锂离子电池三元正极材料研究及应用进展

本文论述了锂电池对正极材料的基本要求和三元材料的主要结构特征,简要回顾了三元正极材料的开发历程及改性研究进展,最后对三元正极材料在3C市场、动力电池市场及储能市场应用方面展开了讨论.     

改进锂离子电池正极材料磷酸锰锂电化学性能的研究进展

磷酸锰锂(LiMnPO4)是一种非常有前途的锂离子电池正极材料,它具有理论容量高、工作电压高、成本低和对环境友好等优点。然而,该材料存在电子电导率低和锂离子扩散慢的问题,导致其电化学活性非常低。尽管可以通过碳包覆、离子掺杂或替换、晶粒纳米化等方法改进LiMnPO4的电化学性能,但是,高倍率性能低等仍然是阻碍该材料实际应用的主要问题,如何提高LiMnPO4的电化学反应动力学性能,特别同时提高其电子电导率和锂离子扩散能力仍是该领域亟待解决的关键问题,本文就国内外近年有关改进锂离子电池正极材料磷酸锰锂电化学性能的研究进展进行一个简短总结。     

退役磷酸铁锂电池的梯次利用和正极材料回收方法现状

随着纯电动汽车的飞速发展,锂离子电池(LIBs)的消耗量日渐增大。磷酸铁锂电池(LFPBs)因安全性能优越、使用寿命长、原材料价格低廉、环境友好且技术成熟等优势,在市场上存量较大。因此退役磷酸铁锂电池报废量也逐年增加,对于其回收方法的研究迫在眉睫。基于此,文章总结了当前锂电池的梯次利用现状,包括退役磷酸铁锂电池性能测定的多种方法,不同余能适用的场合以及投资回报分析。并对磷酸铁锂电池中金属的回收工艺进行了对比,包括破碎、风选、涡电流、冷激等物理方法,浸出、沉淀、活化等化学方法以及生物浸出方法。介绍了修复再生磷酸铁锂(LFP)的相关技术,以期实现退役磷酸铁锂电池资源利用最大化,并为后续有关回收退役磷酸铁锂电池的研究提供技术参考。     

废旧磷酸铁锂电池正极材料的回收研究现状

锂离子电池(LIBs)具有放电电压高、循环寿命长和无记忆效应等优点,广泛地应用于便携式电子设备、电动汽车、电化学储能等方面.电动汽车的快速发展带动了动力电池的爆发式增长,而磷酸铁锂电池(LFPBs)以其良好的安全性、成本低、无毒等优点,占据大量的市场份额.随之,废旧磷酸铁锂电池报废量也逐年增加,若不及时进行处理则会污染环境,浪费大量的金属资源.本文概述了废旧磷酸铁锂电池正极材料的回收方法,主要包括固相法、酸浸-沉淀法等,对比了诸方法的优缺点;并汇总了预处理、酸浸过程、再生磷酸铁锂(LFP)过程的条件及再生磷酸铁锂电化学性能;提出了废旧磷酸铁锂电池回收中存在的问题,且展望了废旧磷酸铁锂电池回收朝着自动化、绿色环保、低成本的方向发展.     

锂离子电池正极材料FePO3

通过控制溶液的pH值用FeCl3和Na3PO4溶液共沉淀法制备出了无定型FePO4·1.3H2O,通过成分析,热分析,X射线衍射和扫描电镜分析对材料进行了表征.该材料在0.2 mA·cm-2的电流密度下起始容量达到130mA·h·g-1同时具有良好的循环性能,表现出一个良好的锂离子电池候选材料.球磨可以提高材料的电化学性质,可能是因为其中活性成份含量提高的原因.当其加热到700℃成为晶态的FePO4时则容量变低,这种高温下容量的损失的机理可能是与高温下形成非活性相有关.     

新疆理化所研制出八水合偏酸锂非线性光学晶体材料

近年来,非线性光学晶体在激光技术、大气监测等领域有着重要的应用价值。经过几十年的探索和研究,科研人员对非线性光学晶体材料的研究取得了丰硕的成果,尤其是激光频率转换晶体的研究更为深入,     

碳源对锂离子电池正极材料Li3V2（PO4）3性能的影响

分别以柠檬酸、葡萄糖和蔗糖为碳源,采用球磨与碳热还原结合法制备了锂离子电池正极材料Li3V2(PO4)3/C。采用TG-DTA分析确定了合成过程的反应机理。通过XRD、SEM及恒电流充放电等测试研究了碳源对产物物理及电化学特性的影响。结果表明,碳源的选择对产物形貌和电化学性能影响较大。不同碳源制备的材料都具有单一相的Li3V2(PO4)3晶体结构,以柠檬酸为碳源制备的磷酸钒锂综合电化学性能较好,0.1 C和1 C条件下,首次放电容量分别为151.0 mAh·g-1和131.6 mAh.g-1,50次循环后容量保持率为95.0%和96.6%。     

锂硫电池硫-膨胀石墨正极材料的制备和性能研究

采用热膨胀法制备出膨胀率较高的膨胀石墨,并将膨胀石墨和升华硫进行混合热处理,制备出硫-膨胀石墨复合正极材料.利用X-射线衍射、扫描电镜及电化学测试等方法表征材料的结构、形貌和电化学性能.结果表明,这种复合正极材料在25 mA/g的充放电条件下表现出良好的充放电性能,首循环放电比容量接近1600 mAh/g,经过50个放电循环后其比容量仍旧保持在1200 mAh/g之上.     

福建物构所在锂离子电池正极材料研究获新进展

<正>兼具高容量和高倍率特性的正极材料是国际锂离子电池材料研究的热点,是满足未来移动电子设备及动力汽车产业对锂离子电池能量密度和功率密度要求的关键材料。迄今为止,所有报道的锂离子电池正极材料都难以同时兼具高容量和高倍率两个特性。在科技部973计划、国家自然科学基金项目的支持下,福建物构所中科院光电材料化学与物理重点实验室李莉萍研究小组通过结构设计和合成方法创新,利用溶剂热合成前驱体的方法并结合高温烧结方法,成功     

退役三元锂离子电池正极材料高效清洁回收技术研究进展

锂离子电池因其能量密度高、循环性能好、自放电低等优势在各个领域得到了广泛的应用.近年来,退役三元锂离子电池数量急剧增长,从保护环境和节约资源的角度来看,开展退役锂离子电池回收再生工艺研究是必要的.本文综述了退役三元锂离子电池回收再生技术的研究现状,指出对衰减程度不同的锂电池正极材料需采取灵活的梯级回收工艺路线,并详细介...     

锂离子电池正极材料Li2FeSiO4/C的制备及性能研究

采用液态混合、固相反应相结合制备了锂离子电池正极材料Li2FeSiO4/C,研究了合成温度对材料结构和电化学性能的影响.利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和恒流充放电,电化学交流阻抗(EIS)等测试方法对材料的结构、表观形貌及电化学性能进行表征.考察焙烧温度对Li2FeSiO4/C材料合成及其性能的影响.结果表明:650℃的样品在25℃以0.1C进行恒流充放电,其首次放电容量为103.31 mAh/g,10次循环后的比容量为81.35mAh/g.     

废旧锂离子电池三元正极材料的回收与再利用工艺研究进展

锂离子电池因其能量密度高、循环性能好、自放电低等优势在各个领域得到了大量的应用。然而当锂离子电池使用3～5年后,其容量会随着电解液分解等原因而逐渐衰减,进而无法满足产品需求,势必会产生大量的废旧锂离子电池。因此,将其进行合理的回收利用,不仅可以节约资源,而且还能减轻环境的污染。本文综述了废旧锂离子电池回收的工艺步骤,主要包括三元正极材料的预处理工艺、有价金属离子的浸出与分离工艺、三元正极材料的再合成等工艺,并对比了各种工艺的优缺点。在此基础上,指出废旧锂离子电池三元正极材料的回收与再利用工艺应朝着安全、环保、高效的方向发展。     

苏州纳米所高倍率超长循环寿命锂硫电池研究获进展

<正>锂硫电池具有理论能量密度高、成本低、环境友好等优点,其理论比容量和能量密度分别为1675 mAh/g和2600 mAh/g,远胜于现有锂离子电池,在新能源动力电池等新兴技术领域有着广阔的应用前景。然而,其正极活性物质导电率低;充放电过程中生成的多硫化物易溶于电解质溶液而造成"穿梭效应";嵌脱锂过程中所发生的体积膨胀-收缩等现象导致其出现活性硫物质利用率低、循环寿命短等问题,从而限制了现有锂硫电池技术及应用的进一步发展。     

锂离子电池正极材料LiMnPO4/C的固相法制备及性能研究

以碳酸锂、碳酸锰和磷酸二氢铵为原料,以蔗糖为碳源,采用固相法制备了Li Mn PO4/C复合正极材料。利用正交试验考察了焙烧温度、焙烧时间、球磨时间、锂锰摩尔比和蔗糖用量对材料首次放电比容量的影响,得到了最佳工艺条件。通过XRD、SEM、同步热分析仪和充放电测试仪等测试了材料的结构和电化学性能。所得材料在室温下电流密度为0.1 C、0.5 C和1 C时首次放电比容量分别为130.5 m Ah/g、125.8 m Ah/g和117.1 m Ah/g,经过50次循环性能测试后容量分别为113.2 m Ah/g、98.1 m Ah/g和85.4 m Ah/g;在电流密度为0.1 C且温度为60℃时,其首次放电比容量为156.4 m Ah/g,测试结果表明循环性能较好。     

喷雾干燥法制备锂离子电池正极材料LiNi0.5Mn1.5O4及其电化学性能研究

以氢氧化锂,乙酸锰,乙酸镍为原料,采用一次喷雾干燥法合成了LiNi0.5Mn1.5O4前驱体.研究了烧结温度和退火温度对LiNi0.5Mn1.5O4晶形结构、形貌以及电化学性能的影响,采用X射线衍射(XRD)仪、扫描电镜(SEM)对其晶体结构和微观形貌进行表征.结果表明,在900℃下焙烧20 h,600℃下退火30 h合成的LiNi0.5 Mn1.5O4为结晶良好的尖晶石结构,颗粒具有规则的八面体形貌,由粒径在2 μm左右的小颗粒堆积而成.该样品在室温0.1C.倍率下的首次放电容量为133.7 mAh·g-1,循环50次后的容量为123.1 mAh·g-1.     

高能量密度型锂离子电池正极材料LiNi0.5Mn1.5O4改性的研究进展

尖晶石镍锰酸锂(LiNi0.5Mn1.5O4)具有工作电压高、结构稳定、适合快充快放等特性成为高能量及高功率密度型正极材料的有力竞争者.结合了近几年的研究报道,介绍了LiNi0.5 Mn1.5O4的结构、制备方法、改性方法及其应用前景,着重介绍了LiNi0.5 Mn1.5O4材料晶型结构对其性能的影响,并指出该材料目前存在的问题和研究重点.     

新疆理化所碱金属硼磷酸盐晶体材料研究取得进展

硼磷酸盐是结构中既含有硼氧基团、又含有磷氧基团的新型化合物体系。作为潜在的新型功能材料,硼磷酸盐在近几年引起了人们广泛的关注。以硼磷酸盐为研究对象,从原子层次深入理解晶体的结构-性能关系,探索新型硼磷酸盐晶体材料的生长方法、性质测试和应用前景评估是国内外研究的前沿热点。中科院新疆理化技术研究所潘世烈研究员带领的光电功能材料团队,系统的探索了碱金属硼磷酸盐的体系,并设计合成出四种新型的复合碱金属硼磷酸盐,Li2Cs2B2P4O15、LiK2BP2O8和Li3M2BP4O14(M=K,     

Co掺杂对富锂锰基正极材料Li1.2Ni0.2Mn0.6O2电化学性能的影响

本文以醋酸盐为原料,采用溶胶凝胶法制备富锂锰基固溶体正极材料Li1.2Ni0.2Mn0.6O2.研究Co掺杂后对Li1.2 Ni0.2-x/2Mn0.6-x/2 CoxO2(x=0,0.01,0.02,0.05)材料结构以及电化学性能的影响.XRD和SEM测试表明:Co掺杂后样品结构未发生改变,均属于富锂锰基正极材料.电化学测试表明:Co掺杂能改善材料的倍率性能,提高材料的放电比容量.其中,x=0.02的材料Li1.2Ni0.19Mn0.59Co0.02O2具有最优异的电化学性能,0.05 C下的首次放电比容量由未掺杂的的217 mAh·g-1提升至332.6 mAh·g-1;0.1 C下经40次循环后放电比容量为171.6 mAh·g-1,保持率为85.5;.     

新疆理化所阳离子对碱金属卤素硼酸盐晶体结构性能影响研究获进展

<正>合成新紫外非线性光学晶体材料是现代激光技术发展的需求。目前,基于阳离子替代是获得新非线性光学材料的重要而有效方法之一,碱金属和卤素离子利于拓宽硼酸盐在紫外波段的透过范围。因此阳离子对碱金属卤素硼酸盐结构性能影响的研究一直备受国际关注。中科院新疆理化技术研究所光电功能材料研究团队在K3B6O10Br晶体中引入Na,合成出四种新晶体,     

聚吡咯/氧化钒@硫正极材料制备及其在锂硫电池中的应用

采用聚吡咯/中空氧化钒@硫(PPy/H-V2O5@S)作为锂硫电池正极,其中间层极性V2O5中空球壳为硫的体积膨胀提供足够的空间并通过化学键固定多硫化物,外层聚吡咯对多硫化物的扩散起双重固定作用,并作为导电骨架提高正极导电性,共同提高正极对硫化物的固定作用,提高电池循环稳定性.PPy/H-V2 O5@S正极在0.5C、1C、2C、4C电流密度300次循环后,放电容量分别保持在825.6 mA·h·g-1、673.6 mA·h·g-1、625.1mA·h·g-1、583.3 mA·h·g-1,库伦效率保持在98;以上,展现出极好的循环稳定性.