Cr/Al改性LiMn_(2)O_(4)正极材料制备及电化学性能

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作者 郭昱娇 梁其梅 +2 位作者 林杰 宁平 郭俊明 《精细化工》 北大核心 2025年第8期1745-1755,1840,共12页

以Li2CO_(3)、MnCO_(3)、Al(NO_(3))_(3)·9H_(2)O和Cr(CH_(3)COO)_(3)为原料,采用固相燃烧法和Cr/Al共掺杂优化暴露晶面取向策略,制备了不同Al掺杂量(x)LiCr_(0.02)Al_(x)Mn_(1.98–x)O_(4)(LCAMO-x,x=0.03、0.05、0.08和0.10,与... 以Li2CO_(3)、MnCO_(3)、Al(NO_(3))_(3)·9H_(2)O和Cr(CH_(3)COO)_(3)为原料,采用固相燃烧法和Cr/Al共掺杂优化暴露晶面取向策略,制备了不同Al掺杂量(x)LiCr_(0.02)Al_(x)Mn_(1.98–x)O_(4)(LCAMO-x,x=0.03、0.05、0.08和0.10,与总金属物质的量之比,下同)正极材料。采用XRD、SEM、TEM、XPS对LCAMO-x进行了表征;通过恒电流充放电、循环伏安和电化学阻抗实验,考察了在Cr低掺杂量时,不同Al掺杂量对LCAMO-x电化学性能的影响。结果表明,Cr/Al共掺杂未改变LiMn_(2)O_(4)的晶体结构,促进了材料晶粒及(111)、(100)和(110)晶面的生长,形成了截角八面体单晶颗粒形貌;LCAMO-0.05形成的单晶截角八面体颗粒形貌最完整,颗粒数量最多。由LCAMO-0.05制备的电极,在1 C倍率下的初始放电比容量为121.1 mA·h/g,1000次循环后容量保持率为72.6%;LCAMO-0.05电极在15 C和20 C的高倍率下,首次放电比容量分别为89.1和78.1 mA·h/g,循环1500次后容量保持率分别为71.6%和76.7%;在55℃和1 C倍率条件下,LCAMO-0.05电极初始放电比容量为113.6 mA·h/g,250次循环后容量保持率为65.6%;LCAMO-0.05电极的Li+扩散系数为5.85×10^(–12) cm^(2)/s,表观活化能为29.09 kJ/mol;5 C倍率下循环1000次后,LCAMO-0.05的晶体结构和截角八面体颗粒形貌变化较小,表现出结构稳定性。 展开更多

关键词 尖晶石型锰酸锂 Cr/Al共掺杂 高倍率性能 正极材料 功能材料

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熔盐燃烧制备纳米LiN_(i0.05)Mn_(1.95)O_(4)正极材料及电化学性能研究

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作者 马姣 钱志慧 +3 位作者 朱琴 白玮 郭昱娇 郭俊明 《化工新型材料》 CAS CSCD 北大核心 2024年第9期136-142,共7页

采用熔盐燃烧法在300℃、400℃、500℃和600℃下燃烧反应1h,然后经650℃焙烧3h,制得4种LiN_(i0.05)Mn_(1.95)O_(4)正极材料。结果表明:所制LiN_(i0.05)Mn_(1.95)O_(4)正极材料的原有立方尖晶石结构均没有被改变,随燃烧反应温度递增,粒... 采用熔盐燃烧法在300℃、400℃、500℃和600℃下燃烧反应1h,然后经650℃焙烧3h,制得4种LiN_(i0.05)Mn_(1.95)O_(4)正极材料。结果表明:所制LiN_(i0.05)Mn_(1.95)O_(4)正极材料的原有立方尖晶石结构均没有被改变,随燃烧反应温度递增,粒径略微增大,由纳米类球形颗粒变为亚微米多面体类球形颗粒。其中,燃烧反应优化温度500℃制备的LiN_(i0.05)Mn_(1.95)O_(4)正极材料为纳米级多面体类球形颗粒,电化学性能优良,在1C下首次放电比容量和100次充放电后容量保持率分别是103.8mAh/g和90.3%,而5C和更高倍率10C时,首次放电比容量分别为98.4mAh/g和88.2mAh/g,分别经500和1000次循环后仍有79.0%和76.1%的容量保持率。该材料具有较小的表观活化能(25.7kJ/mol)及较大的锂离子扩散系数(3.54×10^(-16)cm^(2)/s)。Ni掺杂提高了循环过程中LiMn 2O 4晶体结构稳定性,抑制了Jahn-Teller畸变,适宜的燃烧反应温度可制备纳米级颗粒样品,提升其高倍率容量和电化学性能。 展开更多

关键词 LiMn_(2)O_(4) 熔盐燃烧法 镍掺杂 JAHN-TELLER畸变 纳米尺寸 高倍率容量

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锂离子电池LiLa_(0.02)Mn_(1.98)O_4正极材料的合成及电化学性能 被引量：3

3

作者 李燕 陶扬 +3 位作者 白红丽 白玮 向明武 郭俊明 《中国有色金属学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第8期2198-2209,共12页

采用液相无焰燃烧法制备单晶多面体LiLa_(0.02)Mn_(1.98)O_4材料,通过X射线衍射(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)和透射电子显微镜(TEM)等表征手段对材料的结构和形貌进行分析,并通过恒电流充放电、循环伏安(CV)、交流阻抗(EIS)等测... 采用液相无焰燃烧法制备单晶多面体LiLa_(0.02)Mn_(1.98)O_4材料,通过X射线衍射(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)和透射电子显微镜(TEM)等表征手段对材料的结构和形貌进行分析,并通过恒电流充放电、循环伏安(CV)、交流阻抗(EIS)等测试分析材料的电化学性能。结果表明:掺杂La^(3+)没有改变LiMn_(2)O_(4)的尖晶石结构。在25℃、1C和5C倍率条件下,LiLa_(0.02)Mn_(1.98)O_4初始放电比容量分别为112.7和94.5mA·h/g,循环500次后,LiLa_(0.02)Mn_(1.98)O_4的容量保持率为64.42%和81.45%,而LiMn_(2)O_(4)样品的容量保持率分别为53.69%和56.9%;特别是在10C高倍率下,LiMn_(2)O_(4)样品的初始放电比容量仅有44.7mA·h/g,同样条件下,LiLa_(0.02)Mn_(1.98)O_4首次放电比容量达73.5mA·h/g,循环500次后,容量保持率为81.09%。CV和EIS测试发现,掺杂后的材料有较好的循环可逆性,较大的锂离子扩散系数1.04×10^(-16)cm^(2)/s,对循环2000次后的极片进行分析,材料的晶体结构和颗粒形貌基本没有变化,适量的La掺杂能够稳定材料的晶体结构,有效抑制Jahn-Teller,提高材料的循环性能。 展开更多

关键词 尖晶石型LiMn_(2)O_(4) 镧掺杂 去顶角八面体 锂离子电池 正极材料

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B掺杂尖晶石型LiMn2O4正极材料的制备及长循环电化学性能 被引量：10

4

作者 刘清 郭俊明 +4 位作者 刘晓芳 白红丽 向明武 白玮 段开娇 《无机化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2021年第2期276-284,共9页

采用固相燃烧法制备了单晶多面体尖晶石型LiMn1.94B0.06O4正极材料,利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)以及充放电测试等手段,对其晶体结构和电化学性能等进行了表征。结果表明,B掺杂没有改变尖晶石型LiMn2O4的晶体结构... 采用固相燃烧法制备了单晶多面体尖晶石型LiMn1.94B0.06O4正极材料,利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)以及充放电测试等手段,对其晶体结构和电化学性能等进行了表征。结果表明,B掺杂没有改变尖晶石型LiMn2O4的晶体结构,促进了(440)和(400)晶面的优先生长,形成了高暴露的(111)晶面及少部分(110)和(100)晶面的单晶多面体LiMn1.94B0.06O4晶粒,减少了Mn的溶解和提供了更多的锂离子扩散通道,其晶粒尺寸在160~350 nm之间。在10C、25℃的条件下,LiMn1.94B0.06O4电极的首次放电比容量可达到103.0 mAh·g^-1,2000次循环后,表现出较好的容量保持率(57.7%);在15C高倍率下,LiMn1.94B0.06O4仍然保持了67.1 mAh·g^-1的首次放电比容量,1500次循环后,仍能维持46.2%的容量保持率;在1C、55℃的条件下,其初始放电比容量高达125.2 mAh·g^-1,表现出良好的高温性能。B掺杂能够有效提高尖晶石型LiMn2O4的高倍率性能和循环寿命,稳定晶体结构,抑制Jahn‑Teller效应和缓解Mn的溶解。 展开更多

关键词 尖晶石型LIMN2O4 单晶多面体 B掺杂 Jahn‑Teller效应 Mn的溶解 电化学 动力学 正极材料

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熔盐燃烧合成LiNi0.01CrxMn1.99-xO4(x≤0.07)正极材料及电化学性能 被引量：6

5

作者 罗学英 李燕 +5 位作者 郭俊明 向明武 苏长伟 刘晓芳 白红丽 段开娇 《高校化学工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第4期1060-1068,共9页

采用熔盐燃烧法制备Ni和Cr共掺杂尖晶石LiNi0.01CrxMn1.99-xO4(掺杂Cr的量x≤0.07)正极材料,以改善锂离子电池正极材料的电化学性能。通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)等对其晶体结构、微观形貌和物相... 采用熔盐燃烧法制备Ni和Cr共掺杂尖晶石LiNi0.01CrxMn1.99-xO4(掺杂Cr的量x≤0.07)正极材料,以改善锂离子电池正极材料的电化学性能。通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)等对其晶体结构、微观形貌和物相组成进行表征,并利用恒电流充放电测试、循环伏安(CV)和电化学阻抗谱(EIS)对电化学性能进行研究。结果表明,样品均为单相尖晶石LiMn2O4结构,颗粒尺寸在50~100 nm。x=0.05样品具有高的Li^+扩散系数和低的电荷转移电阻,表现出优良的动力学性能和电化学性能。在1 C,x=0.05样品首次放电比容量为114.3 mA×h×g^-1,循环500次后的容量保持率为74.8%,即使在20和30 C的较高倍率,经过1000次长循环后,仍分别保持51.9%和43.1%的容量保持率。适量的Ni-Cr共掺杂提高了LiMn2O4的晶体结构稳定性,改善了电化学性能。 展开更多

关键词 熔盐燃烧法 Ni-Cr共掺杂 LIMN2O4 正极材料 锂离子电池

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Ni-Cu双掺LiMn2O4正极材料的制备及电化学性能研究 被引量：6

6

作者 朱金玉 刘清 +3 位作者 向明武 郭俊明 白红丽 刘晓芳 《现代化工》 CAS CSCD 北大核心 2020年第5期104-108,共5页

通过简易的无焰燃烧法合成了LiMn2O4、LiNi0.08Mn1.92O4和LiNi0.08Cu0.05Mn1.87O43种正极材料。利用XRD、SEM、恒电流充放电测试等手段对合成材料的结构、形貌和电化学性能进行了表征。结果表明,所制备的3种正极材料均为立方尖晶石结构;... 通过简易的无焰燃烧法合成了LiMn2O4、LiNi0.08Mn1.92O4和LiNi0.08Cu0.05Mn1.87O43种正极材料。利用XRD、SEM、恒电流充放电测试等手段对合成材料的结构、形貌和电化学性能进行了表征。结果表明,所制备的3种正极材料均为立方尖晶石结构;Ni-Cu共掺杂提高了LiNi0.08Cu0.05Mn1.87O4材料的晶体结构稳定性,表现出比LiNi0.08Mn1.92O4和LiMn2O4材料较好的倍率性能和循环寿命。在室温和1 C倍率下,LiNi0.08Cu0.05Mn1.87O4样品的首次比容量为104.7 m A·h/g,循环200次后的容量保持率为81.38%;在较高的倍率5 C循环1000次后,容量保持率为68.23%;即使在高温55℃和1 C倍率下,仍可获得较高的首次放电比容量,为110.8 m A·h/g,200次循环后的容量保持率为56.23%。CV和EIS测试结果表明,LiNi0.08Cu0.05Mn1.87O4具有较好的循环可逆性和较小的电荷转移阻抗。 展开更多

关键词 Ni-Cu双掺杂 LIMN2O4 无焰燃烧法 正极材料 锂离子电池

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固相燃烧法快速合成尖晶石型LiMn_(2)O_(4)正极材料及电化学性能 被引量：2

7

作者 陶扬 刘晓芳 +2 位作者 郭俊明 向明武 白红丽 《化工新型材料》 CAS CSCD 北大核心 2022年第5期170-175,共6页

采用固相燃烧法在400℃、500℃、600℃和650℃一次燃烧反应1h,再在650℃焙烧6h,快速制备了LiMn_(2)O_(4)正极材料。采用X射线衍射、扫描电镜、透射电镜、X射线光电子能谱等手段对样品进行表征。结果表明:随着燃烧反应温度的升高,材料的... 采用固相燃烧法在400℃、500℃、600℃和650℃一次燃烧反应1h,再在650℃焙烧6h,快速制备了LiMn_(2)O_(4)正极材料。采用X射线衍射、扫描电镜、透射电镜、X射线光电子能谱等手段对样品进行表征。结果表明:随着燃烧反应温度的升高,材料的结晶性和颗粒逐渐增大,均属于亚微米尺寸,600℃是LiMn_(2)O_(4)材料颗粒快速生长的关键温度。电化学测试表明,放电比容量和倍率性能随着燃烧温度的升高呈逐渐降低的趋势,其中燃烧温度为400℃合成的LiMn_(2)O_(4)样品(LMO-400)具有最优的倍率性能和循环寿命。在1C和5C,首次放电比容量分别为111mAh/g和90.5mAh/g,循环1000次后容量保持率分为62.1%和67.5%。EIS和CV测试结果表明,LMO-400具有较小的电荷转移电阻150Ω、较小的表观活化能22.22kJ/mol以及较大的锂离子扩散系数1.35×10^(-15)cm^(2)/s。不同的燃烧反应温度对尖晶石型LiMn_(2)O_(4)颗粒尺寸、结晶性等有显著的影响,导致其电化学性能有显著差异,亚微米尺寸的颗粒具有较好的电化学性能。 展开更多

关键词 燃烧反应温度 固相燃烧法 LiMn_(2)O_(4) 正极材料 颗粒尺寸 电化学性能

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固相燃烧法制备LiMg_(0.02)Mn_(1.98)O_(4)正极材料及电化学性能 被引量：2

8

作者 陈奕妃 杨梅 +2 位作者 向明武 白玮 郭俊明 《材料与冶金学报》 CAS 北大核心 2023年第6期573-581,共9页

采用固相燃烧法制备出包含{111},{110}和{100}晶面且呈单晶截角八面体形貌的LiMg_(0.02)Mn_(1.98)O_(4)(LMMO)正极材料.结果表明,联合Mg掺杂和截角八面体单晶形貌调控所制备的尖晶石型LiMn_(2)O_(4)材料,既能有效抑制Jahn-Teller效应,... 采用固相燃烧法制备出包含{111},{110}和{100}晶面且呈单晶截角八面体形貌的LiMg_(0.02)Mn_(1.98)O_(4)(LMMO)正极材料.结果表明,联合Mg掺杂和截角八面体单晶形貌调控所制备的尖晶石型LiMn_(2)O_(4)材料,既能有效抑制Jahn-Teller效应,又能减缓Mn溶解及增加部分Li+迁移通道,这对其晶体结构起稳定作用.与纯LiMn_(2)O_(4)(LMO)样品相比,Mg掺杂促进了尖晶石型LiMn_(2)O_(4)材料的结晶性和单晶截角八面体颗粒的形成.在1 C倍率下,LiMg_(0.02)Mn_(1.98)O_(4)材料的初始放电比容量为116.8 mAh/g, 200次循环后保持率为78.3%;在5 C和10 C高倍率下,LiMg_(0.02)Mn_(1.98)O_(4)样品经1 000次循环后,其容量保持率分别为64.2%和56.3%,而未掺杂Mg的LiMn_(2)O_(4)样品的容量保持率分别为52.7%和38.7%.单晶截角八面体形貌的LiMg_(0.02)Mn_(1.98)O_(4)材料有较大的Li+扩散系数和较低的表观活化能,这证明其有较好的倍率性能和长循环寿命. 展开更多

关键词 LiMn_(2)O_(4) 固相燃烧法 Mg掺杂 截角八面体 正极材料

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燃烧温度对尖晶石型LiCr0.05Mn1.95O4正极材料电化学性能的影响 被引量：1

9

作者 罗学英 张国欣 +3 位作者 向明武 郭俊明 刘晓芳 段开娇 《化工新型材料》 CAS CSCD 北大核心 2020年第11期147-151,157,共6页

以醋酸锂、醋酸锰和醋酸铬为原料,采用熔盐燃烧法在300℃、400℃、500℃、600℃一次燃烧反应1h和650℃二次焙烧6h制备LiCr0.05Mn1.95O4正极材料。通过X射线衍射仪和扫描电子显微镜对样品的物相组成、结晶性和形貌进行表征,并用恒电流充... 以醋酸锂、醋酸锰和醋酸铬为原料,采用熔盐燃烧法在300℃、400℃、500℃、600℃一次燃烧反应1h和650℃二次焙烧6h制备LiCr0.05Mn1.95O4正极材料。通过X射线衍射仪和扫描电子显微镜对样品的物相组成、结晶性和形貌进行表征,并用恒电流充放电测试、循环伏安和电化学交流阻抗进行电化学性能测试表征。结果表明:所有样品均具有LiMn2O4的尖晶石结构,没有任何杂质相,颗粒尺寸分布为110~250nm。燃烧温度为500℃合成的LiCr0.05Mn1.95O4正极材料具有较好的电化学性能,在1C、5C和10C倍率,循环100次后,其容量保持率分别为90.29%、91.58%、90.26%。 展开更多

关键词 燃烧反应温度 熔盐燃烧法 锰酸锂 铬掺杂 正极材料

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Ni-Zn共掺LiMn_(2)O_(4)正极材料的制备及电化学性能 被引量：1

10

作者 杨灵艳 梁林巧 +2 位作者 陈艳秋 郭俊明 白玮 《电源技术》 CAS 北大核心 2021年第9期1101-1105,共5页

利用固相燃烧法制备了Ni-Zn共掺的LiNi_(0.03)Zn_(0.02)Mn_(1.95)O_(4)正极材料。采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、透射电子显微镜和X射线光电子能谱仪等对材料的结构、形貌和元素价态进行分析,并且通过一系列电化学测试对材料的电化... 利用固相燃烧法制备了Ni-Zn共掺的LiNi_(0.03)Zn_(0.02)Mn_(1.95)O_(4)正极材料。采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、透射电子显微镜和X射线光电子能谱仪等对材料的结构、形貌和元素价态进行分析,并且通过一系列电化学测试对材料的电化学性能进行分析。结果表明:合成的LiNi_(0.03)Zn_(0.02)Mn_(1.95)O_(4)正极材料具有较好的电化学性能,在25℃、1 C条件下首次放电比容量为125.5 mAh/g,1000次循环后的容量保持率为73.6%;在10 C和20 C下,1000次循环后的容量保持率分别为58.0%和42.7%;在55℃、1 C条件下循环200次后的容量保持率为73.2%;LiNi_(0.03)Zn_(0.02)Mn_(1.95)O_(4)材料有较大的锂离子扩散系数(3.42×10^(−8) cm^(2)/s)和较小的活化能(17.25 kJ/mol),Ni-Zn共掺稳定了尖晶石的晶体结构,有效抑制了Jahn-Teller畸变,改善了材料的循环稳定性和倍率性能。 展开更多

关键词 Ni-Zn共掺杂 尖晶石型LIMN2O4 固相燃烧法 正极材料 锂离子电池 电化学性能

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Ni-Fe共掺LiMn_(2)O_(4)正极材料的合成及电化学性能研究

11

作者 王紫林 刘红雷 +4 位作者 郭昱娇 吉颖 向明武 刘晓芳 郭俊明 《现代化工》 CAS CSCD 北大核心 2023年第8期126-132,共7页

采用固相燃烧法快速合成了LiNi_(0.08)Fe_(x)Mn_(1.92-x)O_(4)(x≤0.08)正极材料,并探究了正极材料样品的结构、形貌、电化学性能及动力学性能。结果表明,Ni-Fe共掺没有改变LiMn_(2)O_(4)的立方尖晶石结构,促进了其晶体发育和{111}、{1... 采用固相燃烧法快速合成了LiNi_(0.08)Fe_(x)Mn_(1.92-x)O_(4)(x≤0.08)正极材料,并探究了正极材料样品的结构、形貌、电化学性能及动力学性能。结果表明,Ni-Fe共掺没有改变LiMn_(2)O_(4)的立方尖晶石结构,促进了其晶体发育和{111}、{110}、{100}晶面的择优生长,部分颗粒形成了以高暴露{111}晶面为主和少量{110}、{100}晶面的截断八面体形貌。LiNi_(0.08)Fe_(0.05)Mn_(1.87)O_(4)样品在较低倍率(≤5 C)时,其倍率性能和长循环寿命得到显著提高,在25℃下,1 C的首次放电比容量为106.1 mAh/g, 1 000次循环后容量保持率为82.0%;5 C的首次放电比容量为100.1 mAh/g, 2 000次循环后容量保持率为72.8%。LiNi_(0.08)Fe_(0.05)Mn_(1.87)O_(4)材料的锂离子扩散系数和表观活化能分别为1.75×10^(-15)cm^(2)/s和26.52 kJ/mol,表明其有较好的Li+迁移动力学性能。 展开更多

关键词 LiMn_(2)O_(4) Ni-Fe共掺杂 截断八面体 固相燃烧法 JAHN-TELLER畸变 Mn溶解 正极材料

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尖晶石型LiNiyZn_(0.02)Mn_(1.98-y)O_(4)(y≤0.10)正极材料的简易制备及其电化学性能

12

作者 陈艳秋 梁林巧 +3 位作者 刘海洋 郭俊明 白玮 向明武 《化工新型材料》 CAS CSCD 北大核心 2022年第8期176-181,187,共7页

采用固相燃烧法快速合成Ni-Zn双掺杂的LiNi_(y)Zn_(0.02)Mn_(1.98-y)O_(4)(y≤0.10)正极材料。结果表明:所有制备材料的晶体结构与尖晶石型LiMnO一致,且无任何杂相生成;随着Ni掺杂量的增加,材料的粒径逐渐减小,结晶性增强。通过恒电流... 采用固相燃烧法快速合成Ni-Zn双掺杂的LiNi_(y)Zn_(0.02)Mn_(1.98-y)O_(4)(y≤0.10)正极材料。结果表明:所有制备材料的晶体结构与尖晶石型LiMnO一致,且无任何杂相生成;随着Ni掺杂量的增加,材料的粒径逐渐减小,结晶性增强。通过恒电流充放电测试对各种LiNi_(y)Zn_(0.02)Mn_(1.98-y)O_(4)(y≤0.10)正极材料进行电化学性能研究,其中,LiNi_(y)Zn_(0.02)Mn_(1.98-y)O_(4)(y≤0.10)具有良好的电化学性能,在1C倍率可释放114.3mAh/g的首次放电容量,1000次循环后,保持66.8mAh/g的可逆容量,在5C的较高倍率,其首次放电容量也高达109.6mA/g,同样可实现1000次的长循环。 展开更多

关键词 锂离子电池 LiMn_(2)O_(4) Ni-Zn双掺杂 正极材料 固相燃烧法

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尖晶石LiMn2O4正极材料的研究进展 被引量：7

13

作者 陈锐芳 撒召遥 +1 位作者 苏长伟 郭俊明 《电池》 CAS CSCD 北大核心 2020年第5期496-500,共5页

分析尖晶石锰酸锂(LiMn2O4)正极材料的结构和充放电机理,并对常见的制备方法,如高温固相法、溶胶-凝胶法、共沉淀法、熔盐燃烧法、水热合成法和液相无焰燃烧法等进行介绍。分析尖晶石LiMn2O4的容量衰减机理,指出在循环过程中,发生的Jahn... 分析尖晶石锰酸锂(LiMn2O4)正极材料的结构和充放电机理,并对常见的制备方法,如高温固相法、溶胶-凝胶法、共沉淀法、熔盐燃烧法、水热合成法和液相无焰燃烧法等进行介绍。分析尖晶石LiMn2O4的容量衰减机理,指出在循环过程中,发生的Jahn-Teller效应、锰溶解歧化反应、氧缺陷和有机电解液分解等现象是制约商品化应用的瓶颈。对尖晶石LiMn2O4的改性策略进行总结归纳,元素掺杂、表面包覆、显微结构控制和合成工艺的优化,可提高整体循环性能。 展开更多

关键词 锂离子电池 正极材料 尖晶石锰酸锂(LiMn2O4) 制备

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锂硫电池自支撑正极材料的研究进展 被引量：1

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作者 李豫云 李虹 +3 位作者 向明武 郭俊明 白红丽 刘晓芳 《功能材料》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第5期5033-5041,共9页

锂硫电池具有1675 mAh·g^(-1)的理论比容量,丰富的硫资源,低成本和环境友好等优点,将是下一代最具潜力的高能量密度储能电池之一。然而单质硫的绝缘性、多硫化物的穿梭效应以及活性硫的低含量和低面载量等问题,是导致锂硫电池的实... 锂硫电池具有1675 mAh·g^(-1)的理论比容量,丰富的硫资源,低成本和环境友好等优点,将是下一代最具潜力的高能量密度储能电池之一。然而单质硫的绝缘性、多硫化物的穿梭效应以及活性硫的低含量和低面载量等问题,是导致锂硫电池的实际能量密度低、容量衰减快的主要原因。锂硫电池正极材料的设计与构筑至关重要,自支撑的硫正极材料不需要传统的铝箔集流体,能有效改善活性硫的“两低”问题和提高锂硫电池的电化学性能。综述了自支撑硫正极材料的基体类型及其制备方法对锂硫电池电化学性能的影响,分析了目前自支撑硫正极材料存在的缺陷与问题,并对其未来的发展进行展望。这对开发新型硫正极材料来改善锂硫电池的电性能有着重要意义。 展开更多

关键词 锂硫电池 自支撑 正极材料 穿梭效应 研究进展

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Cr掺杂尖晶石型LiMn_(2)O_(4)正极材料的研究进展 被引量：1

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作者 陶扬 罗宇旭 +3 位作者 刘清 刘晓芳 向明武 郭俊明 《化工新型材料》 CAS CSCD 北大核心 2022年第2期74-80,共7页

尖晶石型LiMn_(2)O_(4)具有原料丰富、价格低廉,安全无毒等优点,因而受到研究者的广泛关注。综述了近20年来Cr掺杂尖晶石型LiMn_(2)O_(4)正极材料的研究进展,包括Cr掺杂尖晶石型LiMn_(2)O_(4)的机理、Cr掺杂量对LiMn_(2)O_(4)结构的影响... 尖晶石型LiMn_(2)O_(4)具有原料丰富、价格低廉,安全无毒等优点,因而受到研究者的广泛关注。综述了近20年来Cr掺杂尖晶石型LiMn_(2)O_(4)正极材料的研究进展,包括Cr掺杂尖晶石型LiMn_(2)O_(4)的机理、Cr掺杂量对LiMn_(2)O_(4)结构的影响、Cr单元掺杂及Cr与其他元素复合掺杂对LiMn_(2)O_(4)电化学性能的影响,并展望Cr掺杂LiMn_(2)O_(4)的发展前景。 展开更多

关键词 锰酸锂 CR掺杂 正极材料 尖晶石型 锂离子电池

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高性能Li-Ni双掺杂尖晶石型Li_(1.05)Ni_(0.02)Mn_(1.93)O_(4)正极材料的制备

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作者 李豫云 李虹 +3 位作者 向明武 郭俊明 刘晓芳 白玮 《现代化工》 CAS CSCD 北大核心 2022年第6期94-100,共7页

采用液相无焰燃烧法在500℃反应1 h、600℃二次焙烧不同时间制备锂、镍共掺杂尖晶石型Li_(1.05)Ni_(0.02)Mn_(1.93)O_(4)正极材料。焙烧不同时间制备的样品均呈现出LiMn_(2)O_(4)的尖晶石晶体结构且均为单相,没有任何杂质相出现。延长... 采用液相无焰燃烧法在500℃反应1 h、600℃二次焙烧不同时间制备锂、镍共掺杂尖晶石型Li_(1.05)Ni_(0.02)Mn_(1.93)O_(4)正极材料。焙烧不同时间制备的样品均呈现出LiMn_(2)O_(4)的尖晶石晶体结构且均为单相,没有任何杂质相出现。延长焙烧时间有利于晶粒发育,提高合成材料的结晶性。二次焙烧9 h合成的正极材料具有良好的循环稳定性和倍率性能,在1 C倍率的首次放电容量为102.1 mA·h/g,500次循环后具有69.15%的容量保持率;在5 C释放出91.9 mA·h/g容量;10 C循环1000次的容量保持率为76.35%。具有较好的循环可逆性、较小的电荷转移阻抗和较低的表观活化能。适量的锂、镍共掺杂可有效提高LiMn_(2)O_(4)的结构稳定性、抑制Jahn-Teller效应和缓解锰的溶解,使其具有更高的电化学性能。 展开更多

关键词 无焰燃烧 Li-Ni双掺杂 焙烧时间 正极材料 LiMn_(2)O_(4)

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充电截止电压对LiNi_(0.08)B_(0.06)Mn_(1.86)O_(4)正极材料电化学性能的影响

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作者 胡喆 陶扬 +3 位作者 何英磊 向明武 郭俊明 白玮 《化工新型材料》 2025年第9期138-143,共6页

采用固相燃烧法制备镍、硼共掺杂的LiNi_(0.08)B_(0.06)Mn_(1.86)O_(4)正极材料,运用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)对其晶体结构与微观形貌进行表征,并通过恒电流充放电模式系统研究了不同充电截止电压对该正极材料电化学性能的影响,... 采用固相燃烧法制备镍、硼共掺杂的LiNi_(0.08)B_(0.06)Mn_(1.86)O_(4)正极材料,运用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)对其晶体结构与微观形貌进行表征,并通过恒电流充放电模式系统研究了不同充电截止电压对该正极材料电化学性能的影响,再结合循环伏安和交流阻抗对电极材料的动力学和阻抗变化进行研究。结果表明:制备的LiNi_(0.08)B_(0.06)Mn_(1.86)O_(4)正极材料属于尖晶石型结构,结晶性好,呈多面体形貌;其放电比容量和循环性能均受不同充电截止电压的影响,放电比容量随着充电截止电压的升高而提高。LiNi_(0.08)B_(0.06)Mn_(1.86)O_(4)正极材料在室温和55℃条件下的最佳充电截止电压均为4.5V,在室温和1C倍率下可释放出113mAh/g的高首次放电比容量,300次循环后容量保持率为89%,在55℃和5C倍率下仍然具有106mAh/g的首次放电比容量。 展开更多

关键词 锂离子电池 LiNi_(0.08)B_(0.06)Mn_(1.86)O_(4) 正极材料 截止电压 共掺杂

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软锰矿还原技术研究现状 被引量：8

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作者 林顺达 李康强 +4 位作者 李鑫培 陈晋 和飞 郭胜惠 陈菓 《湿法冶金》 CAS 北大核心 2019年第6期432-437,共6页

综述了近年来国内外对中低品位软锰矿矿石的还原焙烧与湿法浸出技术研究现状,指出加强新工艺、新技术研发,为合理开发低品位锰矿资源提供理论依据和技术信息是目前主要研究方向。

关键词 软锰矿 还原焙烧 微波 浸出 还原

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生物质多孔碳应用于锂硫电池的研究进展 被引量：2

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作者 李虹 李豫云 +3 位作者 向明武 苏长伟 郭俊明 白玮 《化工新型材料》 CAS CSCD 北大核心 2022年第9期6-11,20,共7页

锂硫电池具有理论能量密度高(2600Wh/kg)、成本低、环境友好等优点,有望成为下一代最具潜力的高容量储能电池。然而单质硫和放电终产物LiS/LiS的导电性差、多硫化锂的“穿梭效应”仍是造成锂硫电池容量衰减的主要原因。研究表明,碳基材... 锂硫电池具有理论能量密度高(2600Wh/kg)、成本低、环境友好等优点,有望成为下一代最具潜力的高容量储能电池。然而单质硫和放电终产物LiS/LiS的导电性差、多硫化锂的“穿梭效应”仍是造成锂硫电池容量衰减的主要原因。研究表明,碳基材料用作活性硫的载体是提高锂硫电池电化学性能的有效途径。近年来,生物质碳材料因具有独特的化学组成、来源广、低成本和易制备的优点,已被广泛应用于构筑锂硫电池正极材料。综述了不同的制备方法对各种生物质碳材料的孔结构及其碳硫复合正极材料电化学性能的影响。分析了各制备方法与生物质多孔碳硫复合物存在的缺陷,并对其未来的发展方向做出了展望。 展开更多

关键词 锂硫电池 生物质 多孔碳 正极材料

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百香果皮基原位氮掺杂多孔碳/硫复合正极的制备及储锂性能 被引量：4

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作者 雷冬媛 李豫云 +4 位作者 赵子瑞 段建祥 李虹 向明武 郭俊明 《无机化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2022年第5期873-883,共11页

以生物质百香果皮为碳源,KHCO3为活化剂,采用同步活化碳化方法制备原位氮掺杂的分级多孔碳材料,将其与单质硫复合制得多孔碳/硫正极材料。通过X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)等表征... 以生物质百香果皮为碳源,KHCO3为活化剂,采用同步活化碳化方法制备原位氮掺杂的分级多孔碳材料,将其与单质硫复合制得多孔碳/硫正极材料。通过X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)等表征技术对制备材料的物相组成、微观形貌、比表面积及孔结构进行研究分析。同时,利用紫外可见吸收光谱研究了多孔碳对多硫化物的吸附作用,用恒电流充放电测试了不同硫含量(60%~80%)的多孔碳/硫复合正极材料的电化学性能。结果表明,制得的多孔碳材料为无定型,具有1093 m^(2)·g^(-1)的高比表面积和0.63 cm^(3)·g^(-1)的孔容;丰富的多孔结构和原位氮掺杂对多硫化物的物理化学协同吸附作用,有效降低了锂硫电池的“穿梭效应”,提高了电池的放电比容量和循环性能。硫含量为60%的多孔碳/硫复合材料,在0.05C和0.2C倍率下可释放1057.7和763.4 mAh·g^(-1)的高初始放电比容量,在1C的高倍率下循环300次后的保持率为75%。 展开更多

关键词 锂硫电池 生物质 百香果皮 碳/硫复合材料 分级多孔结构

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