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。     

锂离子电池用富锂层状正极材料

正极材料与负极材料是锂离子电池重要组成部分。目前锂离子电池负极材料比容量通常在300mAh/g以上,而正极材料比容量始终徘徊在150mAh/g。正极材料正在成为锂离子电池性能进一步提升的瓶颈。富锂层状正极材料是一类新型正极材料,其可逆容量在200mAh/g以上,其高容量特性引起人们的广泛关注。这类材料可以用xLi₂MO₃·(1-x)LiM'O₂ (M 为Mn, Ti, Zr之一或任意组合; M'为Mn, Ni, Co之一或任意组合; 0≤x≤1)形式表示。由于其组成与结构的特殊性,这类富锂层状正极材料的充放电机理也不同于其它含锂过渡金属氧化物正极材料。本文介绍富锂层状正极材料的合成、结构与充放电机理,重点介绍近年来通过改性提高其电化学性能方面的研究进展,指出目前富锂材料研究中存在的问题,探讨未来的研究重点。     

高比能锂离子电池层状富锂正极材料改性策略研究进展

层状富锂材料具有超过250 mAh∙g⁻¹的高可逆比容量,被认为是下一代高比能锂离子电池最具商业化前景的正极材料之一。然而,层状富锂材料在实际应用之前仍需解决诸多挑战,如高电压氧释放、层状到岩盐相的结构变化、过渡金属离子迁移等结构劣化,并由此带来了较低的初始库伦效率、电压/容量的衰减以及循环寿命的不足。针对以上问题,进行层状富锂材料改性无疑是一种行之有效的方法。本综述全面介绍了层状富锂材料的结构、组分以及电化学性能,在此基础上对材料改性策略进行了系统阐述,详细介绍了体相掺杂、表面包覆、缺陷设计、离子交换和微结构调控等一系列改性策略的现状以及发展趋势,最终提出了高容量和长循环层状富锂材料和高比能锂离子电池的设计思路。     

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。     

锂离子蓄电池正极材料LiFePO4研究进展

锂离子电池正极材料正在向着高比能量、长寿命、低成本、环境友好的方向发展，而具有橄榄石结构的LiFePO4正极材料以其结构稳定、成本低、无污染等优点成为21世纪最理想的绿色电源，但自身也存在缺点。综述了锂离子电池正极材料LiFePO4的研究进展。系统地阐述了LiFePO4的晶体结构特征及性能、多种合成方法以及掺杂多种导电材料和控制晶体生长制备纳米粉体对材料性能的影响。对该材料的应用前景进行了展望，并提出了下一步可能的研究趋势。     

锂离子电池富锂锰基正极材料的研究进展

随着新能源如电动汽车、储能电站的蓬勃发展,人们对下一代高性能锂离子电池的能量密度、功率密度和循环寿命提出了更高的要求. 而富锂锰基正极材料xLi₂MnO₃·(1-x)LiMO₂（0 < x < 1,M = Mn、Co、Ni…）具有可逆比容量高（240 ~ 280 mAh·g^-1,2.0 ~ 4.8 V）、电化学性能较佳、成本较低等优点,已吸引了研究者的关注,有望成为下一代锂离子电池用正极材料. 本实验室采用固相法和溶胶-凝胶法制备不同的富锂锰基正极材料,其中,溶胶-凝胶法制得的Li[Li_0.2Mn_0.54Ni_0.13Co_0.13]O₂电极首周期放电比容量277.3 mAh·g^-1,50周期循环后容量272.8 mAh·g^-1,容量保持率98.4%. 本文重点结合本实验室的研究工作,对新型富锂锰基正极材料xLi₂MnO₃·(1-x)LiMO₂的结构、合成、电化学性能改性和充放电机理等进行总结与评述.     

锂离子电池正极材料LiMPO4的研究进展

摘要综述了近年来有关LiMPO4(M=Fe、Mn、Co、V)系列材料的合成与性能研究的进展,重点讨论了LiFePO4材料改性的最新研究成果,分析了该类材料今后可能的发展趋势。     

锂离子电池正负极材料研究进展

本文阐述了近年来锂离子电极材料的合成、结构以及性能等方面的发展状况。正极包插嵌锂的层状ＬｉｘＭＯ２和尖晶石型结构的ＬｉｘＭ２Ｏ４的过渡金属氧化物（Ｍ＝Ｃｏ,Ｍｎ,Ｖ）,负极材料包括石墨、焦碳、活性碳、低温热解碳以及金属氧化物等。     

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.     

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.     

锂离子电池纳米正极材料

综述了锂离子电池纳米正极材料的研究进展,阐述了这种材料用于锂离子电池的优势和存在的问题,把纳米正极材料分为过渡金属嵌锂化合物、金属氧化物和金属硫化物和其它纳米正极材料。归纳了不同纳米正极材料的主要制备方法,探讨了材料的制备方法与其结构、形貌和电化学性能之间的关系,展望了纳米正极材料用于锂离子电池的未来前景。     

Stabilizing High-voltage Cathode Materials for Next-generation Li-ion Batteries

The pressing demand for high-energy/power lithium-ion batteries requires the deployment of cathode materials with higher capacity and output voltage.Despite more than ten years of research,high-voltage cathode mate-rials,such as high-voltage layered oxides,spinel LiNi0.5Mn1.5O4,and high-voltage polyanionic compounds still cannot be commercially viable due to the instabilities of standard electrolytes,cathode materials,and cathode electrolyte interphases under high-voltage operation.This paper summarizes the recent advances in addressing the surface and interface issues haunting the application of high-voltage cathode materials.The understanding of the limitations and advantages of different modification protocols will direct the future endeavours on advancing high-energy/power lithium-ion batteries.     

钒系磷酸盐锂离子电池正极材料

商业化锂离子电池以锂过渡金属氧化物作正极材料,由于安全性等问题限制了其更广泛的应用。在已经研究和开发的众多新型锂离子电池正极材料中,钒系磷酸盐由于具有较高的对锂电位和理论比容量而成为研究热点。本文综述了各种钒系磷酸盐类锂离子电池正极材料的研究现状,重点对各种材料的结构、制备方法和电化学性能进行了总结,并对改善材料综合性能的方法和机理进行了探讨。     

Advances in the Cathode Materials for Lithium Rechargeable Batteries

The accelerating development of technologies requires a significant energy consumption, and consequently the demand for advanced energy storage devices is increasing at a high rate. In the last two decades, lithium‐ion batteries have been the most robust technology, supplying high energy and power density. Improving cathode materials is one of the ways to satisfy the need for even better batteries. Therefore developing new types of positive electrode materials by increasing cell voltage and capacity with stability is the best way towards the next‐generation Li rechargeable batteries. To achieve this goal, understanding the principles of the materials and recognizing the problems confronting the state‐of‐the‐art cathode materials are essential prerequisites. This Review presents various high‐energy cathode materials which can be used to build next‐generation lithium‐ion batteries. It includes nickel and lithium‐rich layered oxide materials, high voltage spinel oxides, polyanion, cation disordered rock‐salt oxides and conversion materials. Particular emphasis is given to the general reaction and degradation mechanisms during the operation as well as the main challenges and strategies to overcome the drawbacks of these materials.     

锂离子电池正硅酸盐正极材料研究进展

正硅酸盐正极材料因其高理论容量、高安全性能、低成本及环境友好等优点,近几年引起研究者的广泛关注.本文综述了国际上正硅酸盐材料最新研究进展.结合本课题组在该领域的研究,着重从此类材料的合成方法、结构研究、电化学性能及反应机理等方面进行阐述.综合分析正硅酸盐材料各种合成方法的优缺点、结构研究存在的争议以及性能和机理研究上的...     

锂离子电池正极材料LiFePO4在Fe位掺杂的研究进展

橄榄石型LiFePO4是近年发展起来的一种锂离子电池正极材料,但是LiFePO4的电子导电率低和锂离子扩散速度慢限制了其实用化,需要改进.其中一种很有效的方法就是在LiFePO4的晶格中掺杂金属离子,使其产生晶格缺陷,促进Li+扩散,改善晶体内部的导电性能.LiFePO4有Li(M1)和Fe(M2)2个金属位,可使用金属离子对其改性.本文综述了对锂离子电池正极材料LiFePO4在Fe(M2)位掺杂的研究进展.LiFePO4在Fe(M2)位的掺杂主要采用Mn2+,Ni2+,Co2+,Mg2+等几种金属离子.     

含氧有机物作为锂电池正极材料

有机物作为锂电池正极材料具有理论比容量高、原料丰富、环境友好、体系安全的优点,近年来受到关注。本文综述了含氧有机物正极材料的研究进展,概括了醌类、酸酐和硝基化合物等材料的结构特征、电化学性能以及充放电机理,比较了各种材料的优势与不足,并对比了不同有机物材料的放电电位和比容量,同时对该类材料的研究方向进行了展望。