高镍三元锂电正极材料的掺杂改性研究进展

文章对锂离子电池三元正极材料的现状做了简要的介绍,论述了近年来高镍三元材料掺杂改性的各项研究成果,并对相关的研究进行总结概括。     

锂离子电池正极材料超声强化水洗过程研究

针对高镍三元锂离子电池正极材料的降碱处理方式主要局限于去离子水洗涤且清洗效果不佳的问题，提出了一种超声强化水洗处理高镍三元锂离子电池正极材料的新方法。以LiNi_0.8Co_0.15Al_0.05O₂（NCA）为研究对象，去离子水为溶剂，通过正交试验探讨了超声强化水洗对高镍三元锂离子电池正极材料进行降碱处理的影响因素，并就单一固含量因素影响与简单去离子水洗涤进行对比。采用pH测定、粒度分析、SEM、电化学性能测试等手段进行分析，研究了固含量、搅拌时间、超声时间、超声频率、超声功率等对高镍三元锂离子电池正极材料降碱效果的影响。研究结果表明：在固含量10%、搅拌时间更均匀的情况下，颗粒表面形貌无明显影响，材料电化学性能提高。实际工业生产过程中水洗的固含量为40%更为合适。     

锂离子电池用高镍单晶正极材料的研究进展

高镍单晶正极材料(镍含量超过80%)因其高比容量、低成本、高安全性,成为最有潜力的锂离子电池正极材料之一。文章阐述了高镍单晶正极材料的稳定性机理,并总结了近几年来锂离子电池用高镍单晶正极材料的研究进展。     

石榴石型全固态锂离子电池复合正极研究进展

全固态锂离子电池具有高能量密度、长循环寿命和高安全性等优点,是当前的研究热点。固态电解质是全固态电池的核心组件,石榴石型固态电解质被认为是体型全固态锂离子电池理想的电解质材料。基于石榴石固态电解质构筑复合正极,解决固态电解质与正极材料、电解质层与复合正极层的固–固界面问题,是提高电池性能的关键。详述了石榴石电解质基复合正极构筑以及与电解质间界面修饰的研究进展,并展望了石榴石型全固态锂离子电池的复合正极构筑及界面修饰的发展方向。     

高比能量富镍三元正极材料的研究进展

便携式电子设备在人类社会中发挥着越来越重要的作用,对高能量密度的电池的研发和性能研究更加迫切。层状富镍三元材料作为具有较高应用前景的高能量密度锂离子电池正极材料受到诸多关注。本文从富镍三元正极材料的结构和协同机理两方面介绍了电极材料的性质,从其失效机理着手介绍了其存在的相关问题,从材料的改性和结构调控等方面介绍富镍三元正极材料的研究进展。最后在此基础上对未来富镍三元正极材料的研究及其应用发展做出展望。     

锂离子电池三元正极材料的研究进展

锂离子电池由于其优良的性能而应用范围广泛,因此追求性能更优异的锂离子电池一直是近年来的研究热点。而锂离子电池正极材料是锂离子电池的重要组成部分,所以研发具有高性能的锂离子电池正极材料是当务之急。锂离子电池三元正极材料综合了单一组分的优点,比一元正极材料性能更加优异,是一种具有发展前景的正极材料。对锂离子电池三元正极材料的种类、制备方法及研究方向进行了综述,并对其发展趋势进行了分析和展望。     

高镍三元正极材料镍钴铝的掺杂改性研究进展

高镍三元正极材料镍钴铝（NCA）因具有较高的能量密度及工作电压、成本低、环境友好等优点极有可能成为下一代广泛应用的锂离子电池正极材料之一。然而镍含量的提高导致材料结构不稳定、循环性能和倍率性能降低,限制了其进一步发展。主要从锂位、过渡金属位、氧位掺杂及复合共掺杂4个方面综述了不同位置离子掺杂的改性机理。大量研究结果表明,通过复合共掺杂方式进行改性,能够结合单离子掺杂的优点有效提升镍钴铝正极材料的电化学性能。     

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。     

可充镁离子电池研究发展现状

与锂离子电池相比，可充镁离子电池因能量密度高、价格低廉，使用及操作安全以及环境友好等性能而得到了广泛关注，可充镁离子电池在大负荷储能方面具有十分广泛的用途和良好的发展前景。目前，可充镁离子电池的电解液与电极材料的相互兼容性还没有达到较为理想的状态，因此，开发高稳定正极材料和宽电压窗口及无钝化电解质是促进可充镁离子电池产业化应用的关键。该文归纳分析了国内外可充镁离子电池的研究发展现状，详细综述了目前两大研究热点正极材料和电解质，对存在的问题和发展方向进行了总结和展望。     

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。     

废旧三元锂离子电池回收技术研究新进展

随着锂离子电池产业的发展，退役三元锂离子电池带来的环境污染和资源浪费问题日益严重。数量庞大的废旧三元锂电池材料蕴含丰富的锂、镍、钴等有价元素，潜在资源量巨大，回收经济价值高，系统地开展废旧三元锂电池材料的回收及再生技术，将有助于防治废旧电池污染、缓解镍钴锂资源短缺压力，促进我国锂电池产业的良性发展。本文介绍了废旧三元锂离子电池中正极、负极材料、电解液回收的研究现状，主要包括正极材料的预处理、酸浸、碱浸出与材料再生、石墨和铜箔回收、电解液回收，着重介绍现阶段材料的制备方法和工艺，简要比较了各种工艺路线的优缺点，探讨了当前废旧三元锂离子电池回收存在的关键共性问题，并提出绿色环保、短流程、低成本、自动化的废旧三元锂离子电池回收利用发展思路。     

不同钴含量对三元正极材料性能的影响研究

随着新能源汽车和锂离子电池的普及和推广,钴的需求量逐渐增大,降低动力三元正极材料中钴元素的含量,成为新能源产业链所有公司的当务之急。通过对NCM622三元正极材料中不同钴元素的含量进行实验探索,在最佳实验条件下,分别合成NCM60/20/20、NCM60/15/25、NCM60/10/30、NCM60/05/35 4种正极材料,并对三元正极材料的SEM、XRD、首次放电容量、首次放电效率、倍率性能、循环性能及直流阻抗（DCR）增长等性能指标进行分析,探索钴元素含量对三元正极材料和锂离子电池的影响。实验发现,钴元素物质的量分数由20%降低至5%,材料的首次放电容量由178 mA·h/g降低至165 mA·h/g,50圈循环保持率由96%降低至88%,DCR由10%增长至20%,当钴元素物质的量分数低于10%时,性能衰减更为明显。     

富镍锂离子电池三元材料NCM的研究进展

锂离子电池作为新能源电池符合时代要求，具有良好的应用前景。电池容量、倍率性能与循环性能是电池性能的重要评价指标，在选取高能量密度电极材料的同时要充分考虑电池结构稳定性及其安全性能，三元材料基于这种思路进行设计。目前，针对电池中锂离子导通率与结构不可逆坍塌问题，通过包覆涂层、离子掺杂等手段改善锂离子电池性能已经常态化，实际需求要求有更有效的改性方法。因此，本文综述了富镍锂离子电池三元材料LiNi_0.4Co_0.2Mn_0.4O₂（NCM424）、LiNi_0.5Co_0.2Mn_0.3O₂(NCM523)、LiNi_0.6Co_0.2Mn_0.2O₂(NCM622)和LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂(NCM811)的研究现状与发展导向，认为简单的单一材料改性已遇到瓶颈，改性方法复合、设计材料多元结构是提升电池性能的一大发展方向；从改性材料的合成和运行路径入手，研究分子水平上的作用机制，建立统一理论模型，通过计算模拟手段设计电极结构，实现锂离子电池突破性的发展。     

全固态锂离子电池硫化物电解质的研究进展

目前,锂离子电池已经广泛地应用于交通、通讯、便携式电子产品及电动工具等领域。传统的锂离子电池采用液体电解液,存在易挥发、易泄漏、抗冲击性能差等缺点,存在安全隐患。全固态电解质具有热稳定性高、循环寿命长、抗震动性能好等优点,是锂离子电池取代液体电解液的一种理想替代方案。硫化物电解质体系具有离子导电率高、制备简便、电化学窗口宽等优点,已经成为全固态锂离子电池的研究热点。综述了全固态锂电池Li₂S-P₂S₅基电解质的最新研究进展,总结了各种性能改进方法,并对其应用前景做了展望。     

氧化铝包覆锂离子电池正极材料的研究进展

锂离子电池正极材料的性能是锂电池技术发展的瓶颈。近年来,为了提高锂离子电池正极材料的循环寿命、热稳定性和倍率性能等,三氧化二铝涂覆正极材料已经被广泛研究。所讨论的三氧化二铝涂层分为粗糙涂层、超薄涂层和厚涂层。简要论述了三氧化二铝表面涂层改善正极材料的作用,如氟化氢清除剂、物理保护屏障、提高锂离子扩散速率、提升正极材料的热稳定性能、与六氟磷酸锂(LiPF₆)反应生成二氟磷酸锂(LiPO₂F₂)和抑制JahnTeller效应等。介绍表面改性的方法,包括浸渍法、沉淀法、干法包覆、溅射法和原子层沉积法等,以及其对锂离子电池正极材料钴酸锂(LiCoO₂)、锰酸锂(LiMn₂O₄)、磷酸铁锂(LiFePO₄)及三元材料(Li-Ni-Co-Mn-O)的影响。最后,展望了三氧化二铝表面包覆和原子层沉积技术的发展前景。     

锂离子电池安全材料的研究进展

锂离子电池因其清洁、充放电快、高能量密度等优点广泛应用于电动汽车。最近,电动汽车起火、爆炸事故引起人们对锂离子电池安全性的担忧。针对锂离子电池电解液易燃、易爆、易泄漏等安全问题,本文综述了电解液中加入阻燃剂磷酸酯、离子液体、氢氟醚的最新研究进展及其优缺点。电池如果在过充危险状况下会造成热积累,进而引发电池内部一系列危险副反应。本文还总结了氧化还原保护和电聚合保护两种措施来避免电池过度充电的研究进展。由于锂电池发生危险事故前内部会有一个热积累过程以及随着电池内部温度上升隔膜难以保持其力学性能,本文分别从热响应开关正极材料和安全隔膜两部分阐述了近年来锂离子电池内部热积累的应对策略,以期为最终解决锂离子电池的安全问题指明方向。     

Additives-containing functional electrolytes for suppressing electrolyte decomposition in lithium-ion batteries

Several olefinic compounds such as vinyl acetate, divinyl adipate and allyl methyl carbonate were studied as additives for propylene carbonate (PC)-based electrolytes in lithium-ion battery, which kind of electrolytes always exfoliate graphitic carbon and decompose drastically to liberate organic gas. Three kinds of graphitic carbons commonly used in lithium-ion batteries, namely, natural graphite, MCMB 6-28 and MCF were chosen to test the decomposition-suppressing ability of additives. The effects of the type of graphitic anodes and the structure of additives on the electrolyte decomposition have been investigated in the terms solid electrolyte interface (SEI) formation, which was characterized by cyclic voltammetry (CV), ac impedance, SEM, XPS analyses, and auger electron spectroscopy (AES). The electrochemical performance of the additives-containing electrolytes in combination with LiCoO₂ cathode and graphitic carbon anode was also tested in coin cells.     

高纯六氟磷酸锂晶体产业化制备工艺研究进展

六氟磷酸锂(LiPF6)为三方晶系白色晶体,是锂离子电池电解液的关键材料. 近年来随着新能源汽车的高速发展,锂离子电池及相应电解质盐(LiPF6)需求快速增长. LiPF6易潮解、热稳定性差、腐蚀性强,合成中需采用多种有毒且强腐蚀性的原料,操作需在无水无氧环境下进行,涉及多步高低温处理过程,开发一种可工业化的高纯电子级晶体制备工艺具有重大意义. 目前已有多家国内企业开发了规模化制备工艺,但仍有很大改进和提升空间. 本工作综述了LiPF6的主要合成方法和国内主要生产企业的工艺开发进展,为未来LiPF6生产工艺升级改造提供参考和指导. 对锂离子电池的市场需求、电解质在锂离子电池中的作用、LiPF6规模制备工艺及最新LiPF6项目增产、投产状况进行了论述和分析.     

新型锂盐双乙二酸硼酸锂的制备与性能

文章综述了近年来锂离子电池豹新型锂盐一双乙二酸硼酸锂（LiBOB）研究的成果。介绍了双乙二酸硼酸锂的合成方法、组成与结构、化学和电化学性能及其与结构的关系。并重点综述了LiBOB电解液的导电性研究,对负极材料、正极材料的稳定性研究,与其他锂盐在锂离子电池中混合使用的性能研究等。总结了LiBOB的优缺点,指出了其进一步的研究方向。