current paper aims to contribute to this literature by: (a) arguing that volume is also a significant factor from an environmental perspective (b) including packaging for which the main functionality is marketing‐related, and (c) presenting quantitative data of over 1000 packed durable goods, covering consumer electronics, domestic appliances, toys, power tools and furniture. Several strategies for volume optimization are discussed in relation to different packaging functionalities. Copyright © 2011 John Wiley & Sons, Ltd.     

Chemical methods for searching for evidence of extra-terrestrial life

This paper describes the chemical concepts used for the purpose of detecting life in extra-terrestrial situations. These methods, developed initially within the oil industry, have been used to determine when life began on Earth and for investigating the Moon and Mars via space missions. In the case of Mars, the Viking missions led to the realization that we had meteorites from Mars on Earth. The study of Martian meteorites in the laboratory provides tantalizing clues for life on Mars in both the ancient and recent past. Meteorite analyses led to the launch of the Beagle 2 spacecraft, which was designed to prove that life-detection results obtained on Earth were authentic and not confused by terrestrial contamination. Some suggestions are made for future work.     

Optimum policy for warrants for and design of guardrails

An optimum policy for the warrants for and the design of guardrails based on benefit maximizing criteria is presented. It is shown that the strength, the number of classes of standards, and the location of guardrails should be determined simultaneously with due consideration for the nation-wide distribution of roadside dangers and the impact of colliding vehicles. Dynamic programming is used for optimization.     

船舶与集装箱用钢板预处理过程中所用磨料的对比

对船舶与集装箱用钢板涂装前预处理过程中，抛（喷）丸清理（除锈、刻蚀）用各种磨料的性质、磨料硬度与侵入性及耐久性（寿命）的关系、磨料的形状与清理效果的关系、磨料的粒度与覆盖率、冲击功的关系作了对比分析，提出了合理选用磨料的原则。