锂离子电池正极材料锂锰氧化物的固相合成研究进展

阐述了固相合成反应的原理，综述了锂锰氧化物的几种固相合成方法，并着重介绍了熔融渍法，多步加热法，机械化学法和微波化学法等在锂锰氧化物合成中的研究进展。     

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     

锂离子电池正极材料的研究进展

介绍了不同正极材料的结构，电化学性能，研究现状，探讨了影响正极材料电化学性能的若干因素，比较了不同粉体合成方法的优缺点，说明了软化学法在锂离子电池正极材料制备中的优越性。     

锂离子电池富锂锰基正极材料的研究进展

富锂锰基正极材料xLi2MnO3·(1-x)LiMO2具有高比容量(200~300mAh/g),能很好地满足锂电池在小型电子产品和电动汽车等领域的使用要求,是最具潜力的下一代动力锂离子电池正极材料。介绍了富锂锰基正极材料xLi2MnO3·(1-x)LiMO2的结构特征及其充放电机理;总结了这类材料的合成方法以及改性方法;揭示了该材料的研究现状和亟待解决的问题;并展望了其今后的发展方向。     

日本开发新型锂锰氧化物正极材料

日本产业技术综合研究所开发出锂离子电池用的新型锂锰氧化物正极材料。该材料是用钠化合物原料在低温熔融的盐中进行离子交换制成的，具有4V以上的高放电电压和高容量势能。其首次放电容量为168mAh/g，放电电能为606mWh／g，与目前广泛用于LIB的钴酸锂(LiCoO2)正极材料(容量：约160mAh／g，放电电能：约630mWh／g)相当。     

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.     

锂离子电池富锂锰基氧化物正极材料的制备及其性能

本研究以硝酸锰、硝酸镍、硝酸钴、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和碳酸钠为原料,通过化学共沉淀法结合微波化学快速水热合成法制备了富锂锰基正极材料Li_(1.2)Mn_(0.58)Ni_(0.18)Co_(0.04)O_2。对正极材料进行了包括电化学性能表征等测试其结构和形貌表征,研究结果表明采用此方法制备的富锂锰基层状复合氧化物正极材料Li_(1.2)Mn_(0.58)Ni_(0.18)Co_(0.04)O_2为空心结构,产物结晶性良好,粒径分布均匀,形貌规则,电化学活性高。在20mA/g下首次放电比容量为275.8mAh/g,在200mA/g下放电比容量为210mAh/g,40mA/g循环100次容量保持率高达91.8%。     

锂离子电池正极材料研究进展

锂离子电池(LIB)近年来受到了广泛的关注,与其他可充电电池相比,锂离子电池LIB具有更高的能量密度、功率和效率.正极作为LIB的关键部件,其特性会显著影响LIB的性能.本文分类综述了一些锂离子正极材料,包括一元、二元、三元金属锂氧化物和磷酸亚铁锂正极材料,并对其优缺点进行了介绍.此外,本文还对已商业化的正极材料物性数...     

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。     

锂离子电池正极材料LiMn2O4的合成及其电化学性能研究

以Li2CO3为Li源,化学MnO2(CMD)和电化学MnO2(EMD)为Mn源,以乙醇水混合物为分散介质,采用固相反应法合成了可充电锂离子电池正极材料LiMn2O4尖晶石,并采用XRD,BET,TEM和电化学测试对材料进行了表征。结果表明,750℃制备的样品呈良好的尖晶石结构,比表面积分别为4.8m^2/g和2.8m^2/g,产物的分布均匀,平均粒径为200nm。在0．4mA/cm^2(0.2-0.5C)和3．0－4．35V条件下恒流充放电,其首次放电容量大于110mAh/g ,效率大于90％,并具有较好的循环可逆性。考察 反应温度对材料比表面积的影响。     

Air- and Moisture Robust Surface Modification for Ni-Rich Layered Cathode Materials for Li-Ion Batteries

The mainstream of high-energy cathode development is focused on increasing the Ni-ratio in layered structured cathode materials. The increment of the Ni portion in the layered cathode material escalates not only the deliverable capacity but also the structural degradation. High-Ni layered cathodes are highly vulnerable to exposure to air that contains CO₂ and H₂O, forming problematic residual lithium compounds at the surface. In this work, a novel air- and moisture robust surface modification is reported for LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂ (NCM811) via the sol-gel coating method that selectively coats the internal surface area of the polycrystalline morphology secondary particles. Bare-, Li₂SnO₃-coated and LiCoO₂-coated NCM811 are exposed to different ambient environments (air, hot-air, and moisture-air) to systematically investigate the correlation between the internal/external coating morphology and performance degradations. The LiCoO₂-coated NCM811s exhibit high-capacity retention after exposure to all environments, due to the internal surface coating that prevents the penetration of harmful compounds into the polycrystalline NCM811. On the other hand, the Li₂SnO₃-coated NCM811s exposed to the ambient environments show gradual capacity fading, implying the occurrence of internal degradation. This paper highlights the impact of the internal degradation of polycrystalline NCM811 after environmental exposure and the correct coating mechanisms required to successfully prevent it.     

锂离子电池阴极材料Li_(1+x)Mn_2O_4的合成与特性

对Ｌｉ１＋ｘＭｎ２Ｏ４的合成性能进行了初步的探索。原材料采用分析纯Ｌｉ２ＣＯ３和电解二氧化锰，对原材料ＭｎＯ２进行热处理，使之成为ε相并排除结晶水。制备了四个系列的样品，其各自的ｘ含量、首次加热温度、再次加热温度、退火方式有所不同。对样品进行ＸＲＤ分析及电性能测试，说明了ＭｎＯ２中必须除去结晶水的原因，找到了最佳合成温度范围，确定了最佳性能时的ｘ值。     

MoS2 Passivated Multilayer Graphene Membranes for Li-Ion Extraction From Seawater

Abundant Li resources in the ocean are promising alternatives to refining ore, whose supplies are limited by the total amount and geopolitical imbalance of reserves in Earth's crust. Despite advances in Li⁺ extraction using porous membranes, they require screening other cations on a large scale due to the lack in precise control of pore size and inborn defects. Herein, MoS₂ nanoflakes on a multilayer graphene membrane (MFs-on-MGM) that possess ion channels comprising i) van der Waals interlayer gaps for optimal Li⁺ extraction and ii) negatively charged vertical inlets for cation attraction, are reported. Ion transport measurements across the membrane reveal ≈6- and 13-fold higher selectivity for Li⁺ compared to Na⁺ and Mg²⁺, respectively. Furthermore, continuous, stable Li⁺ extraction from seawater is demonstrated by integrating the membrane into a H₂ and Cl₂ evolution system, enabling more than 10⁴-fold decrease in the Na⁺ concentration and near-complete elimination of other cations.     

High-Capacity Spinel Cathode for Future Li-Ion Batteries Through Domain Engineering

正Spinel cathode is one of promising candidatesfor high-performance lithium-ion batteries due toits high voltage and hence high energy.This kind ofmaterial has excellent rate performance with 3D lith-ium diffusion pathway and it is inexpensive,stableand environmentally friendly.AlthoughLi Mn1.5Ni0.5O4suffers from its limited capacity above     

溶胶-凝胶法合成锂离子电池正极材料Li_(1+x)V_3O_8的初步探讨

采用溶胶-凝胶法合成锂离子电池正极材料Li1+xV3O8,并用X射线衍射、扫描电镜观察、充放电循环测试、循环伏安法扫描等,研究了Li1+xV3O8的物相结构、表面形貌以及电化学性能等,并探索了合成工艺条件对材料的电化学性能的影响。结果表明,温度为400℃时合成的Li1+xV3O8晶粒较为细小均匀,粒径大小相对较为均一,颗粒大小在0.5—1.0μm左右,这些小晶粒将有效地增加其比表面积,同时电化学性能较好,10mA/g的电流密度下首次放电容量为230 mAh/g,20次循环之后容量仍能达到180 mAh/g,循环性能较好。随着合成温度增高,首次放电容量减小,循环效率降低。     

锂离子电池正极材料LiCo1/3Ni1/3Mn1/3O2的研究进展

综述了近几年锂离子电池正极材料层状三元过渡金属氧化物LiCoxNiyMn1-x-yO2的研究进展，重点讨论了综合性能优异的LiCo1/3Ni1/3Mn1/3O2的电化学性能、结构、制备方法以及存在的不足，LiCo1/3Ni1/3Mn1/3O2与其它商业化正极材料相比具有高容量、热稳定性好、高倍率放电等诸多优异的性能，若能解决循环、存放等问题，将有望成为新一代锂离子电池正极材料。     

A Bifunctional-Modulated Conformal Li/Mn-Rich Layered Cathode for Fast-Charging,High Volumetric Density and Durable Li-Ion Full Cells

Lithium- and manganese-rich (LMR) layered cath-ode materials hold the great promise in designing the next-genera-tion high energy density lithium ion batteries....     

A High-Performance Li–Mn–O Li-rich Cathode Material with Rhombohedral Symmetry via Intralayer Li/Mn Disordering

The search for new high-performance and low-cost cathode materials for Li-ion batteries is a challenging issue in materials research. Commonly used cobalt- or nickel-based cathodes suffer from limited resources and safety problems that greatly restrict their large-scale application, especially for electric vehicles and large-scale energy storage. Here, a novel Li–Mn–O Li-rich cathode material with $R\overline{3}m$ symmetry is developed via intralayer Li/Mn disordering in the Mn-layer. Due to the special atomic arrangement and higher $R\overline{3}m$ symmetry with respect to the C2/m symmetry, the oxygen redox activity is modulated and the Li in the Li-layer is preferentially thermodynamically extracted from the crystal structure instead of Li in the Mn-layer. The as-obtained material delivers a reversible capacity of over 300 mAh g⁻¹ at 25 mA g⁻¹ and rate capability of up to 260 mAh g⁻¹ at 250 mA g⁻¹ within 2.0–4.8 V. The excellent performance is attributed to its highly structural reversibility, mitigation of Jahn–Teller distortion, lower bandgap, and faster Li-ion 2D channels during the lithium-ion de/intercalation process. This material is not only a promising cathode material candidate but also raises new possibilities for the design of low-cost and high-performance cathode materials.     

海底生物燃料电池中304不锈钢(06Cr19Ni10)阴极腐蚀保护作用研究

以304不锈钢(06Cr19Ni10)作为阴极构建海底生物燃料电池装置,研究了该电池对其海水腐蚀的阴极保护作用。自然腐蚀状态下不锈钢电位为-260 mV,阴极保护试样为-340 mV。荧光显微镜(FM)和扫描电镜(SEM)观察结果表明,两组试样的表面微生物附着情况差别不大,阴极保护试样表面腐蚀程度较低。电化学阻抗法及极化曲线测试表明,通电保护试样的阻抗值随时间增加逐渐增大,腐蚀电流密度Icorr逐渐减小,保护试样的抗腐蚀能力增强,电池装置对不锈钢阴极起到一定的保护作用。