基于表面处理的富锂锰基正极材料的研究

为优化富锂锰基正极材料表面结构并提高其能量密度,对富锂锰基正极材料先后进行低镍化处理和酸蒸汽表面处理。实验结果表明,经过低镍化和酸蒸汽表面处理的材料首次放电比容量高达315 m Ah/g,且0. 5 C下循环100次后,容量保持率约为81%。低镍化和酸蒸汽表面处理方式能提高材料放电比容量,并大大改善材料的循环稳定性。     

锂离子电池富锂锰基正极材料面临的挑战及解决方案EI北大核心CSCD

随着消费类电子、电动汽车和储能等领域的迅猛发展,亟需提升以锂离子电池为代表的二次储能设备的能量密度,而正极材料是提升锂离子电池能量密度的关键。富锂锰基层状氧化物正极材料(LRM)因具有极高的理论比容量(>350 m A·h·g^(-1))和可逆比容量(>250 mA·h·g^(-1))被认为是最有前途的锂离子电池正极材料之一。然而,LRM正极材料的首次Coulombic效率低、倍率/性能差以及快速的电压和容量衰减等问题,严重阻碍了其产业化应用。本文介绍了LRM正极材料的晶体结构及电化学机理等方面的研究进展,分析了LRM存在的问题及起因。重点从形貌设计调控、掺杂、包覆、缺陷结构设计、梯度成分设计、层状/尖晶石异质结构构建以及电解液添加剂等方面全面介绍了LRM正极材料的改性策略,以期望为LRM正极的未来发展提供思路和指导,最终促进LRM正极材料的实际应用。     

表面活性剂对Li_7La_3Zr_2O_(12)包覆富锂锰基层状正极材料的影响

采用锂镧锆氧(Li_7La_3Zr_2O_(12))快离子导体包覆Li_(1.2)Mn_(0.54)Ni_(0.13)Co_(0.13)O_2正极材料,获得了核壳结构复合材料,并探讨表面活性剂在包覆过程的作用机制。利用热重分析、X射线粉末衍射、扫描电子显微镜和电化学性能测试等方法进行结构和性能分析。结果表明,以Tween 20为表面活性剂,600℃合成的Li_7La_3Zr_2O_(12)包覆的富锂正极复合材料的粒径均匀,首次放电比容量达273.2 m A·h/g,1C倍率下45次循环后的容量保持率为86.6%,显示出较好的电化学性能。Li_7La_3Zr_2O_(12)快离子导体壳层提高了电极/电解液界面Li~+的扩散速率,抑制了电解质与活性材料之间的副反应,进而提高了材料的首次Coulomb效率和循环稳定性。     

富锂锰基材料的电压衰减与改性策略

富锂锰基正极材料xLi₂MnO₃·（1-x） LiMO₂凭借高比容量和低成本的优势,被认为是未来最有潜力的锂离子电池正极材料。然而富锂锰基材料难以解决的电压衰减问题,缩短了富锂锰基材料的循环寿命,限制了富锂锰基材料的产业化进程。围绕富锂锰基材料的电压衰减问题进行阐述,总结了电压衰减对晶体结构的影响,介绍了影响富锂锰基材料电压衰减的因素,并给出了缓解富锂锰基材料电压衰减的改性策略,展望了富锂锰基正极材料的应用和发展方向。     

多晶型MnO2改善富锂锰基正极材料的电化学性能

富锂锰基正极材料由于具有较高的理论比容量,被认为是下一代锂电池最有前途的正极材料之一。但在循环过程中存在比容量低、倍率性能差、衰减速度快等问题。基于此,本文采用水热法制备了多晶型MnO₂材料,并利用湿化学研磨法结合热处理工艺对商业富锂锰基正极材料进行了表面包覆改性。通过循环伏安、恒流充放电及电化学阻抗谱对所得材料进行电化学性能测试,并通过包覆前后材料电化学性能的变化研究了多晶型MnO₂对富锂锰基正极材料电化学性能的影响。结果表明,β-MnO₂的电化学性能最佳,其初始比容量在0.1 C下达到292.2 mAh·g^-1,在0.1～5.0 C的倍率下容量保持率为56.3%,在1 C下循环50次后容量保持率为81.6%。通过EIS测试得出β-MnO₂的包覆改善了原样品电化学反应过程中的电化学动力学。     

锂离子电池用锂锰氧化物正极材料的研究进展

本文论述了具有层状结构的锂锰氧化物正极材料的最新研究成果。着重讨论了具有层状结构的锂锰氧化物正极材料的合成方法及其电化学性能。     

锂离子电池纳米锂锰氧化物正极材料的研究进展

综述了近年来锂离子电池正极材料锂锰氧化物的研究现状,重点对锂锰氧化物的结构和性能的关系,尖晶石锂锰氧化物的制备以及其改性研究进行了阐述。     

适配于富锂锰基正极材料电解液体系的研究

为了构建适配于层状富锂锰基正极材料的电解液体系,总结了适配于富锂锰基正极材料的含不同官能团添加剂的电解液体系,并分析了作用机理,展望了匹配于该正极材料电解液的未来研究方向与应用前景。     

硅酸盐基锂离子电池正极材料研究进展

硅酸盐基材料是一种锂离子电池的新型电极材料。本文简单综述了硅酸盐基材料的结构、合成方法及改性方法,并且对该材料目前存在的问题与应用前景进行了分析和探讨。该材料的开发对于锂离子电池的发展具有积极的推动作用。     

富锂锰基材料低首次库伦效率原因及改性策略

富锂锰基正极材料（xLi2MnO3·（1-x）LiTMO2,0相似文献   

铝掺杂富锂锰基正极材料Li1.2Ni0.2Mn0.6O2的研究

针对无钴锰基富锂材料Li_1.2Ni_0.2Mn_0.6O₂固有的循环稳定性差、循环电压衰减严重等问题,研究了铝掺杂结合固相煅烧法对该材料在微观形貌及结构、电化学性能等方面的影响。研究结果显示,铝掺杂不仅能促使该材料的表层形貌更加致密,而且可以为该材料带来更稳定的晶体结构,这有利于该材料在长充放电循环中抵抗因结构降级带来的一系列不利因素,最终致使其电化学性能更加优异。此外,当铝掺杂量为1%（物质的量分数）时该材料在高倍率下的放电比容量、循环稳定性、电压保持率等均达到最优效果,在2.0~4.8 V电压区间内0.1C倍率下首圈放电比容量高达248.8 mA·h/g,200圈循环充放电后其放电比容量保持率由未掺杂时的57.9%提升至77.6%,循环电压保持率也由84.2%提升至85.6%。以上结果充分显示了1%铝掺杂对锰基富锂材料Li_1.2Ni_0.2Mn_0.6O₂具有优异的改良效果。     

锂电池正极材料合成用堇青石-莫来石质匣钵研究进展

介绍了锂离子电池正极材料合成用堇青石-莫来石匣钵的开发与应用现状,重点阐述了该材质匣钵面临的主要问题,总结分析了其损毁机制。认为含锂化合物与堇青石、莫来石反应形成的AlLiO 2和LiAlSiO 4导致较大的体积膨胀,因而在热应力及机械力的作用下出现剥落、脱皮导致损毁。同时总结了国内外关于堇青石-莫来石匣钵的改进技术途径,并指出了正极材料合成用匣钵的发展方向。     

Stabilizing structure and voltage decay of lithium-rich cathode materials

A major challenge in the discovery of high-energy lithium-ion batteries (LIBs) is to control the voltage stability and Li⁺ kinetics in lithium-rich layered oxide (LrLO) cathode materials. Although these materials can provide a higher specific capacity compared to the current industrially used cathodes, the substantial voltage decay and low Li⁺ diffusion during long term cycling is a serious reason for hindering their practical applications. In order to suppress the voltage decay in lithium-rich cathode materials, herein we introduce the Ti doping into Li_1.2Mn_0.56Ni_0.17Co_0.07O₂ cathodes. Also, the influence of Ti doping on the crystalline internal structure, surface chemistry, cycling retention, and Li⁺ kinetics of Li_1.2Mn_0.56Ni_0.17Co_0.07O₂ cathodes have been focused in this work. The Ti doping effectively enhances the structural/interfacial stability of the cathode and accelerates the Li⁺ kinetics by expanding the lattice, thereby significantly realizing its voltage/cycling stability and high-rate capability. Experimental results show that Ti-doped LrLO (1% Ti) has achieved high electrochemical kinetics as the discharge cycle retention increased from 61.58% (pristine) to 80.0% after 180 cycles at 1 C, with 150.3 mAh g^?1 showing superior high-rate performance at 5C. Ex-situ XRD results confirmed the better structural stability of Ti-doped LrLO after high-rate electrochemical cycling. Our findings provide a suitable element doping strategy for regulating the voltage decay and cycle retention of LrLO, thus promoting their real-world application in future batteries.     

锂离子电容器碳正极材料的研究进展

锂离子电容器是一种采用电容型正极材料、电池型负极材料进行组装的储能器件,结合了锂离子电池与超级电容器两者的优点,兼具高能量密度、高功率密度和长循环寿命。但是由于锂离子电容器还存在正负极动力学过程以及容量不匹配的问题,大大影响了锂离子电容器的电化学性能。通常锂离子电容器的功率密度取决于负极材料,而能量密度取决于正极材料,因此为提高锂离子电容器的能量密度,还需发展具有高比容量和高导电性的正极材料。目前,碳材料因具有低成本、来源广泛、高比表面积和丰富的孔道结构等特点,是一种极具应用潜力的电极材料。综述并分析了各种碳材料(包括活性炭、模板炭、石墨烯和生物炭等)作为锂离子电容器正极材料的电化学性能与优缺点,最后对锂离子电容器正极材料的研究提出了建议与展望。     

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。     

可逆镁电池正极材料的研究进展

可逆镁电池是一种颇具潜力的"绿色动力"电池,寻找合适的正极材料一直是镁电池研究的难点。介绍了可逆镁电池正极材料的研究及发展情况,重点介绍了过渡金属硫化物、氧化物及有机物正极材料,以及新型正极材料Mg1.03Mn0.97SiO4等,探讨了当前存在的问题及研究的方向,并对其应用前景进行了展望。     

提高正极材料磷酸铁锂倍率性能的研究进展

橄榄石结构的磷酸铁锂（LiFePO₄）被认为是潜力巨大的锂离子动力电池的正极材料,具有理论比容量高、安全性好、循环寿命长、环境友好和原料来源广泛等优点。但是,由于其本身结构的缺陷,导致其倍率性能低下。本文阐述了近年来改善LiFePO₄的倍率性能的研究,重点介绍了包覆碳导电层、掺杂金属离子、合成纳米材料、制备多孔材料等方法,其中以纳米颗粒为基本结构单元的多孔LiFePO₄微米球材料倍率性能优异、体积能量密度高,具备广阔的研究和应用前景。     

磷酸铁锂正极材料的制备及性能强化研究进展

橄榄石型磷酸铁锂是目前应用十分广泛的锂离子电池正极材料之一,具有成本低、安全性高、环境友好、循环寿命长和工作电压稳定的特点。近年来,随着CTP技术、刀片电池技术等取得的突破性进展,磷酸铁锂的商业化程度得到了大幅提高。但磷酸铁锂存在电子导电性较差和离子扩散系数低的缺陷,严重限制了锂离子电池的电化学容量,因此开展磷酸铁锂制备工艺和性能强化研究对磷酸铁锂的性能提升具有重要意义。对比了磷酸铁锂电池与其他正极材料锂离子电池的性能差异和发展现状,系统总结了磷酸铁锂正极材料制备与强化的改性方法及相关研究进展与挑战,并提出了未来的发展方向与研究思路。     

功能化介孔材料吸附性能与机理的研究进展

综述了功能化介孔材料的孔径结构、改性基团和吸附条件对废水中的有机污染物、染料分子和重金属离子以及生物大分子、药物分子、CO2和挥发性有机气体污染物的吸附脱除效果的影响,还介绍了功能化介孔材料对液晶材料中的微量无机离子和大极性有机杂质的吸附脱除效果,指出了新型功能化介孔材料的开发和吸附环境的研究是未来的研究热点和发展趋势。