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锂离子电池高镍正极材料前体的制备工艺
被引量：
2
1
作者
吴剑扬
王汝娜
+5 位作者
陈耀
申兰耀
于永利
蒋宁
邱景义
周恒辉
《化工进展》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第9期5079-5085,共7页
高镍三元正极材料因其高的充放电比容量(270mA·h/g),被认为是进一步提升锂离子电池能量密度的一种关键材料。高镍三元正极材料的前体通常采用共沉淀法制备,其性质对最终烧结得到的三元正极材料的性能有显著影响。在共沉淀反应制备...
高镍三元正极材料因其高的充放电比容量(270mA·h/g),被认为是进一步提升锂离子电池能量密度的一种关键材料。高镍三元正极材料的前体通常采用共沉淀法制备,其性质对最终烧结得到的三元正极材料的性能有显著影响。在共沉淀反应制备前体的过程中,氨含量、pH、反应温度、固含量、搅拌速率、杂质等诸多因素共同影响着产物的物理化学性质,增加了合成特定指标三元正极材料的难度。本文探究了具有不同粒径分布,镍含量(镍在镍钴锰三元素中的摩尔分数)分别为88%、90%、92%、94%的高镍三元前体的制备工艺与基本性质。进一步地,选择镍摩尔分数为94%的前体材料,从氨含量、pH及搅拌速率三个方面探究了合成参数对前体产物的影响,发现在相对较低的氨含量、pH以及搅拌速率条件下,更容易制备得到粒径分布均匀、形貌完好的前体,并且得到的三元材料具有更高的放电容量以及首圈库仑效率。
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关键词
电化学
制备
高镍材料
正极
锂离子电池
工艺
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职称材料
锂离子电池高镍正极材料的制备及性能优化
被引量：
1
2
作者
吴剑扬
申兰耀
+5 位作者
于永利
王汝娜
蒋宁
杨新河
邱景义
周恒辉
《化工进展》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第3期1387-1394,共8页
高镍三元正极材料具有很高的理论容量,可被用于提高锂离子电池体系的能量。目前研究较多的高镍材料是镍摩尔分数在三元素中占比为80%的LiNi_(0.8)Co_(0.1)Mn_(0.1)O_(2),但是为了追求更高的能量密度,具有更高镍摩尔分数(镍摩尔分数>8...
高镍三元正极材料具有很高的理论容量,可被用于提高锂离子电池体系的能量。目前研究较多的高镍材料是镍摩尔分数在三元素中占比为80%的LiNi_(0.8)Co_(0.1)Mn_(0.1)O_(2),但是为了追求更高的能量密度,具有更高镍摩尔分数(镍摩尔分数>88%)的超高镍材料也需要被研究。然而,镍含量的提升对材料结构稳定性造成的负面影响阻碍了高镍材料的实际应用。因此,优化高镍材料的制备工艺十分重要。本工作首先制备了镍摩尔分数为88%、90%、92%、94%以及98%的超高镍材料,探究了它们的基本物理化学性质与电化学性能,验证了镍摩尔分数提升对于材料容量和结构稳定性带来的影响。进一步地,本工作选取了镍摩尔分数为90%的高镍材料(Ni90),着重探究了烧结温度对其性质的影响,发现Ni90材料颗粒会随着烧结温度的上升而增大,而在750℃的适宜烧结温度下,材料能在结构和颗粒尺寸上达到平衡,得到倍率和循环综合性能最好的Ni90材料。同时,对于不同镍含量的材料,也需要选择适中的温度进行烧结,才能兼顾材料的性能与稳定性。
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关键词
电化学
制备
高镍材料
正极
锂离子电池
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职称材料
高能量密度磷酸铁锂正极设计
被引量：
7
3
作者
李淼
于永利
+2 位作者
吴剑扬
雷敏
周恒辉
《储能科学与技术》
CAS
CSCD
北大核心
2023年第7期2045-2058,共14页
磷酸铁锂(LiFePO_(4))是锂离子动力和储能电池中应用最广泛的正极材料,为了满足市场对锂离子电池更高能量密度的要求,必须开发具有更高能量密度的LiFePO_(4)材料。根据能量密度的定义,本文从LiFePO_(4)的电压平台、粉体压实密度和质量...
磷酸铁锂(LiFePO_(4))是锂离子动力和储能电池中应用最广泛的正极材料,为了满足市场对锂离子电池更高能量密度的要求,必须开发具有更高能量密度的LiFePO_(4)材料。根据能量密度的定义,本文从LiFePO_(4)的电压平台、粉体压实密度和质量比容量三个方面展开论述,通过电化学和材料学方面的机理分析,指出提高粉体压实密度和质量比容量是具有潜力的改进方向。结合研发经验、市场调研和国内外的研究成果,在提高材料粉体压实密度方面,本文总结了原料种类选择、烧结制度改善、大小颗粒级配这三类最有效的方法,具体介绍了制备LiFePO_(4)的磷酸铁路线,烧结制度伴随的杂质问题,以及大小颗粒级配的流程差异;在提高质量比容量方面,从LiFePO_(4)的本征特性出发,介绍了纳米化、碳包覆、元素掺杂、缺陷控制以及晶体择优取向五种策略,指出纳米化、碳包覆、元素掺杂是目前最有效的提高质量比容量的改性方法。上述方法都已经应用于市场上的LiFePO_(4)产品之中,其提高能量密度的有效性得到了国内多家电池厂的认证。目前LiFePO_(4)正极材料的能量密度还未被完全开发,仍需要继续开展材料改性的研究和生产工艺的优化。
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关键词
磷酸铁锂
高能量密度
粉体压实密度
容量
改性方法
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职称材料
题名
锂离子电池高镍正极材料前体的制备工艺
被引量：
2
1
作者
吴剑扬
王汝娜
陈耀
申兰耀
于永利
蒋宁
邱景义
周恒辉
机构
北京
大学化学与分子工程学院
北京泰丰先行新能源科技有限公司
防化研究院
出处
《化工进展》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第9期5079-5085,共7页
文摘
高镍三元正极材料因其高的充放电比容量(270mA·h/g),被认为是进一步提升锂离子电池能量密度的一种关键材料。高镍三元正极材料的前体通常采用共沉淀法制备,其性质对最终烧结得到的三元正极材料的性能有显著影响。在共沉淀反应制备前体的过程中,氨含量、pH、反应温度、固含量、搅拌速率、杂质等诸多因素共同影响着产物的物理化学性质,增加了合成特定指标三元正极材料的难度。本文探究了具有不同粒径分布,镍含量(镍在镍钴锰三元素中的摩尔分数)分别为88%、90%、92%、94%的高镍三元前体的制备工艺与基本性质。进一步地,选择镍摩尔分数为94%的前体材料,从氨含量、pH及搅拌速率三个方面探究了合成参数对前体产物的影响,发现在相对较低的氨含量、pH以及搅拌速率条件下,更容易制备得到粒径分布均匀、形貌完好的前体,并且得到的三元材料具有更高的放电容量以及首圈库仑效率。
关键词
电化学
制备
高镍材料
正极
锂离子电池
工艺
Keywords
electrochemistry
preparation
high nickel material
cathode
lithium-ion battery
technology
分类号
TQ150 [化学工程—电化学工业]
TM911.48 [电气工程—电力电子与电力传动]
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职称材料
题名
锂离子电池高镍正极材料的制备及性能优化
被引量：
1
2
作者
吴剑扬
申兰耀
于永利
王汝娜
蒋宁
杨新河
邱景义
周恒辉
机构
北京
大学化学与分子工程学院
北京泰丰先行新能源科技有限公司
防化研究院
出处
《化工进展》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第3期1387-1394,共8页
文摘
高镍三元正极材料具有很高的理论容量,可被用于提高锂离子电池体系的能量。目前研究较多的高镍材料是镍摩尔分数在三元素中占比为80%的LiNi_(0.8)Co_(0.1)Mn_(0.1)O_(2),但是为了追求更高的能量密度,具有更高镍摩尔分数(镍摩尔分数>88%)的超高镍材料也需要被研究。然而,镍含量的提升对材料结构稳定性造成的负面影响阻碍了高镍材料的实际应用。因此,优化高镍材料的制备工艺十分重要。本工作首先制备了镍摩尔分数为88%、90%、92%、94%以及98%的超高镍材料,探究了它们的基本物理化学性质与电化学性能,验证了镍摩尔分数提升对于材料容量和结构稳定性带来的影响。进一步地,本工作选取了镍摩尔分数为90%的高镍材料(Ni90),着重探究了烧结温度对其性质的影响,发现Ni90材料颗粒会随着烧结温度的上升而增大,而在750℃的适宜烧结温度下,材料能在结构和颗粒尺寸上达到平衡,得到倍率和循环综合性能最好的Ni90材料。同时,对于不同镍含量的材料,也需要选择适中的温度进行烧结,才能兼顾材料的性能与稳定性。
关键词
电化学
制备
高镍材料
正极
锂离子电池
Keywords
electrochemistry
preparation
high-nickel material
cathode
lithium-ion battery
分类号
TH3 [机械工程—机械制造及自动化]
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职称材料
题名
高能量密度磷酸铁锂正极设计
被引量：
7
3
作者
李淼
于永利
吴剑扬
雷敏
周恒辉
机构
北京泰丰先行新能源科技有限公司
北京
大学
出处
《储能科学与技术》
CAS
CSCD
北大核心
2023年第7期2045-2058,共14页
基金
青海省科技计划(2022-GX-154)
国家自然科学基金项目(21875004),国家自然科学基金区域创新发展联合基金(U19A2019)。
文摘
磷酸铁锂(LiFePO_(4))是锂离子动力和储能电池中应用最广泛的正极材料,为了满足市场对锂离子电池更高能量密度的要求,必须开发具有更高能量密度的LiFePO_(4)材料。根据能量密度的定义,本文从LiFePO_(4)的电压平台、粉体压实密度和质量比容量三个方面展开论述,通过电化学和材料学方面的机理分析,指出提高粉体压实密度和质量比容量是具有潜力的改进方向。结合研发经验、市场调研和国内外的研究成果,在提高材料粉体压实密度方面,本文总结了原料种类选择、烧结制度改善、大小颗粒级配这三类最有效的方法,具体介绍了制备LiFePO_(4)的磷酸铁路线,烧结制度伴随的杂质问题,以及大小颗粒级配的流程差异;在提高质量比容量方面,从LiFePO_(4)的本征特性出发,介绍了纳米化、碳包覆、元素掺杂、缺陷控制以及晶体择优取向五种策略,指出纳米化、碳包覆、元素掺杂是目前最有效的提高质量比容量的改性方法。上述方法都已经应用于市场上的LiFePO_(4)产品之中,其提高能量密度的有效性得到了国内多家电池厂的认证。目前LiFePO_(4)正极材料的能量密度还未被完全开发,仍需要继续开展材料改性的研究和生产工艺的优化。
关键词
磷酸铁锂
高能量密度
粉体压实密度
容量
改性方法
Keywords
lithium iron phosphate
high energy density
powder compacted density
capacity
modified methods
分类号
TM911 [电气工程—电力电子与电力传动]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
锂离子电池高镍正极材料前体的制备工艺
吴剑扬
王汝娜
陈耀
申兰耀
于永利
蒋宁
邱景义
周恒辉
《化工进展》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024
2
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职称材料
2
锂离子电池高镍正极材料的制备及性能优化
吴剑扬
申兰耀
于永利
王汝娜
蒋宁
杨新河
邱景义
周恒辉
《化工进展》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024
1
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下载PDF
职称材料
3
高能量密度磷酸铁锂正极设计
李淼
于永利
吴剑扬
雷敏
周恒辉
《储能科学与技术》
CAS
CSCD
北大核心
2023
7
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职称材料
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