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超高比能电池高锰富锂层状氧化物正极材料面临的挑战与解决策略
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作者 宋亮亮 梁颢严 +2 位作者 李顺清 邱报 刘兆平 《物理化学学报》 北大核心 2025年第8期10-31,共22页
得益于过渡金属和晶格氧共同参与氧化还原反应,富锂层状氧化物(LLOs)具有大于250 mAh∙g^(−1)的比容量,因而成为下一代商用锂离子电池的潜在候选正极材料。为进一步提高理论比容量并减少对环境和健康有害的钴、镍元素依赖,开发高锰富锂... 得益于过渡金属和晶格氧共同参与氧化还原反应,富锂层状氧化物(LLOs)具有大于250 mAh∙g^(−1)的比容量,因而成为下一代商用锂离子电池的潜在候选正极材料。为进一步提高理论比容量并减少对环境和健康有害的钴、镍元素依赖,开发高锰富锂层状氧化物(HM-LLOs)成为一种可行的策略。通过引入更多的Li–O–Li构型,可以促进更多晶格氧参与氧化还原反应,从而提升理论比容量。然而,锰含量的增加也带来了如活化困难和不可逆氧释放等挑战,显著限制了HM-LLOs理论比容量的实际利用。基于此,本文首先探讨了HM-LLOs高理论比容量的来源,随后深入分析了高锰特性引发的结构变化及其对实际比容量利用的限制,最后系统总结了从合成到活性材料改性的多种优化策略,并展望了可能提升HMLLOs实际比容量的未来方向。 展开更多
关键词 离子电池 正极材料 层状氧化物 合成优化 改性策略
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富锂层状氧化物正极材料的微观结构调控及其性能研究
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作者 高静 李瑛 +3 位作者 顾可欣 顾庆文 邱报 刘兆平 《浙江工业大学学报》 CAS 北大核心 2024年第4期355-363,共9页
通过调整富锂层状氧化物正极材料的元素组成,实现对其体相结构内的类Li_(2)MnO_(3)相晶畴分散度的调控。通过结合高功率X射线衍射和球差电镜证明了Li_(1.08)Ni_(0.225)Co_(0.225)Mn_(0.450)O_(2)材料具有高度分散的类Li 2MnO_(3)相晶畴... 通过调整富锂层状氧化物正极材料的元素组成,实现对其体相结构内的类Li_(2)MnO_(3)相晶畴分散度的调控。通过结合高功率X射线衍射和球差电镜证明了Li_(1.08)Ni_(0.225)Co_(0.225)Mn_(0.450)O_(2)材料具有高度分散的类Li 2MnO_(3)相晶畴,同时原位微分电化学质谱测试证明了具有高度分散的类Li_(2)MnO_(3)相晶畴的富锂层状氧化物正极材料可以成功抑制晶格氧的释放。电化学测试表明:微观结构的调控虽然可以提高材料的首次库伦效率和平均放电电压,但同时也降低了晶格氧的活性,减少了放电比容量。在循环过程中晶格氧稳定性的提高减轻了结构的退化程度,富锂层状氧化物正极材料表现出更优异的循环稳定性和更缓慢的电压衰减。此外,晶格氧稳定性的提高还改善了材料的热稳定性。 展开更多
关键词 富锂层状氧化物正极材料 微观结构 氧释放 热稳定性
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富锂层状氧化物正极材料“可逆高氧活性”的研究进展 被引量:1
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作者 方泽平 邱报 刘兆平 《储能科学与技术》 CSCD 北大核心 2024年第1期240-251,共12页
在当前已知的锂离子电池正极材料中,富锂层状氧化物的放电比容量高出传统正极材料将近一倍,因而被认为是开发新一代高能量密度电池的理想材料。它一般由Li_(2)MnO_(3)和LiTMO_(2)在纳米尺度上形成两种层状结构或固溶体,其充放电反应机... 在当前已知的锂离子电池正极材料中,富锂层状氧化物的放电比容量高出传统正极材料将近一倍,因而被认为是开发新一代高能量密度电池的理想材料。它一般由Li_(2)MnO_(3)和LiTMO_(2)在纳米尺度上形成两种层状结构或固溶体,其充放电反应机制包括过渡金属活性和晶格氧活性,发挥可逆高氧活性直接决定着材料的放电比容量、循环稳定性等问题,材料的化学组成、微观结构、合成加工等关键因素直接控制着高氧活性的可逆性。本文详细地介绍了中国科学院宁波材料所近几年围绕富锂层状氧化物“可逆高氧活性”的研究进展。首先揭示了富锂锰基层状氧化物中不同元素氧框架结构基元的存在形式对氧活性的作用规律,其次探讨了不同维度的颗粒尺寸和晶畴尺寸对氧活性的影响机制,再次发展了优化体相结构及表面改性对氧活性的稳定性策略和提出了构筑体相无序结构抑制电压衰减的方法,最后探索构建了高比能富锂锰基电池新体系。这些研究结果为低成本、高容量富锂层状氧化物正极材料的设计制备和实际应用提供了理论支撑和方法指导。 展开更多
关键词 层状氧化物 可逆高氧活性 含钴 晶畴尺寸 表面改性 电压衰减
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富锂层状氧化物正极材料研究进展 被引量:2
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作者 陈宇方 李宇杰 +2 位作者 郑春满 谢凯 陈重学 《无机材料学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2017年第8期792-800,共9页
富锂层状氧化物正极材料(xLi_2MnO_3·(1–x)LiMO_2(M=Ni_yMn_zCo_(1-y-z)….)理论容量高、价格低廉,是新一代锂离子电池正极材料的候选之一。本文概述了该正极材料的结构,分析了其在电化学活化过程与循环过程中结构的演变,探讨了... 富锂层状氧化物正极材料(xLi_2MnO_3·(1–x)LiMO_2(M=Ni_yMn_zCo_(1-y-z)….)理论容量高、价格低廉,是新一代锂离子电池正极材料的候选之一。本文概述了该正极材料的结构,分析了其在电化学活化过程与循环过程中结构的演变,探讨了结构变化对正极材料电化学性能的影响规律,并概括了目前针对该类正极材料电化学性能提升所开展的离子掺杂和表面改性的研究工作,展望了未来富锂层状氧化物正极材料的发展方向。 展开更多
关键词 层状氧化物 活化和循环过程 晶相结构演变 表面改性 离子掺杂 综述
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锂离子电池用富锂层状氧化物正极材料研究进展 被引量:1
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作者 王巍 陈要忠 高学平 《电池》 CAS 北大核心 2023年第3期237-242,共6页
富锂层状氧化物xLiMO_(2)·(1-x)Li_(2)MnO_(3)(M=Ni、Co和Mn等)具有高比容量的优势(>250 mAh/g),成为下一代高比能量锂离子电池正极材料的有力竞争者。总结富锂层状氧化物正极材料的研究进展,重点阐述富锂层状氧化物的晶体结构... 富锂层状氧化物xLiMO_(2)·(1-x)Li_(2)MnO_(3)(M=Ni、Co和Mn等)具有高比容量的优势(>250 mAh/g),成为下一代高比能量锂离子电池正极材料的有力竞争者。总结富锂层状氧化物正极材料的研究进展,重点阐述富锂层状氧化物的晶体结构、能级特征、反应机制和存在的主要问题,提出应对目前困境所采取的结构调控和可行策略,为富锂层状氧化物的发展提供研究思路。 展开更多
关键词 离子电池 正极材料 层状氧化物 高比容量 稳定性
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高比能富锂锰基层状氧化物正极:关键挑战,改性策略与未来展望
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作者 韩宇宁 王功瑞 +3 位作者 任萱萱 杨铭哲 李忠涛 吴忠帅 《新型炭材料(中英文)》 北大核心 2025年第3期597-620,共24页
富锂锰基层状氧化物(LRMO)具有高比容量、高能量密度和低成本的优势,是下一代高比能锂离子电池的重要候选正极材料。然而,LRMO仍面临首次库仑效率低、倍率性能差、电压衰减等关键科学问题,难以满足航空航天、医疗设备、先进电动汽车等... 富锂锰基层状氧化物(LRMO)具有高比容量、高能量密度和低成本的优势,是下一代高比能锂离子电池的重要候选正极材料。然而,LRMO仍面临首次库仑效率低、倍率性能差、电压衰减等关键科学问题,难以满足航空航天、医疗设备、先进电动汽车等高端应用中锂离子电池的使用需求。为了深入完整地认识LRMO,本综述系统地讨论了LRMO的发展历史、晶体结构、关键挑战和主要改性策略,并对未来前瞻性的发展方向进行了展望。首先详细阐述了LRMO的晶体结构和储能机制,并讨论了其面临的关键挑战,包括晶体结构致密化(体相不可逆反应和表面不可逆反应)和电化学性能衰退(电压衰减、首次库仑效率降低和倍率性能差)。随后,对LRMO的改性策略进行了归纳探讨,阐明了体相、表面、浓度梯度等元素掺杂能够提升锂离子扩散速率和晶体结构稳定性;采用磷酸盐、炭材料、氧化物、导电聚合物等表面包覆,能够有效抑制LRMO与电解质间的有害副反应,增强材料循环过程中的结构稳定性;通过固态/液态电解质改性,增强电极-电解质界面稳定性,提升LRMO的循环性能;此外,通过黏结剂优化策略,能够进一步提高LRMO电化学性能。最后,深入阐述了前瞻性的观点和具有前景的研究方向,为下一代LRMO的规模化制备与应用提供了全面细致的建议和理论指导。 展开更多
关键词 离子电池 锰基层状氧化物 高能量密度 掺杂 包覆 材料
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无钴富锂层状氧化物的结构调控和电化学性能研究
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作者 郑灵霞 尚猷 +3 位作者 温晓辉 郑华均 邱报 刘兆平 《浙江工业大学学报》 北大核心 2025年第1期79-84,共6页
采用碳酸盐前驱体共沉淀-高温固相法制备无钴富锂层状氧化物正极材料,研究了组分调节对材料阳离子排布和电化学性能的影响。对材料进行不同尺度的形貌和结构表征以及电化学测试,研究结果表明:降低Li摩尔分数可以减小材料的一次颗粒粒径... 采用碳酸盐前驱体共沉淀-高温固相法制备无钴富锂层状氧化物正极材料,研究了组分调节对材料阳离子排布和电化学性能的影响。对材料进行不同尺度的形貌和结构表征以及电化学测试,研究结果表明:降低Li摩尔分数可以减小材料的一次颗粒粒径,在不影响材料富锂相摩尔分数的前提下减小了类Li_(2)MnO_(3)晶畴的尺寸,并且增大了材料的Li^(+)/Ni^(2+)混排程度;小尺寸的类Li_(2)MnO_(3)晶畴可以提高晶格氧氧化活性和材料的充电容量;Li^(+)/Ni^(2+)混排的增加可以提高晶格氧还原活性和材料的放电容量,并抑制循环过程中的电压衰减。 展开更多
关键词 离子电池 层状氧化物 无钴 Li_(2)MnO_(3)晶畴
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高性能锂离子电池层状富Ni无Co正极材料的研究进展 被引量:1
8
作者 王艳红 张磊 +3 位作者 王超越 陈彦合 潘睿聪 葛昊 《有色金属(中英文)》 北大核心 2025年第4期544-555,共12页
随着电动汽车的蓬勃发展,对高能量密度、低成本的锂离子电池的需求与日俱增,富Ni层状正极材料被认为是最有发展前景的高比能量锂电池正极材料之一。但目前电动汽车供应链严重依赖稀缺且昂贵的Co,富Ni无Co层状正极具有高能量密度、优越... 随着电动汽车的蓬勃发展,对高能量密度、低成本的锂离子电池的需求与日俱增,富Ni层状正极材料被认为是最有发展前景的高比能量锂电池正极材料之一。但目前电动汽车供应链严重依赖稀缺且昂贵的Co,富Ni无Co层状正极具有高能量密度、优越的库仑效率和较低的价格等优点。介绍了Co对层状富Ni正极材料电化学性能的不利影响并总结了富Ni无Co层状正极材料的制备及改性策略的研究进展,对富Ni无Co层状正极材料的发展方向进行了展望,有望推动富Ni无Co层状正极材料的商业化应用。 展开更多
关键词 离子电池 无Co Ni 层状正极材料 改性策略
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不同金属氧化物掺杂对锰酸锂正极材料性能的影响
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作者 谢雪珍 叶有明 +3 位作者 马皓皓 李杰华 韦友欢 曾军 《电源技术》 北大核心 2025年第7期1434-1438,共5页
锰酸锂(LiMn_(2)O_(4),LMO)正极材料Jahn-Teller效应引起的结构畸变问题,可以通过掺杂过渡金属氧化物来改善其电化学性能。以碳酸锂、二氧化锰为原料,三氧化二铁、氧化镁、二氧化钛、二氧化锆四种金属氧化物为掺杂改性剂对锰酸锂正极材... 锰酸锂(LiMn_(2)O_(4),LMO)正极材料Jahn-Teller效应引起的结构畸变问题,可以通过掺杂过渡金属氧化物来改善其电化学性能。以碳酸锂、二氧化锰为原料,三氧化二铁、氧化镁、二氧化钛、二氧化锆四种金属氧化物为掺杂改性剂对锰酸锂正极材料进行改性。结果表明:锰酸锂正极材料掺杂四种金属阳离子均可改善其电化学性能,其中掺杂镁的效果最好,交流阻抗最小,循环性能最佳,在1 C下首次放电比容量为122.93 mAh/g,循环60次后循环保持率为94.58%。掺杂镁有效提高了锰酸锂正极材料的电化学性能,为锰酸锂的工业化应用提供了有力支撑。 展开更多
关键词 锰酸 掺杂 正极材料 金属氧化物
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含碳雾滴燃烧制备微纳空心球型富锂锰基正极材料及性能研究
10
作者 陈志铭 储爱民 +2 位作者 周子榆 赵玉萍 陈友明 《储能科学与技术》 北大核心 2025年第4期1362-1368,共7页
为了满足市场对高容量锂离子电池正极材料的需求,运用含碳雾滴燃烧法制备C/Li_(1.2)Ni_(0.13)Co_(0.13)Mn_(0.54)O_(2)复合前驱体,通过煅烧除碳获得富锂锰基正极材料,并对比溶液燃烧法制备的样品。利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜观测... 为了满足市场对高容量锂离子电池正极材料的需求,运用含碳雾滴燃烧法制备C/Li_(1.2)Ni_(0.13)Co_(0.13)Mn_(0.54)O_(2)复合前驱体,通过煅烧除碳获得富锂锰基正极材料,并对比溶液燃烧法制备的样品。利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜观测制备样品的微观形貌和晶体结构差异,使用电池测试系统和电化学工作站,对两种方法制备正极材料的电化学性能进行对比分析。结果表明,含碳雾滴燃烧制备的Li_(1.2)Ni_(0.13)Co_(0.13)Mn_(0.54)O_(2)在0.1C倍率下首周放电比容量达到了390.89 mAh/g,在5C电流密度下,仍有185.06 mAh/g;1C倍率下循环充放电100周放电容量保持在108.78 mAh/g,展示了较好的容量与倍率性能,但其循环性能略低于溶液燃烧法制备的样品。 展开更多
关键词 含碳雾滴燃烧 锰基 正极材料 电化学
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铬钼双掺杂调控富锂锰基正极材料结构和电化学性能
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作者 陈会明 蔡艺嘉 +5 位作者 尹文骥 陈美芬 黄有国 胡思江 王红强 李庆余 《储能科学与技术》 北大核心 2025年第3期1123-1132,共10页
富锂锰基正极材料比商业化的正极材料拥有更高的比容量(>250 mAh/g),但其在充放电过程中存在严重电压衰减、表面相变以及晶格氧的析出等问题。本工作采用高温固相法制备Cr/Mo双掺杂Li_(1.2)Ni_(0.167)Co_(0.167)Mn_(0.666)O_(2)(LLO... 富锂锰基正极材料比商业化的正极材料拥有更高的比容量(>250 mAh/g),但其在充放电过程中存在严重电压衰减、表面相变以及晶格氧的析出等问题。本工作采用高温固相法制备Cr/Mo双掺杂Li_(1.2)Ni_(0.167)Co_(0.167)Mn_(0.666)O_(2)(LLO)富锂锰基层状正极材料。研究结果表明,一方面,Mo^(6+)的离子半径较大,占据过渡金属位后能够有效增大晶面间距,提升Li^(+)扩散系数,Cr掺杂能有效稳定层状结构;另一方面,Cr—O和Mo—O的键能高于TM—O(TM=Ni,Co,Mn),能够有效缓解充放电过程中的结构畸变,从而抑制过渡金属迁移和晶格氧析出。此外,材料表面丰富的氧空位能够减少晶格中氧的不可逆氧化。电化学测试结果表明,Cr/Mo两者掺杂量皆为0.001的改性材料(LLO-CM1)首次放电比容量达272.7 mAh/g,在1 C倍率下2~4.8 V电压范围内进行200次循环之后,仍有177.7 mAh/g的比容量,对应的容量保持率为84.0%,即使在10 C超大倍率下也能提供102.0 mAh/g的平均放电比容量。本工作为富锂锰基正极材料的结构设计提供了新思路。 展开更多
关键词 离子电池 层状氧化物 锰基 掺杂 氧空位
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TiO_2(B)表面修饰富锂层状氧化物Li(Li_(0.17)Ni_(0.2)Mn_(0.58)Co_(0.05))O_2正极材料 被引量:5
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作者 刘沁 袁文 高学平 《无机材料学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2014年第12期1257-1264,共8页
采用喷雾干燥法和沉淀法,制备了表面修饰TiO2(B)(2wt%、4wt%、6wt%和8wt%)的富锂层状氧化物Li(Li0.17Ni0.2Mn0.58Co0.05)O2正极材料。X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)结构测试分析结果表明,修饰T... 采用喷雾干燥法和沉淀法,制备了表面修饰TiO2(B)(2wt%、4wt%、6wt%和8wt%)的富锂层状氧化物Li(Li0.17Ni0.2Mn0.58Co0.05)O2正极材料。X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)结构测试分析结果表明,修饰TiO2(B)后样品的体相结构仍然保持初始样品的层状结构,仅氧化物颗粒表面附着有少量TiO2(B)纳米晶。示差扫描量热测试(DSC)表明,与初始样品比较,修饰TiO2(B)后样品的热稳定性得到明显改善。在2.0~4.8 V范围内进行恒流电化学性能测试。研究显示,在0.1C(1C=300 m A/g)倍率下,修饰4wt%TiO2(B)样品的首次放电比容量可达296.4 m Ah/g,首次库伦效率则由初始样品的77.7%提升到修饰TiO2(B)后样品的84.3%,100周循环后电极容量保持率由初始样品的69.5%提升到修饰TiO2(B)后样品的80.2%。即使在阶梯倍率的2C倍率下,修饰4wt%TiO2(B)的样品仍具有较高的电化学容量(166.5 m Ah/g)。以上研究结果表明,表面修饰TiO2(B)纳米晶可以显著改善富锂层状氧化物Li(Li0.17Ni0.2Mn0.58Co0.05)O2的热稳定性和电化学性能。 展开更多
关键词 离子电池 正极 层状氧化物 表面修饰 TiO2(B)
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全球富锂层状氧化物专利分析 被引量:2
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作者 童汇 谢建龙 +3 位作者 伍晓赞 喻万景 郭学益 黄承焕 《中国有色金属学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期3156-3177,共22页
富锂层状氧化物(Li-rich layered oxides,LRLOs)具有能量密度高、成本低等特点,被广泛认为是最具发展潜力的锂离子电池正极材料之一。世界诸多国家在LRLOs领域深耕多年,申请了许多具有重要意义的专利。本文通过智慧芽(PatSnap)全球专利... 富锂层状氧化物(Li-rich layered oxides,LRLOs)具有能量密度高、成本低等特点,被广泛认为是最具发展潜力的锂离子电池正极材料之一。世界诸多国家在LRLOs领域深耕多年,申请了许多具有重要意义的专利。本文通过智慧芽(PatSnap)全球专利信息数据库对全球已公开的LRLOs相关专利进行检索,对获得的1647项专利,按照申请情况、地域分布、申请人与发明人、技术类型等进行了系统整理和深入分析。结果表明:LRLOs正处于高速发展期,具有广阔的发展前景及商业价值。然而,LRLOs仍存许多亟待解决的技术难题,尤其是容量及电压衰减问题。为了实现LRLOs的广泛商业化应用,需加大创新力度,针对LRLOs面临的主要问题,对材料进行不断优化及改进。本文对今后LRLOs的研发及产业布局具有重要参考价值。 展开更多
关键词 离子电池 层状氧化物 专利分析 发展态势
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富锂锰基层状氧化物正极材料面临的挑战及解决方案 被引量:8
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作者 张祖豪 丁晓凯 +4 位作者 罗冬 崔佳祥 谢惠娴 刘晨宇 林展 《储能科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2021年第2期408-424,共17页
纯电动汽车和插电式混合动力汽车的快速发展对锂离子电池的能量密度与循环寿命等提出了更高的要求,而正极材料是决定锂离子电池性能的最关键部分。富锂锰基层状氧化物(LMLOs)因具有高比容量(>250 mA·h/g)、高工作电压、低成本... 纯电动汽车和插电式混合动力汽车的快速发展对锂离子电池的能量密度与循环寿命等提出了更高的要求,而正极材料是决定锂离子电池性能的最关键部分。富锂锰基层状氧化物(LMLOs)因具有高比容量(>250 mA·h/g)、高工作电压、低成本以及高安全性等优势被认为是下一代动力电池最有前景的正极材料。尽管如此,首次库仑效率低、电压衰减严重、循环以及倍率性能差等问题阻碍了其实际应用。本文就导致这些问题产生的根源进行了总结,包括不可逆的氧释放、层状结构向尖晶石结构的不可逆转变以及过渡金属离子的迁移和价态变化等。同时,分别从表面包覆、表面及体相掺杂、晶面调控以及表面集成结构四个方面总结了近年来国内外研究者们针对这些问题设计的解决方案。 展开更多
关键词 离子电池 锰基层状氧化物 结构演变 电压衰减 正极材料
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锂离子电池富锂锰基氧化物正极材料的制备及其性能 被引量:8
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作者 李艳萍 闫东伟 +1 位作者 周少雄 况春江 《材料科学与工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第6期884-888,927,共6页
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Li1.2Mn0.58Ni0.18Co0.04O2。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... 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Li1.2Mn0.58Ni0.18Co0.04O2。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Li1.2Mn0.58Ni0.18Co0.04O2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%。 展开更多
关键词 离子电池 正极材料 锰基氧化物 微波水热合成 Li1.2Mn0.58Ni0.18Co0.04O2微米球
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钠离子电池层状金属氧化物正极材料的研究进展
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作者 李维 贡浩天 +5 位作者 陈标兵 吴健博 邓梁 杨立山 袁治冶 周彤 《湖南师范大学自然科学学报》 CAS 北大核心 2024年第3期128-136,共9页
钠离子电池凭借成本低、安全性能高、低温性能好、循环寿命长等特点,被认为是一种有望替代锂离子电池用于大规模储能的二次电池。近十几年来,钠离子电池的各种正极材料得到广泛研究,其中P2和O3型层状金属氧化物正极材料体系被认为是最... 钠离子电池凭借成本低、安全性能高、低温性能好、循环寿命长等特点,被认为是一种有望替代锂离子电池用于大规模储能的二次电池。近十几年来,钠离子电池的各种正极材料得到广泛研究,其中P2和O3型层状金属氧化物正极材料体系被认为是最有潜力的正极材料体系。本文主要从化学组成、掺杂改性、结构优化等方面,评述了近五年来在改善该类材料容量、稳定性以及倍率性能的发展,并对层状正极材料在钠离子电池中的应用进行了展望。 展开更多
关键词 钠离子电池 正极材料 层状金属氧化物
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浓度梯度型锂离子电池富镍氧化物正极材料 被引量:2
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作者 张珊 王珊 +2 位作者 陈卫晓 高鹏 朱永明 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第3期1506-1516,共11页
富镍氧化物正极材料因其具有高比容量、低成本、环保和无需高电压电解质的优点而备受关注。虽然Ni含量的增加有助于提高放电比容量,但也产生了阳离子混排、表界面反应和导致结构不稳定的裂纹扩展等缺点,导致富镍正极材料的循环寿命较差... 富镍氧化物正极材料因其具有高比容量、低成本、环保和无需高电压电解质的优点而备受关注。虽然Ni含量的增加有助于提高放电比容量,但也产生了阳离子混排、表界面反应和导致结构不稳定的裂纹扩展等缺点,导致富镍正极材料的循环寿命较差、热稳定性有待提升和储存性能较差,妨碍了其商业化应用。为尽可能地发挥富镍锂离子电池高容量的优势,研究人员对材料进行了多种改性,历经了离子掺杂、表面包覆、单晶材料、核壳结构、浓度梯度结构等发展阶段。本文首先对掺杂、包覆、单晶、核壳结构等几种改性手段进行了简要概述,分析了这几种方法的优势及本身固有的缺点。然后重点对浓度梯度材料进行了分析,根据其发展阶段分为富镍核加浓度梯度壳、线性浓度梯度材料、渐进式浓度梯度材料三个部分,从合成方法、改性机理及电化学性能等方面做了详细介绍。综合来看,浓度梯度材料可以从根本上解决富镍正极材料的固有缺点,相信这一技术会在富镍正极材料的实用化进程中发挥重要作用。 展开更多
关键词 离子电池 正极材料 浓度梯度 改性
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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 被引量:1
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作者 杨时峰 任文锋 陈剑 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第11期1-10,19,共11页
富锂氧化物xLi_(2)MnO_(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... 富锂氧化物xLi_(2)MnO_(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。 展开更多
关键词 离子电池 高比容量正极材料 氧化物
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富锂正极材料Li_(1.2)Ni_(0.13)Co_(0.13)Mn_(0.54)O_(2)的制备及性能 被引量:4
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作者 缪胤宝 张文华 +4 位作者 刘伟昊 王帅 陈哲 彭望 曾杰 《储能科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期1427-1434,共8页
为满足当前新能源发电技术对高比容量电化学储能材料的需求,采用聚合物热解法,通过优化前体聚合过程中金属离子与丙烯酸配比制备高比容量层状富锂锰基氧化物Li_(1.2)Ni_(0.13)Co_(0.13)Mn_(0.54)O_(2)。依据丙烯酸聚合反应实现金属离子... 为满足当前新能源发电技术对高比容量电化学储能材料的需求,采用聚合物热解法,通过优化前体聚合过程中金属离子与丙烯酸配比制备高比容量层状富锂锰基氧化物Li_(1.2)Ni_(0.13)Co_(0.13)Mn_(0.54)O_(2)。依据丙烯酸聚合反应实现金属离子均匀分散,通过二次升温煅烧制备出富锂锰基正极材料Li_(1.2)Ni_(0.13)Co_(0.13)Mn_(0.54)O_(2)。改变煅烧温度,制备不同煅烧温度下的正极材料样品,研究煅烧温度对其微观形貌及电化学性能的影响。利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)测试技术观测不同材料样品微观形貌和晶体结构的差异,利用能谱分析技术(EDS)观察材料中的元素分布情况,使用新威电池测试系统和电化学工作站对所制备正极材料的电化学性能进行研究。结果表明,在925℃下制备的Li_(1.2)Ni_(0.13)Co_(0.13)Mn_(0.54)O_(2)正极材料结晶度高,层状结构明显,阳离子混排程度低,各元素分散均匀。在2.0~4.8 V范围循环充放电测试,0.1C倍率下首周放电比容量达到290.3 mAh/g,0.5C倍率下循环充放电100周放电容量保持在204.8 mAh/g,容量保持率为81.9%,具有较好的循环稳定性。本实验制备出的富锂锰基正极材料Li_(1.2)Ni_(0.13)Co_(0.13)Mn_(0.54)O_(2)具有良好的电化学性能,有助于推动富锂锰基正极材料的应用,为高比容量正极材料的发展提供实验依据。 展开更多
关键词 离子电池 锰基正极材料 聚合物热解法 电化学性能
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NCM622正极材料结构形态和储锂特性的同步演变
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作者 李坤 黄锐 +3 位作者 丛君 马海涛 常龙娇 罗绍华 《化工学报》 北大核心 2025年第4期1831-1840,共10页
当前以锂离子电池为主的二次电池已经步入主流。LiNi_(1-x-y)Co_(x )Mn_(y )O_(2)(NCM)材料在锂离子电池中具有较大的商业市场,是一种具备极大应用价值的正极材料。根据镍的含量不同具备不同的性能。镍比例的增加能使比容量提高,也会导... 当前以锂离子电池为主的二次电池已经步入主流。LiNi_(1-x-y)Co_(x )Mn_(y )O_(2)(NCM)材料在锂离子电池中具有较大的商业市场,是一种具备极大应用价值的正极材料。根据镍的含量不同具备不同的性能。镍比例的增加能使比容量提高,也会导致热稳定性下降,对于高镍材料需要对制备工艺有更高的要求确保其性能。相对Li[Ni_(0.8)Co_(0.1)Mn_(0.1)]O_(2)(NCM811),Li[Ni_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)]O_(2)(NCM622)在具备较高比容量的同时热稳定性更优秀。对纯相NCM622材料使用水热法进行制备,通过控制煅烧温度和煅烧时间得出最佳制备方案。所制备的NCM622材料在最佳条件下能够达到最高191.3 mA·h·g^(-1)的放电比容量,充放电循环有最高88.74%的容量保持率。 展开更多
关键词 离子电池 正极材料 层状氧化物 电化学
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