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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
1
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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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
2
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 锂离子电池 富锂锰基层状氧化物 高能量密度 掺杂 包覆 炭材料
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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
3
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 锂离子电池 正极材料 富锂层状氧化物 合成优化 改性策略
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富锂锰基正极材料研究进展 被引量：2
4
作者 童汇 谢建龙 +4 位作者 张志谋 郭忻 喻万景 郭学益 黄承焕 《材料导报》 北大核心 2025年第3期1-18,共18页
富锂锰基材料(LRMOs)因具有能量密度高、成本低和环境友好等优点而备受青睐。然而,LRMOs存在首次库仑效率低、循环性能和倍率性能差等固有缺陷,限制了其商业化应用。为了应对这些局限,研究者们对LRMOs的制备方法不断进行改进,并且提出... 富锂锰基材料(LRMOs)因具有能量密度高、成本低和环境友好等优点而备受青睐。然而,LRMOs存在首次库仑效率低、循环性能和倍率性能差等固有缺陷,限制了其商业化应用。为了应对这些局限,研究者们对LRMOs的制备方法不断进行改进,并且提出了多种改性措施,使得LRMOs的性能显著提高。本文介绍了LRMOs的组成与结构、充放电机理,总结了LRMOs的最新研究进展,包括制备方法、面临的挑战和常见改性策略,并指明了未来LRMOs的研究重点,为今后LRMOs的研究及开发提供了重要参考。 展开更多
关键词 富锂锰基材料 锂离子电池 改性 电化学性能
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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
5
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 锂离子电池 无Co 富Ni 层状正极材料 改性策略
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高镍三元正极材料高压性能研究进展
6
作者 张鸿滔 黄万友 褚瑞霞 《化工新型材料》 北大核心 2025年第3期35-41,共7页
高镍三元正极材料(Li(Ni_(1-x-y)Co_(x)Mn_(y))O_(2),x+y≤0.4,记为NCM)在高压条件下仍然面临结构稳定性差、界面副反应严重等问题,限制了其在动力电池中的广泛应用。通过离子掺杂、表面包覆、电解液优化和复合改性等多种改性技术,可显... 高镍三元正极材料(Li(Ni_(1-x-y)Co_(x)Mn_(y))O_(2),x+y≤0.4,记为NCM)在高压条件下仍然面临结构稳定性差、界面副反应严重等问题,限制了其在动力电池中的广泛应用。通过离子掺杂、表面包覆、电解液优化和复合改性等多种改性技术,可显著提高高镍三元正极材料的结构稳定性和电化学性能。据此,综述了高镍三元正极材料针对高压性能的改性和优化方法,结果发现,掺杂元素可抑制不利相变,增强锂离子扩散;表面包覆可有效隔离电解液,减少副反应;电解液优化可形成稳定界面层,提升循环性能和容量保持率。尤其是复合改性,可进一步整体显著提升高镍三元正极材料在高压条件下的综合性能。对高镍三元正极材料高压性能的研究,可为其在高能量密度动力锂电池中的应用提供了新的理论支撑和依据。 展开更多
关键词 动力锂离子电池 高镍三元正极材料 高压稳定性 改性优化
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前驱体合成工艺对高镍三元正极材料性能的影响 被引量：1
7
作者 白立雄 贡浩天 +5 位作者 甘柏瑶 周春仙 朱健 周友元 杨亚辉 杨立山 《矿冶工程》 北大核心 2025年第1期133-137,142,共6页
研究了连续法和半连续法前驱体合成工艺对前驱体材料和高镍三元正极材料结构与性能的影响。结果表明,2种工艺合成的前驱体一次颗粒形貌存在显著差异,导致合成的正极材料一/二次颗粒结构及其电化学性能有所不同。2种前驱体制备的正极材... 研究了连续法和半连续法前驱体合成工艺对前驱体材料和高镍三元正极材料结构与性能的影响。结果表明,2种工艺合成的前驱体一次颗粒形貌存在显著差异,导致合成的正极材料一/二次颗粒结构及其电化学性能有所不同。2种前驱体制备的正极材料在扣式半电池中的性能差异较小,但在软包电池中却呈现出显著差异:采用半连续法制备的高镍正极在低荷电状态下具有较低的阻抗,45℃下循环750次后容量保持率为87.61%,显著优于连续法制备的高镍正极的容量保持率(77.65%)。半连续前驱体合成工艺在高镍正极材料生产中具备更大优势。 展开更多
关键词 锂离子电池 前驱体 正极材料 循环稳定性 高镍三元正极 连续法 半连续法
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富磷相磷化钼-石墨复合材料的储锂性能研究
8
作者 余萍 刘浩燃 +5 位作者 马子鑫 姜泓历 万梓淇 朱莉华 徐玮 柳剑鹏 《江西师范大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第3期235-239,259,共6页
过渡金属磷化物因较高的理论容量和合适的嵌锂电位而成为具有吸引力的锂离子负极材料.该文结合高温固相反应和球磨法制备了富磷相磷化钼-石墨(MoP_(2)/MoP/G)复合材料,该复合材料电极表现出良好的循环稳定性和优越的倍率性能,在500 mA&#... 过渡金属磷化物因较高的理论容量和合适的嵌锂电位而成为具有吸引力的锂离子负极材料.该文结合高温固相反应和球磨法制备了富磷相磷化钼-石墨(MoP_(2)/MoP/G)复合材料,该复合材料电极表现出良好的循环稳定性和优越的倍率性能,在500 mA·g^(-1)电流密度下经300次循环后的可逆放电比容量高达625.5 mAh·g^(-1);在100和4000 mA·g^(-1)的电流密度下的平均可逆放电比容量分别为637.7和379.2 mAh·g^(-1).通过电化学阻抗谱测试进一步分析了MoP_(2)/MoP/G复合材料电极的输运动力学.研究结果表明:MoP_(2)/MoP/G复合材料可用作高循环稳定性和高倍率性能的锂离子电池负极材料. 展开更多
关键词 锂离子电池 富磷相磷化钼 负极材料 储锂性能
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富锂锰基正极材料前驱体共沉淀法制备研究
9
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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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
10
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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煅烧温度对高镍无钴LiNi_(0.9)Mn_(0.1)O_(2)正极材料结构与电化学性能的影响
11
作者 胡雷雷 吴昊哲 +4 位作者 张一博 赵亮 吴熹 贺英 后小毅 《化工新型材料》 北大核心 2025年第S1期167-172,共6页
高镍无钴LiNi_(0.9)Mn_(0.1)O_(2)被认为是目前具有潜力的锂离子电池正极材料之一。通过有机胺共沉淀和高温固相法制备了高镍无钴LiNi_(0.9)Mn_(0.1)O_(2)(NM91)二元正极材料,并通过结构表征和电化学性能测试探究煅烧温度对正极材料结... 高镍无钴LiNi_(0.9)Mn_(0.1)O_(2)被认为是目前具有潜力的锂离子电池正极材料之一。通过有机胺共沉淀和高温固相法制备了高镍无钴LiNi_(0.9)Mn_(0.1)O_(2)(NM91)二元正极材料,并通过结构表征和电化学性能测试探究煅烧温度对正极材料结构和电化学性能的影响。通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)和电化学性能对NM91正极材料外貌和结构进行分析,结果表明:在750℃时NM91正极材料的阳离子混排低,I_((003))/I_((104))比值最高,形貌趋于完整。同时电化学性能最佳,在0.1C下首次充放电库仑效率可达85.04%,0.5C下循环100圈后容量保持率为87.18%,1.0C下循环100圈后容量保持率为70.81%。H2-H3有害相变降低,显著提高了富镍阴极材料的结构稳定性,从而提高了富镍二元锂离子电池的电化学性能。 展开更多
关键词 锂离子电池 正极材料 高镍LiNi_(0.9)Mn_(0.1)O_(2) 有机胺共沉淀法
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单晶高镍三元正极材料的制备及改性研究进展 被引量：7
12
作者 肖围 易志成 +2 位作者 刘程锦 万佳祥 缪畅 《矿冶工程》 CAS 北大核心 2024年第4期1-7,共7页
介绍了单晶高镍三元正极材料的结构特点,总结了单晶高镍三元正极材料常见的制备工艺,并探讨了近年来材料性能改善的主要策略,可为高性能单晶高镍三元正极材料的规模化生产提供借鉴和参考。
关键词 单晶 高镍三元正极材料 锂离子电池 制备方法 改性策略 掺杂 表面包覆
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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
13
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 锂离子电池 富锂锰基正极材料 聚合物热解法 电化学性能
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Li_(1.2)Mn_(0.54)Ni_(0.13)Co_(0.13)O_(2)正极材料的Ga_(2)O_(3)包覆改性及电化学性能 被引量：2
14
作者 刘新朋 赵刘洋 +4 位作者 李泓漪 陈雅图 吴爱民 李爱魁 黄昊 《无机化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2024年第6期1105-1113,共9页
首先采用共沉淀方法制备富锂锰基正极材料Li_(1.2)Mn_(0.54)Ni_(0.13)Co_(0.13)O_(2)原始样品(P-LRMO),然后通过简单的湿化学法以及低温煅烧方法对其进行不同含量Ga_(2)O_(3)原位包覆。透射电子显微镜(TEM)以及X射线光电子能谱(XPS)结... 首先采用共沉淀方法制备富锂锰基正极材料Li_(1.2)Mn_(0.54)Ni_(0.13)Co_(0.13)O_(2)原始样品(P-LRMO),然后通过简单的湿化学法以及低温煅烧方法对其进行不同含量Ga_(2)O_(3)原位包覆。透射电子显微镜(TEM)以及X射线光电子能谱(XPS)结果表明在P-LRMO表面成功合成了Ga_(2)O_(3)包覆层。电化学测试结果表明:含有3%Ga_(2)O_(3)的改性材料G3-LRMO具有最优的电化学性能,其在0.1C倍率(电流密度为25 mA·g^(-1))下首圈充放电比容量可以达到270.1 mAh·g^(-1),在5C倍率下容量仍能保持127.4 mAh·g^(-1),优于未改性材料的90.7 mAh·g^(-1),表现出优异的倍率性能。G3-LRMO在1C倍率下循环200圈后仍有190.7 mAh·g^(-1)的容量,容量保持率由未改性前的72.9%提升至85.6%,证明Ga_(2)O_(3)包覆改性能有效提升富锂锰基材料的循环稳定性。并且,G3-LRMO在1C倍率下循环100圈后,电荷转移阻抗(Rct)为107.7Ω,远低于未改性材料的251.5Ω,表明Ga_(2)O_(3)包覆层能提高材料的电子传输速率。 展开更多
关键词 锂离子电池 富锂锰基正极材料 Ga_(2)O_(3)包覆 电化学性能
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前驱体预处理对富锂锰基氧化物电化学的影响 被引量：2
15
作者 文萌 夏鼎峰 钟盛文 《有色金属科学与工程》 CAS 北大核心 2024年第1期25-33,共9页
实验通过小规模共沉淀和固相反应成功合成了无钴富锂锰基前驱体Ni_(0.3)Mn_(0.7)(OH)_(2),将前驱体不进行和进行机械粉碎,分别得到2种不同粒径的Ni_(0.3)Mn_(0.7)(OH)_(2)(D_(50)=1.626μm和0.710μm)前驱体。不同粒径大小的前驱体与LiO... 实验通过小规模共沉淀和固相反应成功合成了无钴富锂锰基前驱体Ni_(0.3)Mn_(0.7)(OH)_(2),将前驱体不进行和进行机械粉碎,分别得到2种不同粒径的Ni_(0.3)Mn_(0.7)(OH)_(2)(D_(50)=1.626μm和0.710μm)前驱体。不同粒径大小的前驱体与LiOH以1∶1.55的摩尔比混合,经过高温烧结,合成2种颗粒大小的富锂锰基正极材料Li_(1.2)Ni_(0.24)Mn_(0.56)O_(2)(D_(50)=1.667μm和1.148μm)。实验结果表明,颗粒尺寸影响其物理化学性质和电化学性能。Li_(1.2)Ni_(0.24)Mn_(0.56)O_(2)(D_(50)=1.148μm)正极材料具有较小颗粒尺寸,显示出优异的电化学性能(在0.5 C下循环100次后,容量为190.7 mAh/g,循环保持率高达91.2%)。研究揭示了一种简易方法改变颗粒大小,并证明了粒径对电化学的重要性。 展开更多
关键词 富锂锰材料 颗粒大小 电化学 共沉淀法 锂电池
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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：3
16
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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富锂锰基材料低首次库仑效率原因及改性策略 被引量：1
17
作者 张佳文 蔡星鹏 +3 位作者 周俊飞 丁浩 张宁霜 崔孝玲 《精细化工》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期1211-1220,共10页
富锂锰基正极材料〔xLi_(2)MnO_(3)•(1–x)LiTMO_(2),0<x<1,TM=Mn、Co、Ni等〕(LROs)具有高容量、高工作电压、高安全、低成本等诸多优点,是下一代新型锂离子电池材料中最具有应用前景的正极材料之一。然而,LROs的低首次库仑效率... 富锂锰基正极材料〔xLi_(2)MnO_(3)•(1–x)LiTMO_(2),0<x<1,TM=Mn、Co、Ni等〕(LROs)具有高容量、高工作电压、高安全、低成本等诸多优点,是下一代新型锂离子电池材料中最具有应用前景的正极材料之一。然而,LROs的低首次库仑效率严重地阻碍了其商业化,亟需深入研究其低首次库仑效率原因。从LROs的晶体结构及充放电行为出发,全面剖析了氧的不可逆流失、Li^(+)不可逆脱/嵌、Li^(+)与H^(+)离子交换等造成LROs低首次库仑效率原因的具体机理;针对性地总结了离子掺杂、表面工程、单晶化等提升首次库仑效率的相关改性策略;展望了提升LROs未来商业化的研究方向。 展开更多
关键词 锂离子电池 富锂锰基正极材料 首次库仑效率 改性策略
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单晶高镍三元正极材料:挑战与策略 被引量：1
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作者 黄辰悦 郑鸿飞 +3 位作者 秦宁 王灿沛 王利光 陆俊 《物理化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2024年第9期35-55,共21页
进一步提高锂离子电池的能量密度、循环寿命和安全性对电动汽车的普及至关重要。三元层状正极材料因其高比容量、低温性能良好、成本较低等优势,近年来在动力电池领域备受关注。高镍化和高电压化被认为是提高三元材料能量密度的有效途... 进一步提高锂离子电池的能量密度、循环寿命和安全性对电动汽车的普及至关重要。三元层状正极材料因其高比容量、低温性能良好、成本较低等优势,近年来在动力电池领域备受关注。高镍化和高电压化被认为是提高三元材料能量密度的有效途径。然而,基于传统多晶三元正极的高镍化和高压化可能会显著降低材料的循环稳定性和热安全性,设计单晶三元正极材料被认为可以有效缓解高压多晶三元正极稳定性问题的可行途径。但是,单晶三元正极仍然面临着离子传输动力学受阻、非均匀荷电状态、晶格参数各向异性变化、阳离子混排、化学机械降解等挑战。因此,本文从三元正极材料的本质结构演化角度系统地分析和总结了多晶与单晶结构失效的共性问题。此外,还归纳了单晶高镍三元材料的合成工艺调控、元素掺杂、表界面改性等策略,梳理了结构设计与电化学性能之间的构效关系,并对单晶高镍三元正极材料的未来发展方向进行了展望,能够为高比能三元正极材料的开发提供理论指导。 展开更多
关键词 锂离子电池 层状正极材料 高镍 单晶结构 失效机制 结构演化 改性策略
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基于第一性原理高价元素Mo稳定层状富锂锰基材料的氧框架机制
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作者 张硕 赵刘洋 +2 位作者 黄昊 吴爱民 李爱魁 《高等学校化学学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期110-119,共10页
采用基于密度泛函理论的第一性原理计算探究了高价元素Mo取代Mn稳定层状富锂锰基材料氧离子框架机制.Mo掺杂将体积变化率从‒2.95%降至‒0.53%,改善了锂化前后的晶格畸变.空位形成能及巴德电荷分析结果表明,7种氧空位形成能均明显提升,且... 采用基于密度泛函理论的第一性原理计算探究了高价元素Mo取代Mn稳定层状富锂锰基材料氧离子框架机制.Mo掺杂将体积变化率从‒2.95%降至‒0.53%,改善了锂化前后的晶格畸变.空位形成能及巴德电荷分析结果表明,7种氧空位形成能均明显提升,且第一配位氧平均巴德电荷从1.13 e升至1.18 e,抑制了不稳定氧析出;锂化前后氧原子巴德电荷改变量从0.51 e降至0.11 e,表明循环前后的体系均具有良好的氧框架稳定性.通过差分电荷密度计算,发现Mo能够在Li去除后提供电荷补偿,而且Mo掺杂后锂离子迁移速率得到了提升,最低势垒从0.55 eV降至0.42 eV.为高价元素掺杂锂离子电池正极材料奠定了坚实的理论依据. 展开更多
关键词 锂离子电池 富锂正极材料 电子性质 晶格氧 密度泛函理论
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溶剂热法制备Li_(1.2)Ni_(0.13)Co_(0.13)Mn_(0.54)O_(2)-LiAlO_(2)锂离子电池正极材料及性能研究 被引量：2
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作者 邹振耀 周亚鹏 《化工新型材料》 CAS CSCD 北大核心 2024年第S01期192-198,共7页
采用溶剂热法制备类核壳结构锂离子电池正极材料Li_(1.2)Ni_(0.13)Co_(0.13)Mn_(0.54)O_(2)-LiAlO_(2)。扫描电镜(SEM)与透射电镜(TEM)结果表明包覆LiAlO_(2)后,材料粒径在0.2~0.5μm之间,表面粗糙度增大。X射线光电子能谱(XPS)结果表... 采用溶剂热法制备类核壳结构锂离子电池正极材料Li_(1.2)Ni_(0.13)Co_(0.13)Mn_(0.54)O_(2)-LiAlO_(2)。扫描电镜(SEM)与透射电镜(TEM)结果表明包覆LiAlO_(2)后,材料粒径在0.2~0.5μm之间,表面粗糙度增大。X射线光电子能谱(XPS)结果表明包覆后,部分铝元素进入样品的体相中;改变了样品中过渡金属元素的价态分布。电压范围2.0~4.8V、0.05C活化时,包覆样品首次放电比容量达206.4mAh/g;库仑效率78.0%。样品在1C倍率下放电比容量151.4mAh/g,循环50次容量保持率高达98.4%。包覆后,材料可逆容量明显提升,倍率性能及循环稳定性均得到明显改善。 展开更多
关键词 正极材料 富锂材料 锂离子电池 溶剂热法 包覆
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