动力型锂离子电池富锂三元正极材料研究进展

随着电动汽车、智能电网以及大规模储能领域的快速发展,对作为储能设备的锂离子电池的各项性能指标,如能量密度和功率密度等,提出了更加苛刻的要求。因此,开发稳定性好、比容量高的新型正极材料是进一步提高锂离子电池能量密度的关键。富锂三元正极材料xLi_2MnO_3·(1-x)Li Mn_(1/3)Ni_(1/3)Co_(1/3)O_2(0.1≤x≤0.5)具有工作电压高、比容量高、环境友好等优点,引起了广大科研工作者的高度关注和广泛研究。本文就此类新型富锂三元正极材料的研究进展进行了总结,对该类材料的晶体结构特征以及首次充放电机理、电化学性能的改善等进行了评述,并对其未来的发展方向进行了展望。     

锂离子电池镍钴锰/铝三元浓度梯度正极材料的研究进展

高镍三元正极材料由于高容量和高工作电压被认为是下一代锂离子电池有力的候选者,然而循环稳定性和热稳定性不佳限制了其广泛应用. 镍钴锰/铝三元浓度梯度正极材料的梯度设计可以在保证高容量的同时兼具优良的循环稳定性,因而在过去十年中得到了广泛研究. 本文综述了锂离子电池镍钴锰/铝三元浓度梯度材料最新的研究进展,论文首先总结了梯度材料的不同合成方法,并阐述了核壳浓度梯度材料和全浓度梯度材料的研究方向. 其次,介绍了浓度梯度材料的结构表征手段并揭示性能改善的原因. 最后讨论了目前该材料产业化的难点,并提出了可能的解决方案.     

富锂锰基正极材料的改性及其电化学性能研究

采用溶剂热法成功制备了富锂锰基正极材料Li_1.2Mn_0.54Ni_0.13Co_0.13O₂(LLO),通过铈离子掺杂和Nb₂O₅包覆,获得新型改性富锂锰基正极材料CNLLO。与LLO相比,比镍、钴、锰离子半径更大的铈离子的掺入增加了CNLLO的层间距,提高了锂离子扩散速率;Nb₂O₅包覆层抑制了CNLLO表面的副反应,限制了晶体结构的转变,提高了CNLLO的稳定性。在10 C倍率下,CNLLO的放电比容量(128.0 mAh·g^-1)高于LLO(85.6 mAh·g^-1)。此外,CNLLO还表现出优异的循环性能,1 C下循环200次后容量保持率和平均放电电压衰减值分别为80.2%和415.3 mV。因此,所制备的CNLLO正极材料具有优异的电化学性能,在锂离子电池中具有广阔的应用前景。     

锂离子电池正极材料LiFePO4电化学性能

分别采用蔗糖和乙炔黑作为碳添加剂,高温固相法合成LiFePO_4复合物,利用X射线衍射、扫描电子显微镜和充放电等测试技术对其晶体结构、表观形貌和电化学性能进行了研究。结果表明,合成的LiFePO_4均为单一的橄榄石型晶体结构。采用蔗糖包覆的LiFePO_4具有更好的电化学性能,以0．2 C充放电,首次放电比容量为148．6 mA·h/g,20次循环后放电容量仍为140．3 mA·h/g。     

锂离子电池正极材料licoo2的包覆改性

licoo2;表面包覆处理;锂离子电池;正极材料     

锂离子电池正极材料的结构设计与改性

正极材料是目前锂离子电池中锂离子的唯一或主要提供者,也是锂离子电池能量密度提高和价格降低的瓶颈.本文在简要介绍几类典型的正极材料结构、性能特点及存在的主要问题后,重点介绍本实验室近年来在正极材料的表面改性和结构设计方面的研究进展.     

锂离子电池正极材料层状LiMn02的掺杂改性

层状LiMnO2具有成本低、无毒和比容量高等优点,是一种非常有发展前景的正极材料.本文介绍了近年来国内外层状LiMnO2的研究进展.主要阐述了层状LiMnO2的结构与性能的关系.结合笔者的工作,着重探讨了离子掺杂改性对层状LiMno2的电化学性能的影响.最后,简要指明了层状LiMnO2将来的可能研究方向.     

高镍三元正极材料的表面包覆策略

锂离子电池(LIBs)因具有更高的重量/体积能量密度、 更长的使用寿命、 更低的自放电率等优点而逐渐被广泛应用. 相比于已经广泛使用的钴酸锂和磷酸铁锂等正极材料, 高镍三元正极材料Li[Ni_1-x-yCo_xMn_y]O₂(NCM)以其高电压和高容量等优点, 逐渐成为下一代高能锂离子电池的首选正极材料之一. 尽管高镍NCM正极材料具有上述优点, 但在进一步的实际应用前还需解决其循环稳定性、 倍率性能和安全性等问题, 这些问题主要源于NCM材料本身的晶体结构不稳定、 正极-电解液间界面副反应及高界面电阻等. 针对这些问题, 目前对高镍NCM正极电化学性能优化的大量研究都与电极-电解液界面有关, 如何通过改善界面稳定性、 增加离子在固液界面的迁移率、 抑制界面副反应、 提高正极材料的稳定性进而改善电池性能成为了关注焦点. 本文总结了目前对于其电化学性能衰减的机理解释, 分类概括了包括电化学惰性包覆锂、 残积物清除剂包覆和锂离子良导体包覆等对于高镍NCM正极材料的颗粒表面包覆策略, 简述了一些新兴的包覆策略, 并对高镍NCM正极材料的发展方向和前景提出了展望.     

锂离子电池三元正极材料电解液添加剂的研究进展

三元层状氧化物{Li[Ni_xCo_yM_z]O₂（0 < x,y,z < 1,M＝Mn,缩写NMC;M＝Al,缩写NCA）}具有能量密度高、循环性能好、价格适中等优异的综合性能,是目前锂离子电池（LIBs）中最具应用前景的一类正极材料.随着纯电动汽车（EVs）及混合电动汽车（HEVs）的快速发展,人们对LIBs的能量密度、循环寿命以及安全性要求不断提高.然而,在传统电解液体系中,三元正极材料在高电压、高温下会发生剧烈的结构变化和界面副反应,给实际应用带来巨大挑战,尤其是高镍三元材料的循环寿命和安全性.其中,开发适配的电解液添加剂是提高锂离子电池电化学性能最经济有效的方法之一.从物质本征结构出发,综述了近5年来包括碳酸亚乙烯酯（VC）、氟代物、新型锂盐、含P、含B、含S、腈类等及其复合物作为电解液添加剂在NMC及NCA正极材料中的应用及作用机理,并进行总结与展望.     

锂离子电池正极材料层状LiMnO2的掺杂改性

层状LiMnO2具有成本低、无毒和比容量高等优点，是一种非常有发展前景的正极材料。本文介绍了近年来国内外层状LiMnO2的研究进展。主要阐述了层状LiMnO2的结构与性能的关系。结合笔者的工作，着重探讨了离子掺杂改性对层状LiMnO2的电化学性能的影响。最后，简要指明了层状LiMnO2将来的可能研究方向。     

富锂三元层状正极材料的研究进展

富锂三元层状正极材料(xLi₂MnO₃·(1-x)LiMO₂(0<x<1,M=Mn,Ni,Co))因其远高于其它正极材料的放电比容量而被视为下一代锂离子电池正极材料的最佳选择之一,是未来锂离子电池研究和发展的重点。 但由于其循环性能差、库伦效率低等缺陷,富锂正极材料迟迟不能实现商业化生产。 本文将介绍近几年国内外富锂三元层状正极材料的最新研究进展,主要包括富锂三元层状正极材料的组成、制备技术、结构和性能研究以及包覆与掺杂等改性方面的研究进展,同时对富锂层状正极材料未来的发展趋势和前景作了展望。     

聚阴离子型锂离子电池正极材料研究进展

综述了各种聚阴离子型锂离子电池正极材料的研究现状,重点对各种材料的结构和性能的关系,尤其是聚阴离子在正极材料中的作用,以及改善材料电导率的各种方法及其机理进行了总结和探讨.     

表面包覆保护的离子电池新型正极材料LiFeBO3电化学性能

以偏硼酸锂和草酸亚铁为原料,采用固相反应,合成了用于动力锂离子电池新型正极材料LiFeBO<,3>,并用乙丙共聚物(EPM)对该材料进行包覆保护处理;采用XRD、SEM和元素分析等测试技术对样品进行表征.实验表明.LiFeBO<,3>具有较高的放电重量比容量,而且包覆EPM后的硼酸铁锂具有更好的电化学性能,5%EPM包覆的硼酸锂首次放电容量达190 mA·h/g,0.5 C下充放电循环50次后容量衰减只有4.2%.     

锂电池正极材料FeS2

本文介绍了锂电池正极材料FeS2的晶体结构和电化学特性,综述了近年来锂电池正极材料FeS2的研究进展.重点叙述了天然FeS2的改性和人工合成FeS2的研究成果.在综述各方面进展的基础上指出了现阶段研究工作中存在的问题,并结合作者所在研究小组的工作对FeS2材料未来的研究方向进行了展望.     

Significant Enhancement of the Capacity and Cycling Stability of Lithium-Rich Manganese-Based Layered Cathode Materials via Molybdenum Surface Modification

Lithium-rich manganese-based layered cathode materials are considered to be one of the best options for next-generation lithium-ion batteries, owing to their ultra-high specific capacity (>250 mAh·g⁻¹) and platform voltage. However, their poor cycling stability, caused by the release of lattice oxygen as well as the electrode/electrolyte side reactions accompanying complex phase transformation, makes it difficult to use this material in practical applications. In this work, we suggest a molybdenum surface modification strategy to improve the electrochemical performance of Li_1.2Mn_0.54Ni_0.13Co_0.13O₂. The Mo-modified Li_1.2Mn_0.54Ni_0.13Co_0.13O₂ material exhibits an enhanced discharge specific capacity of up to 290.5 mAh·g⁻¹ (20 mA·g⁻¹) and a capacity retention rate of 82% (300 cycles at 200 mA·g⁻¹), compared with 261.2 mAh·g⁻¹ and a 70% retention rate for the material without Mo modification. The significantly enhanced performance of the modified material can be ascribed to the formation of a Mo-compound-involved nanolayer on the surface of the materials, which effectively lessens the electrolyte corrosion of the cathode, as well as the activation of Mo⁶⁺ towards Ni²⁺/Ni⁴⁺ redox couples and the pre-activation of a Mo compound. This study offers a facile and effective strategy to address the poor cyclability of lithium-rich manganese-based layered cathode materials.     

磷酸铁锂表面碳包覆研究进展

橄榄石结构的LiFePO₄具有电压平台平稳、价格低廉、原料丰富和环境友好等优点,得到了人们的广泛关注. 然而,纯LiFePO₄的离子和电子导电性较差,其大范围应用受限. 研究表明,对LiFePO₄表面进行碳包覆可以有效提升其电化学性能. 结合国内外研究现状,本文综述了不同的碳包覆方法、碳源种类对LiFePO₄电化学性能的影响,以及碳包覆提升LiFePO₄正极材料电化学性能的作用机制.     

富锂锰基正极材料的表面改性研究进展

随着电动汽车和储能电站等电力设备的快速发展,对高能量密度的锂离子电池的需求日益增加.高比容量（>250 mAh·g^-1）的富锂锰基正极材料,有望成为锂离子电池实现高比能量（>350 Wh·kg^-1）的关键正极材料.富锂锰基正极材料的Li₂MnO₃相和晶格氧参与电化学反应使其拥有了高容量,但这也导致表面结构和成分容易发生变化,进而造成富锂锰基正极材料存在着诸如首次库伦效率低、倍率性能差和循环后电压和容量衰减严重等问题.因此,本文综述了富锂锰基正极材料的表面包覆、表面掺杂和表面化学处理三种表面改性方法,并进一步讨论了三种表面改性方法对材料性能提升的机制机理和优缺点.在此基础上,介绍了近些年基于多方法的表面联合改性工作.通过对富锂锰基正极材料进行表面联合改性,不仅可以改善其结构稳定性和抑制电极/电解液界面副反应,而且可以缓解其在循环过程中不断发生的结构转变和晶格氧的析出问题.最后,对富锂锰基正极材料表面改性研究方向进行了总结和展望.     

锂离子二次电池锰系正极材料

综述了锂离子二次电池锰系正极材料的研究进展，侧重于阐述尖晶石型及层状锰酸锂的制备、结构与电化学性能之间的关系。     

钕, 铈掺杂的正极材料尖晶石型LiMn2O4的制备及性能

通过掺杂不同含量的Ｎｄ,Ｃｅ制备ＬｉＭｎ２－ｘＲＥｘＯ４（ＲＥ＝Ｃｅ,Ｎｄ;ｘ＝０,０．０５,０．１,０．１５,０．２）锂离子电池正极材料,研究稀土元素拓杂对尖晶石ＬｉＭｎ２Ｏ４正极材料电化学性质的影响。掺杂Ｎｄ,Ｃｅ后ＬｉＭｎ２Ｏ４正极材料更适合于锂离子的嵌入和脱出,电池的循环性能提高,但充放电容量随掺杂量的增加而下降。Ｘ射线光电子能谱分析表明掺杂Ｎｄ,Ｃｅ的ＬｉＭｎ２Ｏ４正极材料,其Ｍｎ＾４＋