富锂锰基正极材料前驱体共沉淀法制备研究

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作者 EDWARD Bastian 孙召建 +1 位作者 杨凯华 何利华 《稀有金属与硬质合金》 北大核心 2025年第3期143-150,共8页

采用溢流法和浓密法两种共沉淀方式制备了富锂锰基正极材料前驱体(Ni_(0.35)Mn_(0.65)(OH)_(2)),系统研究了氮气/氧气气氛、pH值、络合剂(草酸)浓度、沉淀温度和熟化时间等对前驱体形貌、内部结构、成分、比表面积(BET)和振实密度(TD)... 采用溢流法和浓密法两种共沉淀方式制备了富锂锰基正极材料前驱体(Ni_(0.35)Mn_(0.65)(OH)_(2)),系统研究了氮气/氧气气氛、pH值、络合剂(草酸)浓度、沉淀温度和熟化时间等对前驱体形貌、内部结构、成分、比表面积(BET)和振实密度(TD)等的影响规律。结果表明,共沉淀过程中通入氧气可促进一次颗粒的尺寸均一化;加入草酸络合剂能够减缓反应速率,使前驱体更为疏松多孔;提高沉淀温度和延长熟化时间则显著提高颗粒粒径;对于溢流法而言,pH值升高有助于提高前驱体振实密度,而浓密法则相反。对比溢流法和浓密法两种共沉淀工艺,溢流法所得前驱体粒径更大(2~10μm)、振实密度更高(平均1.76 g/cm^(3));而浓密法所得前驱体的粒径更细(2~4μm)、振实密度更低(平均1.30 g/cm^(3))。相比溢流法,浓密法在Mn/Ni含量、BET和TD等核心指标的标准差上都具有明显优势,有利于获得性能一致性更高的前驱体。 展开更多

关键词 富锂锰基正极材料 前驱体 共沉淀 溢流法 浓密法

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纳米富锂锰基正极材料的合成及性能研究 被引量：2

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作者 唐仲丰 李万贤 +3 位作者 安卢 王佳一 刘欢欢 陈垒 《化工新型材料》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期124-127,共4页

富锂层状氧化物材料具有较高的比容量,被认为是下一代先进锂离子电池正极材料。采用丙烯酸热聚合法和柠檬酸溶胶-凝胶法分别合成了纳米富锂锰基正极材料Li_(1.2)Mn_(0.54)Ni_(0.13)Co_(0.13)O_(2),并进行Mg^(^(2+))掺杂改性。通过扫描... 富锂层状氧化物材料具有较高的比容量,被认为是下一代先进锂离子电池正极材料。采用丙烯酸热聚合法和柠檬酸溶胶-凝胶法分别合成了纳米富锂锰基正极材料Li_(1.2)Mn_(0.54)Ni_(0.13)Co_(0.13)O_(2),并进行Mg^(^(2+))掺杂改性。通过扫描电子显微镜、X射线粉末衍射仪对制备的正极材料进行形貌和结构表征,并组装成纽扣电池进行充放电性能测试和电化学阻抗谱分析。结果表明,丙烯酸热聚合法合成的正极材料粒径均匀,结晶度更高;与未掺杂样品相比,掺杂Mg^(2+)的正极材料首次库伦效率从67.66%提高到73.34%,循环性能显著改善。 展开更多

关键词 富锂锰基正极材料 镁离子掺杂 丙烯酸热聚合法 溶胶-凝胶法

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钙钛矿结构Li_(0.33)La_(0.557)Ti_(0.7)Cr_(0.3)O_(3)包覆稳定富锂锰基正极

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作者 刘磊磊 薛文东 黄冰心 《电源技术》 CAS 北大核心 2024年第1期66-70,共5页

富锂锰基层状氧化物凭借超高的放电比容量和较低的价格成为了极具发展前景的锂离子电池正极材料,然而,首次库仑效率较低、容量衰减严重以及较差的倍率性能等缺点制约了其进一步的应用。选用离子-电子混合导体Li_(0.33)La_(0.557)Ti_(0.7... 富锂锰基层状氧化物凭借超高的放电比容量和较低的价格成为了极具发展前景的锂离子电池正极材料,然而,首次库仑效率较低、容量衰减严重以及较差的倍率性能等缺点制约了其进一步的应用。选用离子-电子混合导体Li_(0.33)La_(0.557)Ti_(0.7)Cr_(0.3)O_(3)作为包覆层材料,并采用共沉淀法和高温退火法将其包覆于正极颗粒上。包覆量为2%的样品性能最佳,在0.5 C下、2.0~4.8 V电压范围内,200次循环容量保持率可以达到88.2%,相比于原始样品的62.1%有了明显的提升。 展开更多

关键词 锂离子电池 富锂锰基正极 表面包覆 循环性能

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锆酸镧锂包覆富锂锰基正极材料的结构及性能研究

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作者 文俊豪 王艳霞 +3 位作者 朱华丽 陈雨欣 黄植 陈召勇 《现代化工》 CAS CSCD 北大核心 2024年第12期104-109,共6页

采用共沉淀法制备了二次颗粒为球形且颗粒粒径均匀的Li_(1.2)Ni_(0.2)Co_(0.08)Mn_(0.52)O_(2)(LLMO)前驱体,并将前驱体、固态电解质锆酸镧锂(LLZO)和氢氧化锂混合均匀后煅烧合成出不同LLZO包覆量的LLMO正极材料(LLZO@LLMO)。利用XRD、... 采用共沉淀法制备了二次颗粒为球形且颗粒粒径均匀的Li_(1.2)Ni_(0.2)Co_(0.08)Mn_(0.52)O_(2)(LLMO)前驱体,并将前驱体、固态电解质锆酸镧锂(LLZO)和氢氧化锂混合均匀后煅烧合成出不同LLZO包覆量的LLMO正极材料(LLZO@LLMO)。利用XRD、SEM等测试方法研究LLMO的微观结构;利用EIS研究改性前后LLMO的电化学性能。结果表明,在质量分数为1%的包覆量下LLZO@LLMO电化学性能最佳;0.1 C下首次放电容量达到了253.1 mAh/g,首次库伦效率达到了81.1%;1 C下循环100圈放电容量为162.3 mAh/g,容量保持率达到了89.0%;即使5 C大倍率下放电容量达到了120.4 mAh/g。相对于原始样品循环性能及倍率性能得到了显著提升。 展开更多

关键词 锂离子电池 富锂锰基正极材料 包覆 共沉淀法 固态电解质

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合成方法对富锂锰基正极材料Li_(1.2)Mn_(0.54)Ni_(0.13)Co_(0.13)O_(2)电化学性能的影响 被引量：1

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作者 石沁灵 王立帆 詹纯 《稀有金属与硬质合金》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期99-105,共7页

采用共沉淀法、溶胶凝胶法和固相法合成了富锂锰基正极材料Li_(1.2)Mn_(0.54)Ni_(0.13)Co_(0.13)O_(2),并通过XRD、SEM、EDS等对所合成材料的物相结构和微观组织等进行了表征,采用电池测试系统对由合成材料组装的CR2032纽扣式半电池进... 采用共沉淀法、溶胶凝胶法和固相法合成了富锂锰基正极材料Li_(1.2)Mn_(0.54)Ni_(0.13)Co_(0.13)O_(2),并通过XRD、SEM、EDS等对所合成材料的物相结构和微观组织等进行了表征,采用电池测试系统对由合成材料组装的CR2032纽扣式半电池进行电化学性能测试。研究表明,三种合成方法都成功合成了具有层状结构的富锂锰基正极材料,其中共沉淀法制备的样品阳离子混排程度最低,元素分布和颗粒大小均匀,晶界边缘清晰,并且无明显团聚。从电化学性能来看,在2.0~4.8 V的电压范围内,0.1 C倍率下共沉淀法合成样品的首圈放电比容量最高,在充放电循环100圈后,仍保持195.8 mA·h/g的放电比容量,容量保持率为87.3%。相较而言,溶胶凝胶法和固相法制备的样品容量保持率较低,分别为84.5%和83.8%。与溶胶凝胶法和固相法制备样品相比,共沉淀法可有效提高Li_(1.2)Mn_(0.54)Ni_(0.13)Co_(0.13)O_(2)正极材料中Li^(+)的传输效率,进而提高样品的倍率性能。 展开更多

关键词 锂离子电池 富锂锰基正极材料 合成方法 电化学性能

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海藻酸钠/聚丙烯酸粘结剂在富锂锰基正极中的研究 被引量：1

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作者 谌伟旋 陈亮 +2 位作者 周旭峰 邱报 刘兆平 《电源技术》 CAS 北大核心 2024年第11期2079-2084,共6页

水性工艺制备电极具有成本低、环保等优点,在锂离子电池工业中具有广泛的应用前景。通过海藻酸钠(SA)和聚丙烯酸(PAA)制备出适用于富锂锰基正极(LLOs)水性工艺的复合粘结剂。结果表明,调节SA和PAA质量比可以控制SA的羟基与PAA的羧基的... 水性工艺制备电极具有成本低、环保等优点,在锂离子电池工业中具有广泛的应用前景。通过海藻酸钠(SA)和聚丙烯酸(PAA)制备出适用于富锂锰基正极(LLOs)水性工艺的复合粘结剂。结果表明,调节SA和PAA质量比可以控制SA的羟基与PAA的羧基的交联程度,从而调控电极结构,改善电极动力学。当SA/PAA质量比为3∶1时,使用水性工艺制备的LLOs正极电极具有优异的电化学性能。基于该电极的LLOs‖锂半电池具有293.8 mAh/g(4.8 V)的放电比容量,在3 C下具有179.2 mAh/g的放电比容量。该研究结果将有助于设计和优化用于4.8 V高压LLOs的粘结剂。 展开更多

关键词 锂离子电池 富锂锰基正极 粘结剂 水性工艺

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富锂锰基正极材料的高温储存性能研究 被引量：8

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作者 钟盛文 黎明旭 +2 位作者 张骞 曾敏 杨海洋 《有色金属科学与工程》 CAS 2013年第3期45-48,共4页

以富锂锰基材料为正极材料,人造石墨为负极材料,经一系列工序制作成4 200 mAh软包装电池,半电状态下（3.86 V）在15℃、30℃、45℃、60℃下分别储存1~5 d,每种储存条件下各10只电池.然后分别测试储存后的电化学性能.结果表明,储存温度... 以富锂锰基材料为正极材料,人造石墨为负极材料,经一系列工序制作成4 200 mAh软包装电池,半电状态下（3.86 V）在15℃、30℃、45℃、60℃下分别储存1~5 d,每种储存条件下各10只电池.然后分别测试储存后的电化学性能.结果表明,储存温度和储存时间对电池的电化学性能有很大的影响.综合来看,在45℃下储存3 d的电池具有更好的电化学性能. 展开更多

关键词 富锂锰基正极材料 高温储存 电化学性能

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三种组分富锂锰基正极材料的物性和电化学性能研究 被引量：4

8

作者 廖达前 习小明 +3 位作者 周春仙 郭忻 何杜 周勤俭 《矿冶工程》 CAS CSCD 北大核心 2016年第2期100-103,107,共5页

从成分、粒度、比表面积和结构形貌、离子价态、电池电化学性能、CV曲线和电化学阻抗等方面对3种不同组分的富锂锰基正极材料进行分析,探讨富锂材料的本质特征,深入分析富锂材料充放电过程反应机理。研究结果表明,3种富锂材料中,Li_（1... 从成分、粒度、比表面积和结构形貌、离子价态、电池电化学性能、CV曲线和电化学阻抗等方面对3种不同组分的富锂锰基正极材料进行分析,探讨富锂材料的本质特征,深入分析富锂材料充放电过程反应机理。研究结果表明,3种富锂材料中,Li_（1.18）Ni_（0.13）Co_（0.13）Mn_（0.54）O_2样品的电化学性能最优,在0.05C和2~4.8 V电压范围内,初始放电比容量高达261 m Ah/g。试验结果对富锂材料的选择有一定指导意义。 展开更多

关键词 锂离子电池 富锂锰基正极材料 物性 电化学性能

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P2-O3复合相富锂锰基正极材料的合成及性能研究 被引量：5

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作者 张建宇 鲁理平 +2 位作者 于志辉 宋进 夏定国 《储能科学与技术》 CAS CSCD 2020年第2期346-352,共7页

为了解决高比能富锂材料电压衰退、首圈库仑效率低、倍率性能差等问题,本文通过简单的固相烧结法合成P2-O3复合相富锂正极材料。该材料利用P2相在首次充放电过程中转化为O2相,避免过渡金属迁移,有效地降低了循环过程中的电压衰退,极大... 为了解决高比能富锂材料电压衰退、首圈库仑效率低、倍率性能差等问题,本文通过简单的固相烧结法合成P2-O3复合相富锂正极材料。该材料利用P2相在首次充放电过程中转化为O2相,避免过渡金属迁移,有效地降低了循环过程中的电压衰退,极大地提高了首圈库仑效率和倍率性能。电化学性能测试表明,在2.0~4.6 V以0.1 C (1 C=200 mA/g)电流进行充放电,P2-O3复合相富锂正极材料可以提供高于290 mA·h/g的比容量,首圈库仑效率高达97%。1 C放电比容量约为240 mA·h/g,100圈容量保持率接近80%;100圈平均电压衰退小于170 m V。该复合相富锂正极材料合成制备简单;在2.0~4.6V电压范围内,实现传统富锂材料在2.0~4.8 V下的高容量,这大大促进了富锂材料与商用电解液的匹配;此外,循环性能相对良好,电压衰退也得到了一定的抑制,有力地推动了富锂材料在电动汽车市场上的应用。 展开更多

关键词 复合相 富锂锰基正极材料 电压衰退 首圈库仑效率

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富锂锰基正极材料性能改性的研究进展 被引量：4

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作者 王春雷 蒋佑煊 +2 位作者 孔继周 周飞 汤卫平 《电源技术》 CAS CSCD 北大核心 2015年第12期2763-2767,共5页

富锂锰基正极材料x Li_2MnO_3·(1-x)LiMO)2(M=Ni,Co或Mn)具有高比容量、低成本等优点,是下一代高比能锂离子电池正极材料有力竞争者。然而该材料也存在首次不可逆容量大,大功率下循环性能差等缺点。从富锂锰基正极材料的首次充放... 富锂锰基正极材料x Li_2MnO_3·(1-x)LiMO)2(M=Ni,Co或Mn)具有高比容量、低成本等优点,是下一代高比能锂离子电池正极材料有力竞争者。然而该材料也存在首次不可逆容量大,大功率下循环性能差等缺点。从富锂锰基正极材料的首次充放电容量、循环性能、倍率性能、阻抗分析等方面,重点讨论了包覆、掺杂、混合等改性方法对x Li_2MnO_3·(1-x)LiMO_2的电化学性能影响,指出了富锂锰基正极材料当前存在争议的问题,并展望了今后的改性研究工作。 展开更多

关键词 锂离子电池 富锂锰基正极材料 改性 电化学性能

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熔盐燃烧法制备富锂锰基正极材料 被引量：2

11

作者 廖达前 习小明 +1 位作者 高雄 周春仙 《电池》 CAS CSCD 北大核心 2016年第4期200-203,共4页

采用熔盐燃烧法制备富锂锰基正极材料,并进行XRD、SEM、X射线光电子能谱（XPS）、电化学性能和循环伏安曲线测试等分析。低温共熔物在600℃下燃烧,预烧产物在900℃下保温10 h制得的样品,具有良好的层状结构;一次粒子的直径为100~300 nm... 采用熔盐燃烧法制备富锂锰基正极材料,并进行XRD、SEM、X射线光电子能谱（XPS）、电化学性能和循环伏安曲线测试等分析。低温共熔物在600℃下燃烧,预烧产物在900℃下保温10 h制得的样品,具有良好的层状结构;一次粒子的直径为100~300 nm。在2.0~4.8 V充放电,0.05 C首次放电比容量为279.1 mAh/g,1.00 C放电比容量可达200 mAh/g且循环25次容量没有衰减。样品良好的电化学性能归因于纳米尺度的一次粒子、较大的比表面积和良好的晶体结构。 展开更多

关键词 锂离子电池 富锂锰基正极材料 熔盐燃烧法

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锂离子电池高容量富锂锰基正极材料研究进展 被引量：5

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作者 夏永高 刘兆平 《储能科学与技术》 CAS 2016年第3期384-387,共4页

富锂锰基正极材料因具有高的放电比容量,有望成为下一代400 W·h/kg动力电池最有前景的正极材料。本文简要介绍了本研究团队在富锂锰基正极材料方面的研究进展。通过团队多年研发,材料的首次不可逆容量、倍率性能、循环稳定性得到... 富锂锰基正极材料因具有高的放电比容量,有望成为下一代400 W·h/kg动力电池最有前景的正极材料。本文简要介绍了本研究团队在富锂锰基正极材料方面的研究进展。通过团队多年研发,材料的首次不可逆容量、倍率性能、循环稳定性得到明显的改善,而且,电压衰减被有效的抑制。同时,研制出基于富锂锰基正极材料和纳米硅碳负极材料的新型24 A·h高容量锂离子电池,其质量能量密度达到374 W·h/kg,体积能量密度达到577 W·h/L。 展开更多

关键词 锂离子电池 富锂锰基正极材料 电压衰减 高能量密度 电动汽车

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锂离子电池富锂锰基正极材料专利技术分析 被引量：3

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作者 王国华 夏永高 刘兆平 《储能科学与技术》 CAS 2016年第3期388-395,共8页

利用德温特(DII)专利数据库和宁波市知识产权服务平台专利数据库,通过对富锂锰基正极材料技术领域的专利进行分析,揭示该技术领域当前的专利活动特点,为我国在该领域的科技创新和产业化提供参考。本文从全球富锂锰基正极材料技术研发背... 利用德温特(DII)专利数据库和宁波市知识产权服务平台专利数据库,通过对富锂锰基正极材料技术领域的专利进行分析,揭示该技术领域当前的专利活动特点,为我国在该领域的科技创新和产业化提供参考。本文从全球富锂锰基正极材料技术研发背景的调研入手,从国际专利申请数量年度分布、专利技术生命周期、技术研发布局、主要竞争国家/地区、主要专利申请人等方面,分析了全球富锂锰基正极材料技术的整体专利态势;在此基础上,对世界范围内的重要申请人以及在华重要申请人的专利布局和技术路线进行了重点深入分析。基于上述分析结果,最后就我国未来的富锂锰基正极材料的技术研发和专利申请与保护工作提出了一些建议。 展开更多

关键词 富锂锰基正极材料技术 发展趋势 专利分析

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富锂锰基正极材料动力锂离子电池的倍率性能 被引量：1

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作者 曾敏 钟盛文 +1 位作者 张骞 李栋 《电池》 CAS CSCD 北大核心 2015年第1期18-21,共4页

以富锂锰基材料为正极材料,人造石墨为负极材料,用叠片工艺制备额定容量为5 Ah的5580135型软包装动力锂离子电池,研究正极面密度、导电剂含量、负极/正极容量比及电解液对倍率放电性能的影响。当正极面密度为240 g/m2、正极导电剂含量... 以富锂锰基材料为正极材料,人造石墨为负极材料,用叠片工艺制备额定容量为5 Ah的5580135型软包装动力锂离子电池,研究正极面密度、导电剂含量、负极/正极容量比及电解液对倍率放电性能的影响。当正极面密度为240 g/m2、正极导电剂含量为4%、负极/正极容量比为1.1并以1 mol/L Li PF6/EC+PC+EMC+DMC为电解液时,电池的倍率性能最好。25℃时以1.00 C充电、5.00 C放电循环1 000次,容量保持率为99.5%。 展开更多

关键词 富锂锰基正极材料 动力锂离子电池 倍率性能

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高能量密度层状富锂锰基正极材料的改性研究进展 被引量：11

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作者 李雨 赵慧春 +2 位作者 白莹 吴锋 吴川 《储能科学与技术》 CAS CSCD 2018年第3期394-403,共10页

纯电动汽车以及混合动力汽车的快速发展使得研发高能量密度的锂离子电池正极材料迫在眉睫。层状富锂锰基正极材料比容量可达250 mA·h/g,平均放电电压高于3.5 V,电化学特征明显优于钴酸锂和磷酸铁锂等传统的正极材料,是实现300 W
... 纯电动汽车以及混合动力汽车的快速发展使得研发高能量密度的锂离子电池正极材料迫在眉睫。层状富锂锰基正极材料比容量可达250 mA·h/g,平均放电电压高于3.5 V,电化学特征明显优于钴酸锂和磷酸铁锂等传统的正极材料,是实现300 W·h/kg动力锂离子电池极具潜力的正极材料。不过,此类材料循环性能不佳,并伴随严重的电压衰退现象,主要原因是随着循环的进行材料表面结构重组,晶体结构发生了由层状结构向尖晶石结构的不可逆转化,导致锂离子迁移阻力增大,进而严重影响其电化学性能。为解决这些问题,近年来研究人员开展了大量工作,本文主要从体相掺杂、表面包覆、材料微观结构设计以及晶面调控4个方面详细评述了锂离子电池富锂锰基正极材料改性技术的研究进展。 展开更多

关键词 富锂锰基正极材料 锂离子电池 改性 电压衰退 循环稳定性

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尖晶石/层状异质界面的构筑提升富锂锰基正极材料电化学性能 被引量：3

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作者 高永恩 贾梦哲 +5 位作者 李刚 戴仲葭 姜瑞 袁蕙 杜泽学 侯栓弟 《石油学报（石油加工）》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第6期1412-1421,共10页

通过水洗/二次焙烧工艺对富锂锰基正极材料进行表界面改性,采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、拉曼光谱(Raman)、X射线光电子能谱(XPS)、循环伏安测试(CV)等手段系统地对富锂锰基正极材料的物化性能进行了分析表征。结果表明:水... 通过水洗/二次焙烧工艺对富锂锰基正极材料进行表界面改性,采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、拉曼光谱(Raman)、X射线光电子能谱(XPS)、循环伏安测试(CV)等手段系统地对富锂锰基正极材料的物化性能进行了分析表征。结果表明:水洗/二次焙烧改性工艺对富锂锰基正极材料的作用范围为表界面,不会破坏材料本体结构及形貌;当二次焙烧温度为500℃时,富锂锰基正极材料表界面会形成尖晶石/层状异质界面结构,这不仅使得电极材料放电比容量从279.0 mAh/g提升至286.6 mAh/g,首次库伦效率从81.70%提高至91.89%,还能够减少电解液对电极材料的腐蚀,50次循环容量保持率从92.82%提高至95.31%。此外具有独特三维传输通道的尖晶石结构,有助于锂离子快速扩散,从而提升材料的倍率性能。 展开更多

关键词 锂离子电池 富锂锰基正极材料 水洗/二次焙烧 预激活 尖晶石/层状异质界面

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富锂锰基正极材料在不同温度下的极化行为 被引量：4

17

作者 杨夕馨 常增花 +4 位作者 邵泽超 吴帅锦 王仁念 王建涛 卢世刚 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第9期69-78,共10页

富锂锰基正极材料作为极具潜力的下一代锂离子动力电池正极材料,在不同温度下电化学性能表现出很大差异,严重限制了其在实际环境中的应用。采用多种电化学测试表征了富锂锰基材料在5~45℃温度范围内电化学性能的差异,从极化的角度分析... 富锂锰基正极材料作为极具潜力的下一代锂离子动力电池正极材料,在不同温度下电化学性能表现出很大差异,严重限制了其在实际环境中的应用。采用多种电化学测试表征了富锂锰基材料在5~45℃温度范围内电化学性能的差异,从极化的角度分析了材料性能与温度依赖关系的影响因素。结果表明:富锂锰基材料的充放电容量随着温度的降低而降低,主要源于高电压和低电压区间内氧/锰离子反应随温度降低极化显著增大,造成其贡献的容量显著降低。这主要是因为氧/锰离子本征动力学性能差使电荷转移过程具有较高的表观活化能。此外,氧/锰离子参与电荷补偿反应使材料结构发生较大变化,一方面诱发界面膜成分发生变化,增加了低电压区间界面锂离子传输表观活化能,另一方面造成充放电末期锂离子固相扩散具有较高的表观活化能。因此,改善富锂锰基材料氧/锰离子反应动力学是提高其环境适应性的主要措施。 展开更多

关键词 锂离子电池 富锂锰基正极材料 电化学性能 极化 温度依赖性

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锂离子电池用富锂锰基正极材料掺杂改性研究进展 被引量：4

18

作者 翟鑫华 张盼盼 +3 位作者 周建峰 何亚鹏 黄惠 郭忠诚 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第7期7056-7062,共7页

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... 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。 展开更多

关键词 锂离子电池 富锂锰基正极材料 离子掺杂 掺杂改性 电化学性能

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表面包覆氧化镧的富锂锰基正极材料的制备及性能研究 被引量：2

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作者 忽小宇 陈婧妍 +4 位作者 吕晓霞 袁宁一 丁建宁 刘振 王莹 《化工新型材料》 CAS CSCD 北大核心 2020年第3期138-142,共5页

通过溶液法在富锂锰基0.5Li2MnO3·0.5LiMn1/3Ni1/3Co1/3O2(简称LLO)正极材料前驱体表面包覆了一层稀土氧化物--氧化镧,制备了表面包覆氧化镧的LLO正极材料。采用X射线衍射仪、能量色散谱仪、扫描电子显微镜以及电池测试仪对材料进... 通过溶液法在富锂锰基0.5Li2MnO3·0.5LiMn1/3Ni1/3Co1/3O2(简称LLO)正极材料前驱体表面包覆了一层稀土氧化物--氧化镧,制备了表面包覆氧化镧的LLO正极材料。采用X射线衍射仪、能量色散谱仪、扫描电子显微镜以及电池测试仪对材料进行表征和电化学性能测试,考察表面包覆氧化镧对LLO正极材料性能的影响。研究结果表明,用摩尔分数1%的氧化镧包覆LLO正极材料,极大地改善了材料的电化学性能。电化学性能的改善归因于包覆氧化镧后有效地稳定了材料的表面结构,避免了材料在循环过程中的分解。 展开更多

关键词 富锂锰基正极材料 稀土氧化物 表面包覆

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富锂锰基正极材料结构优化及晶面调控研究进展 被引量：2

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作者 周建峰 翟鑫华 +4 位作者 张盼盼 何亚鹏 董劲 黄惠 郭忠诚 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第11期11057-11065,共9页

富锂锰基正极材料(Li-rich manganese cathode material,LMCM)具有高放电比容量(250 mAh·g^(-1)@0.1C)、高电压、制作成本低和环保等优点,被视为下一代动力锂电池正极材料的理想之选,是锂电池能量密度突破400 Wh/kg的关键电极材料... 富锂锰基正极材料(Li-rich manganese cathode material,LMCM)具有高放电比容量(250 mAh·g^(-1)@0.1C)、高电压、制作成本低和环保等优点,被视为下一代动力锂电池正极材料的理想之选,是锂电池能量密度突破400 Wh/kg的关键电极材料。但LMCM存在首次不可逆容量高和库伦效率差、倍率性能差和电压衰减等问题,在一定程度上制约了此类正极材料的大规模使用。为了解决LMCM存在的问题,相关学者做了大量的研究工作。一方面,针对LMCM在循环过程中的容量特性及结构演变规律进行了研究,为LMCM优化改性提供理论基础;另一方面,通过表面包覆、离子掺杂、表面酸处理等方法进行改性以提升LMCM的电化学性能,虽然取得了一定的成果,但是并不能完全满足使用需求。因此,近年来学者们开始在材料结构优化及活性晶面调控方面不断尝试,在保持LMCM优点的同时,进一步提高材料的倍率性能和循环寿命,降低首次不可逆容量损失,抑制循环过程的电压衰减。材料晶体结构优化的主要研究方向有构筑缺陷体系、层状-尖晶石异质结构、微纳结构、多孔结构等,优化后的结构能够有效缩短充放电过程中Li+的扩散路径,提升材料的结构强度,减少过渡金属离子的迁移和相变的发生,增强电解液渗透性,有效提高材料的结构及电化学稳定性;而晶面调控通过构筑具有α-NaFeO_(2)结构且晶向与锂层平行的晶面作为Li+脱嵌的电化学活性面,为Li+扩散提供畅通的路径,既能缩短Li+的扩散距离,又能提高Li+脱嵌的速率,从而提升材料大电流充放电能力。本文归纳了LMCM的研究进展,分别对材料的容量特性及结构演变、结构优化、电化学活性晶面调控等方面进行了介绍,分析了LMCM研究的成果和面临的问题,并对后续研究方向进行展望,以期为LMCM的设计和可控制备提供参考。 展开更多

关键词 富锂锰基正极材料 结构优化 晶面调控 电化学性能

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