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共沉淀法调控高镍无钴LiNi_(0.9)Mn_(0.1)O_(2)正极材料的结构与性能研究
1
作者 陈祁恒 付立芝 +3 位作者 宁天翔 邹康宇 谭磊 李灵均 《现代化工》 北大核心 2025年第2期116-121,128,共7页
采用共沉淀法制备Ni_(0.90)Mn_(0.10)(OH)_(2)前驱体,并经过配锂煅烧合成相应的正极材料,探究了pH对前驱体、正极材料形貌以及电化学性能的影响。结果表明,在pH为10.8~11.3的范围内,随着pH的增大,溶液状态过饱和,成核速率超过生长速率,... 采用共沉淀法制备Ni_(0.90)Mn_(0.10)(OH)_(2)前驱体,并经过配锂煅烧合成相应的正极材料,探究了pH对前驱体、正极材料形貌以及电化学性能的影响。结果表明,在pH为10.8~11.3的范围内,随着pH的增大,溶液状态过饱和,成核速率超过生长速率,前驱体的二次颗粒粒径依次减小。当pH为10.8时,制备得到的正极材料LNM91呈现相对较大的二次颗粒粒径,材料与电解液接触面积较小,表现出最佳的循环性能,1 C电流密度下200次循环后容量保持率为84.20%;当pH为11.0时,合成的LNM91材料粒径较小,锂离子的扩散路径变短,有利于锂离子的脱嵌,展现出最佳的首次放电比容量(201.80 mAh/g)和首次库仑效率(85.87%)。 展开更多
关键词 共沉淀法 前驱体 高镍无钴正极材料 电化学性能 锂离子电池
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Zr改性LiNi_(0.9)Mn_(0.1)O_(2)正极材料的制备及电化学性能研究
2
作者 李韡 赵煜埂 +2 位作者 刘婧 单桂轩 张金利 《天津大学学报(自然科学与工程技术版)》 北大核心 2025年第5期520-530,共11页
锂离子电池具有体积小、工作温度范围宽和高能量密度等特点,已被广泛应用于新能源汽车动力电池、储能等领域.在众多锂离子电池材料中,富镍无钴正极材料LiNi_(0.9)Mn_(0.1)O_(2)(NM)因其优异的放电比容量、较低的生产成本和环境友好性而... 锂离子电池具有体积小、工作温度范围宽和高能量密度等特点,已被广泛应用于新能源汽车动力电池、储能等领域.在众多锂离子电池材料中,富镍无钴正极材料LiNi_(0.9)Mn_(0.1)O_(2)(NM)因其优异的放电比容量、较低的生产成本和环境友好性而成为研究热点.但该材料同时也存在循环稳定性差、Li^(+)/Ni^(2+)混排严重和电解液侵蚀造成的材料结构退化等问题.为了提高NM材料的电化学性能,采用高剪切强化共沉淀法在材料前驱体中嵌入Zr进行改性,研究了Zr嵌入对材料晶体结构与形貌、循环性能、倍率性能、电荷转移阻抗和Li^(+)迁移速率等方面的影响.研究表明,在优选的条件下制备出的改性材料LiNi_(0.9)Mn_(0.08)Zr_(0.02)O_(2)(NM-2Zr)具有优良的层状结构特征和结晶度,Zr改性后提高了材料的Li^(+)迁移速率、降低了Li^(+)/Ni^(2+)混排度.改性材料NM-2Zr的初始放电容量为219.3(mA·h)/g(25℃,2.7~4.4 V,0.1 C),高于未改性的NM材料(208.3(mA·h)/g).1.0 C下NM-2Zr的初始放电容量为183.2(mA·h)/g,循环150圈后容量保持率为87.4%,优于NM材料(178.8(mA·h)/g,84.6%).在5.0 C的高倍率下NM-2Zr的初始放电容量为144.8(mA·h)/g,循环150圈后容量保持率为95.1%,同样优于NM材料(132.5(mA·h)/g,90.0%).此外,Zr改性还能显著提高材料的结构稳定性,抑制充放电循环过程中晶间微裂纹的产生和不可逆相变的发生,同时还降低了界面处电荷转移阻抗的增长. 展开更多
关键词 锂离子电池 富镍正极材料 无钴材料 高剪切强化共沉淀法 锆改性
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新型高镍无钴正极材料LiNi_(0.94)Mn_(0.04)Al_(0.02)O_(2)的合成研究
3
作者 杨泽龙 孟奇 《稀有金属与硬质合金》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期106-111,共6页
采用固相烧结工艺合成了层状高镍无钴正极材料LiNi_(0.94)Mn_(0.04)Al_(0.02)O_(2)(NMA),并研究了不同烧结温度对NMA正极材料的晶体结构、微观形貌和电化学性能的影响。结果表明,当烧结温度过低时,NMA正极材料的结晶度偏低,并在表面形... 采用固相烧结工艺合成了层状高镍无钴正极材料LiNi_(0.94)Mn_(0.04)Al_(0.02)O_(2)(NMA),并研究了不同烧结温度对NMA正极材料的晶体结构、微观形貌和电化学性能的影响。结果表明,当烧结温度过低时,NMA正极材料的结晶度偏低,并在表面形成残锂。烧结温度过高则会导致层状结构变差和电极表面有害副反应增多。在最佳烧结温度750℃下合成的NMA-750材料具有良好的颗粒形貌、最少的锂镍混排和最完整的层状结构,同时具有最佳的电化学性能:首圈放电比容量(3.0~4.5 V,1 C)为199.5 mA·h/g,循环100圈后容量保持率可达79.04%;在5 C下仍具有147.6 mA·h/g的放电比容量,倍率性能优良。 展开更多
关键词 高镍无钴正极材料 LiNi_(0.94)Mn_(0.04)Al_(0.02)O_(2) 烧结温度 晶体结构 微观形貌 电化学性能 层状结构
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无钴富镍正极材料的火焰辅助喷雾热解合成与性能研究
4
作者 陈国徽 王君雷 +3 位作者 李世龙 李金宇 徐运飞 王昆 《新能源进展》 CSCD 北大核心 2024年第3期260-268,共9页
锂离子电池富镍三元正极材料因其成本低、容量高的优势受到广泛关注,受限于钴的高毒性、低储量,富镍正极材料无钴化成为锂离子电池未来的发展趋势。传统液相法制备无钴富镍材料存在步骤繁琐、耗时长、副产物多等问题。火焰辅助喷雾热解(... 锂离子电池富镍三元正极材料因其成本低、容量高的优势受到广泛关注,受限于钴的高毒性、低储量,富镍正极材料无钴化成为锂离子电池未来的发展趋势。传统液相法制备无钴富镍材料存在步骤繁琐、耗时长、副产物多等问题。火焰辅助喷雾热解(FASP)方法可一步合成正极材料,具有设备简单、耗时短、环境友好等优点。采用FASP方法制备LiNi_(0.8)Mn_(0.2)O_(2)(NM82)无钴富镍正极材料,探究合成条件对NM82结构、形貌和电化学性能的影响。结果表明,FASP可一步合成NM82正极材料,且其在载气流速1.5L/min、锂过量10%、退火温度800℃条件下的锂镍混排水平最低,放电比容量最高,在0.1C倍率下达到180.2mA∙h/g。 展开更多
关键词 火焰辅助喷雾热解 无钴富镍正极材料 锂离子电池 电化学性能
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铝掺杂对高镍无钴LiNi_(0.95)Mn_(0.05)O_(2)正极材料结构与性能的影响 被引量：8
5
作者 王楚 李灵均 +2 位作者 曾爱香 谭磊 周友元 《矿冶工程》 CAS CSCD 北大核心 2022年第4期150-154,共5页
采用固相法合成了铝掺杂的层状高镍无钴LiNi_(0.95)Mn_(0.05)O_(2)正极材料,并利用结构分析方法和电化学测试手段研究了铝掺杂对LiNi_(0.95)Mn_(0.05)O_(2)正极材料晶体结构和电化学性能的影响。结果表明,Al均匀地掺杂到了正极材料二次... 采用固相法合成了铝掺杂的层状高镍无钴LiNi_(0.95)Mn_(0.05)O_(2)正极材料,并利用结构分析方法和电化学测试手段研究了铝掺杂对LiNi_(0.95)Mn_(0.05)O_(2)正极材料晶体结构和电化学性能的影响。结果表明,Al均匀地掺杂到了正极材料二次颗粒体相中,不仅使材料晶胞参数发生了变化,还降低了材料的Li^(+)/Ni^(2+)混排程度。掺杂1%铝可以提高材料的长循环性能,这归因于掺杂样品中的Al能有效抑制材料在充电过程中的H2→H3相变程度。相比于未掺杂的样品,铝掺杂样品在1C、2.7~4.3 V的测试条件下循环300圈后,其容量保持率提高了11.3%。但Al^(3+)的非电化学活性会降低材料的倍率性能。 展开更多
关键词 锂离子电池 正极材料 高镍无钴正极材料 铝掺杂 长循环性能
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固体氧化物燃料电池无钴钙钛矿阴极材料SrFeO_(3-δ)的掺杂改性
6
作者 宦道明 张璐 +1 位作者 彭冉冉 夏长荣 《陶瓷学报》 CAS 北大核心 2022年第1期1-13,共13页
固体氧化物燃料电池(Solid Oxide Fuel Cell,SOFC)是一种清洁、高效的能量转换装置,其性能主要受制于阴极的氧还原反应速率。传统高性能阴极材料以钴基材料为主,其价格昂贵、热膨胀系数大、化学稳定性差等制约了钴基材料的应用。为此,... 固体氧化物燃料电池(Solid Oxide Fuel Cell,SOFC)是一种清洁、高效的能量转换装置,其性能主要受制于阴极的氧还原反应速率。传统高性能阴极材料以钴基材料为主,其价格昂贵、热膨胀系数大、化学稳定性差等制约了钴基材料的应用。为此,需要大力发展无钴阴极材料,具有钙钛矿结构(ABO_(3))的SrFeO_(3-δ)基材料是一种良好的离子-电子混合导体氧化物,它有巨大的潜力替代钴基材料。通过综述SrFeO_(3-δ)基阴极材料的掺杂改性,总结了A位、B位以及A/B位共掺杂的元素和掺杂量对SrFeO_(3-δ)的晶体结构、氧的非化学计量、热膨胀系数、电导率、氧传输和电化学性能等的影响。这些掺杂方式为发展和改性新型无钴阴极材料提供了一些新颖的策略。 展开更多
关键词 固体氧化物燃料电池 无钴阴极材料 钙钛矿氧化物 铁酸锶 元素掺杂
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煅烧温度对高镍无钴LiNi_(0.90)Mn_(0.10)O_(2)正极材料结构与电化学性能的影响 被引量：3
7
作者 谢尚辰 邹康宇 +3 位作者 谭磊 周友元 朱健 李灵均 《现代化工》 CAS CSCD 北大核心 2023年第9期109-113,119,共6页
采用固相法在不同的煅烧温度下(725~825℃)合成了高镍无钴LiNi_(0.90)Mn_(0.10)O_(2)正极材料,并通过结构表征和电化学测试考察了煅烧温度对正极材料的结构和电化学性能的影响。结果表明,煅烧温度会改变材料的晶胞参数,在最佳煅烧温度77... 采用固相法在不同的煅烧温度下(725~825℃)合成了高镍无钴LiNi_(0.90)Mn_(0.10)O_(2)正极材料,并通过结构表征和电化学测试考察了煅烧温度对正极材料的结构和电化学性能的影响。结果表明,煅烧温度会改变材料的晶胞参数,在最佳煅烧温度775℃时所制得的正极材料Li^(+)/Ni^(2+)混排程度最低;该煅烧温度制备的样品首次放电比容量最高,同时倍率性能也表现最佳,并且在循环200圈后仍然保持着最高的放电比容量。 展开更多
关键词 锂离子电池 高镍无钴正极材料 煅烧温度 电化学性能
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锂离子电池双层四元无钴镍基单晶正极材料的制备及其性能 被引量：1
8
作者 邱永松 李丽 《中国有色冶金》 CAS 北大核心 2022年第4期135-141,共7页
无钴镍基正极材料因其具有成本低、比容量高等优点而备受市场瞩目,但也存在倍率性能差、循环寿命短、高压循环稳定性差、表面残留锂、阳离子混排等问题需要解决。基于此,本研究提出一种双层四元无钴镍基层状单晶正极材料,以无钴镍基和... 无钴镍基正极材料因其具有成本低、比容量高等优点而备受市场瞩目,但也存在倍率性能差、循环寿命短、高压循环稳定性差、表面残留锂、阳离子混排等问题需要解决。基于此,本研究提出一种双层四元无钴镍基层状单晶正极材料,以无钴镍基和锰为基础二元材料,通过掺杂铁、铜两种金属元素制备成四元无钴高镍正极材料前驱体,将前驱体与锂源按合理配比混合制备成富锂微米级单晶基体,最后以高导电性材料氮化钛均匀包覆基体制备成锂离子电池双层四元无钴镍基单晶正极材料。性能测试结果显示,经500次循环后其容量保持率仍有98.2%,该结果验证了本试验所制备的正极材料成本低、易于产业化的特性;通过掺杂两种元素后进行微米级单晶改性处理、合理的富锂配比和高导电性材料表面包覆的协同作用,进一步提高了正极材料的高压循环稳定性和循环寿命,并具有极佳的容量和倍率性能。 展开更多
关键词 锂离子电池 四元正极材料 无钴镍基正极材料 表面包覆 单晶改性 氮化钛 电池容量
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Fe/W共掺杂对LiNiO_(2)正极材料结构和电化学性能的影响
9
作者 刘小九 李东林 +3 位作者 任旭强 高建行 张龙 陆继承 《功能材料》 CAS CSCD 北大核心 2023年第5期5192-5197,5209,共7页
通过溶胶-凝胶法合成了铁、钨共同掺杂的镍酸锂正极材料(LiNi_(0.97)Fe_(0.02)W_(0.01)O_(2)),研究了双阳离子掺杂对镍酸锂正极材料电化学性能的影响。结果表明,铁、钨共同掺杂可以显著降低镍酸锂的阳离子混排,抑制H2到H3的相变,提高循... 通过溶胶-凝胶法合成了铁、钨共同掺杂的镍酸锂正极材料(LiNi_(0.97)Fe_(0.02)W_(0.01)O_(2)),研究了双阳离子掺杂对镍酸锂正极材料电化学性能的影响。结果表明,铁、钨共同掺杂可以显著降低镍酸锂的阳离子混排,抑制H2到H3的相变,提高循环稳定性并且降低电压平台的衰减。在200 mA/g的电流密度下,LiNi_(0.97)Fe_(0.02)W_(0.01)O_(2)材料循环100次后容量保持率为88.1%,而LiNiO_(2)材料容量保持率仅为62.9%。此外,LiNi_(0.97)Fe_(0.02)W_(0.01)O_(2)材料也具有更加优异的倍率性能(4000 mA/g的电流密度下放电比容量126.3 mAh/g)。因此,Fe/W共掺杂有利于提高无钴高镍层状氧化物正极材料的电化学性能。 展开更多
关键词 锂离子电池 无钴层状氧化物正极材料 双阳离子掺杂 电化学性能
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