钠离子电池层状过渡金属氧化物正极材料研究进展 被引量：6

1

作者 师文君 孙中辉 +3 位作者 宋忠乾 许佳楠 韩冬雪 牛利 《应用化学》 CAS CSCD 北大核心 2023年第4期583-596,共14页

钠离子电池层状过渡金属氧化物正极材料具有价格低廉、比容量相对高的特点,是未来大型储能电站等能源转型设施的重要候选者,与锂离子电池在市场中的应用场景互为补充,为能源转型提供了有力支持,钠离子电池以Na+特有的理化性质而具有极... 钠离子电池层状过渡金属氧化物正极材料具有价格低廉、比容量相对高的特点,是未来大型储能电站等能源转型设施的重要候选者,与锂离子电池在市场中的应用场景互为补充,为能源转型提供了有力支持,钠离子电池以Na+特有的理化性质而具有极大的开发潜力。然而,层状过渡金属氧化物正极材料在充放电过程伴随着钠离子的嵌入、脱出会产生一系列不利于其电化学性能的变化,如过渡金属溶解、结构相转变、相对较低的能量密度和较差的空气稳定性与循环稳定性,因此对正极材料的结构与性能进行优化变得尤为重要。近10年来许多研究学者针对层状正极材料的失效机制进行了结构上的优化,得到了性能相对良好的正极材料,报道了当前层状过渡金属氧化物正极材料的电化学性能失效机制、改性手段的现状,对钠离子层状氧化物正极材料面临的挑战进行了总结,并对未来发展需要解决的关键问题做出了展望。 展开更多

关键词 关钠离子电池 层状氧化物 正极材料 改性方法

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水滑石衍生层状金属氧化物的研究进展

2

作者 王珏 于倩 +2 位作者 吕冠辰 张晓臣 阚侃 《化学与粘合》 CAS 2024年第3期283-288,共6页

层状金属氧化物是一种二维结构的材料。由于其具有特殊的层状结构及阴离子插层的特点,因此可用于层间吸附和阴离子交换。其受光源照射能够产生电子空穴对,因此在吸附和催化领域具有广泛的应用。通过对层状金属氧化物进行微观结构设计和... 层状金属氧化物是一种二维结构的材料。由于其具有特殊的层状结构及阴离子插层的特点,因此可用于层间吸附和阴离子交换。其受光源照射能够产生电子空穴对,因此在吸附和催化领域具有广泛的应用。通过对层状金属氧化物进行微观结构设计和改性,使其性能具有明显的提升。综述了层状金属氧化物的制备、改性方法及在吸附、催化领域的研究进展。 展开更多

关键词 层状金属氢氧化物 层状金属氧化物 吸附 催化

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钠离子电池层状金属氧化物正极材料的研究进展

3

作者 李维 贡浩天 +5 位作者 陈标兵 吴健博 邓梁 杨立山 袁治冶 周彤 《湖南师范大学自然科学学报》 CAS 北大核心 2024年第3期128-136,共9页

钠离子电池凭借成本低、安全性能高、低温性能好、循环寿命长等特点,被认为是一种有望替代锂离子电池用于大规模储能的二次电池。近十几年来,钠离子电池的各种正极材料得到广泛研究,其中P2和O3型层状金属氧化物正极材料体系被认为是最... 钠离子电池凭借成本低、安全性能高、低温性能好、循环寿命长等特点,被认为是一种有望替代锂离子电池用于大规模储能的二次电池。近十几年来,钠离子电池的各种正极材料得到广泛研究,其中P2和O3型层状金属氧化物正极材料体系被认为是最有潜力的正极材料体系。本文主要从化学组成、掺杂改性、结构优化等方面,评述了近五年来在改善该类材料容量、稳定性以及倍率性能的发展,并对层状正极材料在钠离子电池中的应用进行了展望。 展开更多

关键词 钠离子电池 正极材料 层状金属氧化物

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钠离子电池层状金属氧化物空气稳定性研究

4

作者 徐雅文 《山东化工》 CAS 2024年第14期125-127,共3页

近些年来,随着传统化石能源日益匮乏和环境问题日益突出,发展新型清洁能源已成为全球各国的共识。其中,钠离子电池由于其原材料钠在地壳中广泛分布,成本低廉,被认为是未来大规模储能最有前景的储能手段。在众多钠电正极材料中,过渡金属... 近些年来,随着传统化石能源日益匮乏和环境问题日益突出,发展新型清洁能源已成为全球各国的共识。其中,钠离子电池由于其原材料钠在地壳中广泛分布,成本低廉,被认为是未来大规模储能最有前景的储能手段。在众多钠电正极材料中,过渡金属层状氧化物(Na_(x)TMO_(2))因其具有高的能量密度和锂电三元材料相似的制备工艺、优异的低温性能等优势而备受学术和工业界的关注。目前各界研究重点主要集中在如何抑制钠离子脱/嵌过程中材料结构的转变,循环过程中材料界面保护,提升材料循环性能等问题,对于在实际应用中所面临过渡金属层状氧化物空气稳定性较差的问题研究较少,机理不明确,制约着钠离子电池大规模产业化应用。本文总结了近些年来各界对于该问题的主要研究进展,解决思路,并对钠离子电池未来发展进行了展望。 展开更多

关键词 钠离子电池 层状金属氧化物 正极材料 空气稳定性

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赤泥基层状金属氧化物对2种常见染料的吸附 被引量：4

5

作者 钱翌 周绍杰 《环境工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2017年第3期1402-1408,共7页

以赤泥为原料采用焙烧还原-重构法制备层状金属氢氧化物(LDH)和层状金属氧化物(LDO),比较了赤泥、焙烧赤泥、LDO和LDH对活性黄KE-4R染料(KE-4R)、活性艳蓝染料(RBB)的吸附效果;考察了吸附剂用量、吸附温度、吸附时间等因素对吸附效果的... 以赤泥为原料采用焙烧还原-重构法制备层状金属氢氧化物(LDH)和层状金属氧化物(LDO),比较了赤泥、焙烧赤泥、LDO和LDH对活性黄KE-4R染料(KE-4R)、活性艳蓝染料(RBB)的吸附效果;考察了吸附剂用量、吸附温度、吸附时间等因素对吸附效果的影响,并探讨了吸附机理。结果表明:LDH和LDO经XRD测定,证实其具有层状结构;4种吸附剂对KE-4R、RBB的吸附效果排序为:LDO>LDH>赤泥>焙烧赤泥;在投加量0.3g温度30℃,吸附时间90 min时,LDO对50 mg·L^(-1)KE-4R的去除率达到91.1%;在投加量0.1g温度25℃,吸附时间60 min时,LDO对50 mg·L^(-1)RBB的去除率达到97.2%;LDO对KE-4R和RBB的吸附等温方程符合Langmuir型等温式。 展开更多

关键词 赤泥 层状金属氧化物 吸附 活性黄KE-4R染料 活性艳蓝染料

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层状金属氧化物用于二氧化碳吸附及其催化加氢转化的研究进展 被引量：4

6

作者 张倩 温月丽 +4 位作者 王斌 杨晨 宋镕鹏 张维中 黄伟 《天然气化工—C1化学与化工》 CAS 北大核心 2021年第3期7-14,共8页

对层状金属氧化物(LDO)在CO_(2)吸附及其催化加氢转化方面的应用进行了综述,探讨了其优势和可能存在的问题。分析发现:LDO由于具有发达的孔道结构及表面丰富可调的碱性位点,增强了对CO_(2)的吸附能力,同时其特殊的层状结构可促进活性金... 对层状金属氧化物(LDO)在CO_(2)吸附及其催化加氢转化方面的应用进行了综述,探讨了其优势和可能存在的问题。分析发现:LDO由于具有发达的孔道结构及表面丰富可调的碱性位点,增强了对CO_(2)的吸附能力,同时其特殊的层状结构可促进活性金属的均匀分散和相互作用,提高了CO_(2)的加氢催化活性;利用其前驱——层状双金属氢氧化物(LDHs)的层板化学组成可调控性、层间阴离子可交换性以及热稳定性,再通过选择制备方法和控制反应条件可得到CO_(2)吸附能力更强、加氢转化活性更高的催化材料。但现有的研究多局限于LDO对CO_(2)的吸附,加氢转化产物也较单一。在今后的工作中可深入对LDO材料的研究,以期将CO_(2)的吸附、活化、加氢转化相结合,从而获得更加丰富的目标产物。 展开更多

关键词 层状金属氧化物 二氧化碳 吸附 加氢 催化

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钾离子电池无机正极材料的研究进展 被引量：2

7

作者 张香华 骆微 +1 位作者 芮先宏 余彦 《硅酸盐学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第7期1025-1033,共9页

钾离子与锂离子相比,钾离子的质量重且离子半径大,使其在电极材料中的扩散较困难并会产生较大的结构应力造成电极坍塌,这给钾离子电池的研发带来了极大的挑战,尤其是正极材料。针对这些问题,研究者们做了大量的探索工作,其中层状金属氧... 钾离子与锂离子相比,钾离子的质量重且离子半径大,使其在电极材料中的扩散较困难并会产生较大的结构应力造成电极坍塌,这给钾离子电池的研发带来了极大的挑战,尤其是正极材料。针对这些问题,研究者们做了大量的探索工作,其中层状金属氧化物、聚阴离子型化合物、普鲁士蓝及其类似物等正极材料展现出了较好的储钾性能。因此,详细概述了这些正极材料的最新研究进展,主要包括钾离子的脱嵌机理、电化学性能、存在的问题和改性策略。最后,对钾离子电池正极材料的未来研究方向作出展望。 展开更多

关键词 钾离子电池 正极材料 层状金属氧化物 聚阴离子化合物 普鲁士蓝及其类似物

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CuAl-LDO活化过一硫酸盐降解罗丹明B 被引量：1

8

作者 温俊宇 严群 +3 位作者 龚鹏程 陈锦富 张理军 晏江广 《精细化工》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第11期2522-2534,共13页

采用沉淀-煅烧法制备了Cu/Al不同物质的量比的层状双金属氧化物(CuAl x-LDO,x为Cu与Al的物质的量比),用于活化过一硫酸盐(PMS)去除罗丹明B(Rh B)。考察了催化剂用量、PMS用量、pH、RhB质量浓度、温度和无机阴离子对RhB去除率的影响。通... 采用沉淀-煅烧法制备了Cu/Al不同物质的量比的层状双金属氧化物(CuAl x-LDO,x为Cu与Al的物质的量比),用于活化过一硫酸盐(PMS)去除罗丹明B(Rh B)。考察了催化剂用量、PMS用量、pH、RhB质量浓度、温度和无机阴离子对RhB去除率的影响。通过SEM、XRD、FTIR、XPS和BET测定与表征了CuAl x-LDO的结构与性能。结果表明,在投加量均为300 mg/L的CuAl 2:1-LDO和PMS、反应温度为25℃、pH=5.6、Rh B质量浓度为100mg/L的条件下,30min内Rh B的去除率为97.1%。同时,CuAl2:1-LDO/PMS反应体系在pH为3.0~11.0的较宽范围内,对Rh B的去除率达90%以上,并且催化剂第4次使用时Rh B去除率仍达71.0%。另外,电子顺磁共振(EPR)、猝灭实验和UV-Vis光谱结果表明,在CuAl2:1-LDO/PMS体系中产生了较多的硫酸根自由基(SO_(4)^(-)·)和羟基自由基(·OH),其中·OH在RhB的去除过程中起主导作用,作用于芳香环使染料脱色。 展开更多

关键词 层状金属氧化物 过硫酸盐 活化作用 罗丹明B 水处理技术

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钠离子电池层状过渡金属氧化物正极材料的研究进展 被引量：17

9

作者 孙媛媛 李思卿 +3 位作者 王成儒 钱昱骁 郑时有 袁涛 《稀有金属》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第6期776-795,共20页

钠离子电池与锂离子电池工作原理相似,却有着更低的成本和更高的安全性,因此被认为是可以替代锂离子电池的下一代储能体系。在钠离子电池中,由于正极起到提供钠离子以及决定电池能量密度的关键作用,因此对正极材料的开发和研究尤为重要... 钠离子电池与锂离子电池工作原理相似,却有着更低的成本和更高的安全性,因此被认为是可以替代锂离子电池的下一代储能体系。在钠离子电池中,由于正极起到提供钠离子以及决定电池能量密度的关键作用,因此对正极材料的开发和研究尤为重要。在已报道的钠离子电池正极材料中,层状过渡金属氧化物材料(Na_(x)TMO_(2))因其结构简单、工作电位高和易于合成,被认为最具商业潜力。本综述以过渡金属氧化物为主线,主要集中在对O3型、P2型、P3型和双相/多相等各种层状正极氧化物材料的结构特点、改性方法、电化学性能等最新研究进展进行了总结,并根据目前存在的问题提出了该材料未来的发展方向。 展开更多

关键词 钠离子电池 正极 层状过渡金属氧化物 O3相 P2相

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钠离子电池层状正极材料研究进展 被引量：14

10

作者 朱晓辉 庄宇航 +3 位作者 赵旸 倪明珠 徐璟 夏晖 《储能科学与技术》 CAS CSCD 2020年第5期1340-1349,共10页

由于地球钠元素资源丰富、来源广泛,钠离子电池被认为是将来能够替代锂离子电池用于大规模储能的新型二次电池技术之一。正极材料作为钠离子电池的重要组成部分,决定了钠离子电池电化学性能的优劣。然而由于钠离子半径较大,开发结构稳... 由于地球钠元素资源丰富、来源广泛,钠离子电池被认为是将来能够替代锂离子电池用于大规模储能的新型二次电池技术之一。正极材料作为钠离子电池的重要组成部分,决定了钠离子电池电化学性能的优劣。然而由于钠离子半径较大,开发结构稳定且具有快速钠离子扩散性能的正极材料是获得高性能钠离子电池的挑战之一。近年来,越来越多的层状正极材料体系被开发出来,并展现出良好的电化学性能,对于钠离子电池具有较好的应用前景。本文综述了目前常见的层状钠离子电池正极材料,重点分析和探讨了层状钠离子电池正极材料的储钠机制,并展望了未来钠离子电池正极材料的发展趋势及应用前景。 展开更多

关键词 钠离子电池 正极材料 层状过渡金属氧化物 锰基体系

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Cu掺杂在钠离子电池正极中的研究进展 被引量：6

11

作者 刘婷婷 黎子龙 +2 位作者 谷月月 段长琦 张志佳 《铜业工程》 CAS 2023年第4期14-22,共9页

钠离子电池(SIBs)由于其原料丰富以及成本较低,被认为是最有前途的锂离子电池(LIBs)替代品之一,在过去的几年中吸引了人们的广泛关注。正极作为钠离子电池中不可分割的一部分,其性能对电池的稳定性以及使用寿命起着非常重要的作用。目前... 钠离子电池(SIBs)由于其原料丰富以及成本较低,被认为是最有前途的锂离子电池(LIBs)替代品之一,在过去的几年中吸引了人们的广泛关注。正极作为钠离子电池中不可分割的一部分,其性能对电池的稳定性以及使用寿命起着非常重要的作用。目前,常见的SIBs正极材料主要包括层状过渡金属氧化物、普鲁士蓝类似物、聚阴离子化合物等,这些电极材料容量较高、成本较低、对环境友好,但普遍存在导电性差、循环稳定性差、电池寿命短等缺点。为了改善SIBs性能,人们采用元素掺杂的方法来改变正极材料的晶格结构,增强SIBs的循环稳定性,延长电池寿命。Cu因具有良好的导电性且结构稳定而被人们广泛应用于元素掺杂研究。讨论了Cu掺杂对以上3种SIBs正极材料性能的影响,并总结了近年来Cu掺杂正极材料的设计制备及研究进展。 展开更多

关键词 钠离子电池 CU掺杂 正极材料 过渡金属氧化物 普鲁士蓝类似物 聚阴离子化合物

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钠离子电池层状正极材料研究进展 被引量：1

12

作者 陈飞江 《山东化工》 CAS 2024年第2期115-117,共3页

近年来,随着锂资源价格持续快速上涨,资源丰富且价格低廉的钠离子电池受到了广泛的关注,钠离子电池的性能主要取决于正极材料,层状过渡金属氧化物(Na_(x)MO_(2))正极材料具有能量密度高,倍率性能好的优势,但空气稳定性和循环稳定性较差... 近年来,随着锂资源价格持续快速上涨,资源丰富且价格低廉的钠离子电池受到了广泛的关注,钠离子电池的性能主要取决于正极材料,层状过渡金属氧化物(Na_(x)MO_(2))正极材料具有能量密度高,倍率性能好的优势,但空气稳定性和循环稳定性较差。通过体相掺杂以及表面包覆改性的策略能够大幅改善材料的空气稳定性和结构稳定性,使其成为兼顾动力和储能电池应用需求的正极材料。 展开更多

关键词 钠离子电池 正极材料 层状过渡金属氧化物 掺杂 包覆

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钠离子电池层状过渡金属氧化物正极材料的研究进展 被引量：3

13

作者 彭晨熹 刘军 《无机盐工业》 CAS CSCD 北大核心 2023年第10期1-12,69,共13页

层状过渡金属氧化物是目前最具潜力的钠离子电池正极材料之一,因其理论容量较高且易于合成受到了广泛关注。旨在综述钠离子电池层状过渡金属氧化物正极材料的研究进展。首先简要概述了层状过渡金属氧化物材料的结构特点及目前存在的不足... 层状过渡金属氧化物是目前最具潜力的钠离子电池正极材料之一,因其理论容量较高且易于合成受到了广泛关注。旨在综述钠离子电池层状过渡金属氧化物正极材料的研究进展。首先简要概述了层状过渡金属氧化物材料的结构特点及目前存在的不足,介绍了P2相和O3相层状过渡金属氧化物的钠离子配位构型及传输路径;此外,针对充放电过程中存在不可逆相变、空气敏感性高、电化学性能有待提高等问题,从组分调控、结构设计及表面包覆三类改性方法入手,总结了P2、O3相层状过渡金属氧化物近几年的改性研究成果;最后,对钠离子电池层状过渡金属氧化物正极材料的产业化发展前景及潜在研究方向进行了展望。 展开更多

关键词 钠离子电池 正极材料 层状过渡金属氧化物 O3相 P2相

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钠离子电池Cu基正极材料的研究

14

作者 朱贤徐 李益波 《湖南有色金属》 CAS 2024年第3期62-66,共5页

钠离子电池O3型NiFeMn(NFM111)基层状氧化物正极材料因具有优异的容量而被广泛研究,但材料的空气稳定性及成本问题也限制了其产业化的进程。本项工作中,通过引入廉价的Cu元素替代部分Ni元素,不仅降低了成本,还实现了材料的高空气稳定性... 钠离子电池O3型NiFeMn(NFM111)基层状氧化物正极材料因具有优异的容量而被广泛研究,但材料的空气稳定性及成本问题也限制了其产业化的进程。本项工作中,通过引入廉价的Cu元素替代部分Ni元素,不仅降低了成本,还实现了材料的高空气稳定性。材料的结构表征主要通过XRD、SEM来研究,材料的残碱数据主要通过化学分析来研究。试验结果表明,Cu基正极材料(Na_(0.98)Cu_(0.11) Ni_(0.22) Fe_(0.33) Mn_(0.34)O_(2),CNFM)具有极低的表面残碱(Na_(2)CO_(3):2579μg/g,NaOH:108μg/g)和优异的电化学性能,0.1 C充放电克容量分别为135.29、127.24 mAh/g,首次效率高达94.05%,且在1 C的电流密度下容量高达118.84 mAh/g,循环50周后容量保持率高达93.98%。 展开更多

关键词 钠离子电池 正极材料 Cu基材料 层状过渡金属氧化物

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层状氧化物及普鲁士蓝类似物在钠离子电池中的研究进展 被引量：4

15

作者 闫佳昕 左朋建 《中国科学：化学》 CAS CSCD 北大核心 2022年第10期1747-1758,共12页

随着煤、石油等不可再生资源的消耗,资源短缺和环境污染问题愈加严重.在新型的二次电池中,钠离子电池因其原材料丰富、成本低廉成为最具发展前景的储能电池之一.在钠离子电池的潜在正极材料中,层状过渡金属氧化物和普鲁士蓝类似物因成... 随着煤、石油等不可再生资源的消耗,资源短缺和环境污染问题愈加严重.在新型的二次电池中,钠离子电池因其原材料丰富、成本低廉成为最具发展前景的储能电池之一.在钠离子电池的潜在正极材料中,层状过渡金属氧化物和普鲁士蓝类似物因成分具有多样性、易于合成及理论容量较高而被广泛研究.但是这两类材料在研究过程中均存在一些难题亟待解决,实用性受到限制.结合本课题组的研究工作,本文重点概述了近年来提高层状过渡金属氧化物材料的容量和循环稳定性方面的进展以及材料的发展前景,并对普鲁士蓝类似物的研究现状进行分析,为钠离子电池高性能正极材料的基础与应用研究提供参考. 展开更多

关键词 钠离子电池 层状过渡金属氧化物 普鲁士蓝类似物 改性措施

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钠离子电池层状过渡金属氧化物中阴离子氧的氧化还原反应活性调控 被引量：4

16

作者 郑薇 刘琼 卢周广 《储能科学与技术》 CAS CSCD 2020年第5期1416-1427,共12页

由于资源丰富、价格低廉等特点,钠离子电池逐渐成为储能领域的研究热点。然而,钠离子电池正极材料较低的比容量是限制钠离子电池发展的关键因素之一。近年的相关研究发现,基于过渡金属阳离子与晶格氧阴离子双重氧化还原反应的层状过渡... 由于资源丰富、价格低廉等特点,钠离子电池逐渐成为储能领域的研究热点。然而,钠离子电池正极材料较低的比容量是限制钠离子电池发展的关键因素之一。近年的相关研究发现,基于过渡金属阳离子与晶格氧阴离子双重氧化还原反应的层状过渡金属氧化物具有高的比容量,是下一代高比能量钠离子电池的首选正极材料。因此,深入了解阴离子氧的氧化还原反应的结构基础及演化机制,对探索高容量电池正极材料有重要意义。本文讨论了钠离子电池层状过渡金属氧化物中阴离子氧的氧化还原反应活化原理、以及结构调控对激发晶格氧活性的影响,并展望了其未来的发展趋势和前景,以期为今后该类型正极材料的研究提供参考。 展开更多

关键词 钠离子电池 正极材料 层状过渡金属氧化物 阴离子氧化还原反应 晶格氧活性调控

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钠离子电池正极材料研究进展

17

作者 赵昊 刘香楠 +4 位作者 王静怡 吕佳璇 王翔 郎笑石 蔡克迪 《石油化工高等学校学报》 CAS 2024年第6期35-43,共9页

随着可再生能源的发展,新兴的储能系统受到了广泛关注。钠离子电池由于其资源丰富、安全、成本低、环境友好和使用方便等特点,在大规模储能领域备受瞩目。钠离子电池正极材料显著影响电池的能量密度、循环性能和倍率特性等关键性能。目... 随着可再生能源的发展,新兴的储能系统受到了广泛关注。钠离子电池由于其资源丰富、安全、成本低、环境友好和使用方便等特点,在大规模储能领域备受瞩目。钠离子电池正极材料显著影响电池的能量密度、循环性能和倍率特性等关键性能。目前,已经有3种应用于钠离子电池的正极材料进入了产业化视野,即层状过渡金属氧化物、聚阴离子化合物和普鲁士蓝化合物。综述了钠离子电池正极材料的分类、性能及研究进展,并对其潜在的研究方向进行了展望。 展开更多

关键词 钠离子电池 正极材料 层状过渡金属氧化物 聚阴离子化合物 普鲁士蓝化合物

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钾离子电池锰基层状氧化物正极的研究进展

18

作者 韩文哲 赖青松 +1 位作者 高宣雯 骆文彬 《储能科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2023年第5期1364-1379,共16页

可再生能源替代传统化石燃料的研究推动了电能存储系统的发展。随着对规模储能的需求不断增加,钾离子电池(PIBs)因其成本低廉、元素丰度高、理论工作电压高以及电解液中K+卓越的传输动力学,在未来将成为商用锂离子电池的补充或替代品。... 可再生能源替代传统化石燃料的研究推动了电能存储系统的发展。随着对规模储能的需求不断增加,钾离子电池(PIBs)因其成本低廉、元素丰度高、理论工作电压高以及电解液中K+卓越的传输动力学,在未来将成为商用锂离子电池的补充或替代品。电极材料的发展深刻影响电池的电化学性能。石墨作为钾离子电池负极展现出了优异的循环稳定性,然而,找到具有快速的传输动力学和稳定的框架结构来嵌入/脱嵌大尺寸K^(+)的正极材料是钾离子电池面临的主要挑战。层状过渡金属氧化物因其结构稳定、合成过程简单及价格低廉等优点而具有广阔的应用前景。本文介绍了钾含量和合成温度等对过渡金属层状氧化物晶体结构的影响,并说明了各种晶体结构在脱钾过程中的结构演变和容量损失机理;在此基础上,提出了针对不同晶体结构的锰基过渡金属层状氧化物的改性方法以提高其电化学性能;最后,对新型过渡金属层状氧化物正极的主要研究方向和研究热点进行了预测,以指导未来钾离子电池正极材料的发展。 展开更多

关键词 失效机理 元素掺杂 表面包覆 钾离子电池 层状过渡金属氧化物

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Sn掺杂NaNi_(1/3)Fe_(1/3)Mn_(1/3-x)Sn_(x)O_(2)正极材料制备及其电化学性能 被引量：1

19

作者 张浩然 车海英 +7 位作者 郭凯强 申展 张云龙 陈航达 周煌 廖建平 刘海梅 马紫峰 《储能科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2022年第6期1874-1882,共9页

O_(3)型NaNi_(1/3)Fe_(1/3)Mn_(1/3)O_(2)材料因兼具高容量特性和稳定的结构,已被认为是率先进入产业化的层状结构过渡金属氧化物正极材料之一。然而,该过渡金属氧化物正极材料的循环稳定性及倍率性能有待进一步提高。本工作制备一种Sn... O_(3)型NaNi_(1/3)Fe_(1/3)Mn_(1/3)O_(2)材料因兼具高容量特性和稳定的结构,已被认为是率先进入产业化的层状结构过渡金属氧化物正极材料之一。然而,该过渡金属氧化物正极材料的循环稳定性及倍率性能有待进一步提高。本工作制备一种Sn掺杂NaNi_(1/3)Fe_(1/3)Mn_(1/3-x)Sn_(x)O_(2)正极材料。结构表征发现,适量的Sn掺杂不改变NaNi_(1/3)Fe_(1/3)Mn_(1/3)O_(2)材料的R3m空间群O_(3)型层状结构,同时Sn取代部分Mn可使层间距增大,增强Na^(+)扩散能力,减少嵌/脱钠过程对结构的破坏,但会使TM—O键长收缩,从而增强过渡金属层的结构稳定性。TEM测试表明,Sn掺杂的NaNi_(1/3)Fe_(1/3)Mn_(1/3)O_(2)材料呈现出更完善的层状晶格结构,这在一定程度上抑制了晶格畸变。同时,Sn掺杂可提高正极材料的氧化还原反应可逆性,并可能减少有利相变P相的损失。电化学性能测试表明,当Sn掺杂计量比为0.02时的NaNi_(1/3)Fe_(1/3)Mn_(1/3-0.02)Sn_(0.02)O_(2)材料电化学性能最佳。在2~4 V充放电区间下,0.2 C倍率电流首次放电比容量为139.1 mAh/g。在8 C倍率下放电比容量达110.5 mAh/g、200圈循环后的容量保持率为80.1%。本研究揭示了Sn的作用机理,对设计高倍率性能和高循环稳定性的正极材料具有一定普遍意义。 展开更多

关键词 钠离子电池 NaNi_(1/3)Fe_(1/3)Mn_(1/3)O_(2)正极材料 Sn掺杂 层状结构过渡金属氧化物

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合成条件对锂离子电池正极材料性能的影响

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作者 李航 王莉 +3 位作者 宋有志 张稚国 杜爱民 何向明 《化学进展》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2024年第9期1304-1315,共12页

层状过渡金属氧化物正极材料(LiTMO_(2))因其高理论比容量,是高比能量锂离子电池广泛应用的一类正极材料。然而,LiTMO_(2)在脱嵌锂过程中存在的化学-机械协同作用导致电池的循环失效问题突出,阻碍了其进一步发展。研究人员对此失效行为... 层状过渡金属氧化物正极材料(LiTMO_(2))因其高理论比容量,是高比能量锂离子电池广泛应用的一类正极材料。然而,LiTMO_(2)在脱嵌锂过程中存在的化学-机械协同作用导致电池的循环失效问题突出,阻碍了其进一步发展。研究人员对此失效行为开展了大量研究,并提出掺杂、包覆、表面及晶界改性等各种正极材料改性策略,但是合成过程中形成的晶格缺陷和异质结构往往对此失效行为具有重要影响。因此,深入了解合成过程中各种控制因素对材料结构的影响很有必要。本文旨在阐明合成过程中前驱体、锂盐、烧结温度、保温时间和烧结气氛等因素对LiTMO_(2)材料结构的影响效果及机理,以期为研究者优化合成获得高性能LiTMO_(2)材料提供参考和依据。 展开更多

关键词 锂离子电池 层状氧化物正极材料 合成 结构 性能

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