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锂离子电池硅氧负极预锂化研究进展 被引量:5
1
作者 方自力 李蓉 +1 位作者 刘志宽 阳叶 《硅酸盐学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第1期248-259,共12页
硅氧负极材料(SiO_(x))比容量是石墨的近4倍,被视为最有前景全面商用的下一代锂离子电池负极材料,但首次Goulombic效率(ICE)偏低这一问题长期困扰着SiO_(x)的应用。预锂化能使SiO_(x)的ICE上升,提高锂离子电池系统能量密度,为SiO_(x)全... 硅氧负极材料(SiO_(x))比容量是石墨的近4倍,被视为最有前景全面商用的下一代锂离子电池负极材料,但首次Goulombic效率(ICE)偏低这一问题长期困扰着SiO_(x)的应用。预锂化能使SiO_(x)的ICE上升,提高锂离子电池系统能量密度,为SiO_(x)全面应用铺平道路。本综述概述了近年来SiO_(x)负极预锂化的应用及研究进展,按照技术特点分类介绍了预锂化技术的最新研究进展,并列举了其中的典型方案与效果,重点讨论其反应机理、面临的挑战及潜在解决方案等,还对未来预锂化技术的发展进行了展望,供后续的研究与工业化参考借鉴。 展开更多
关键词 锂离子电池 硅负极 氧化亚硅 预锂化 补锂 首次coulombic效率
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提高硬碳材料钠离子电池首次库仑效率的研究进展 被引量:2
2
作者 江成凡 黄俊 谢海波 《储能科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期825-840,共16页
钠离子电池(SIBs),得益于钠资源的高丰度、分布均匀、较低的成本、优异的低温性能和快充特性等优势,被认为是潜力巨大的大规模储能技术。SIBs的电化学性能很大程度上由电极材料决定,在负极材料中,硬碳(HC)材料由于具有较低的氧化/还原... 钠离子电池(SIBs),得益于钠资源的高丰度、分布均匀、较低的成本、优异的低温性能和快充特性等优势,被认为是潜力巨大的大规模储能技术。SIBs的电化学性能很大程度上由电极材料决定,在负极材料中,硬碳(HC)材料由于具有较低的氧化/还原电势、合适的比容量、对环境友好、制造方法简单以及来源广泛等优势,被认为是目前最为理想的SIBs负极材料。然而,HC作为负极材料的SIBs首次库仑效率(ICE)的不足导致在全电池中阴极的钠被过度消耗,因而严重限制了HC在SIBs的实际应用。因此,结合导致硬碳材料ICE较低的关键科学问题,本文总结、分析了提高SIBs硬碳负极材料ICE的研究进展,包括调节热解温度、减少缺陷、孔隙调控以及金属原子催化调控碳层这4种方式。并简要介绍了硬碳材料的碳层间距、缺陷以及孔隙这3个基本结构,以及不同的结构影响钠离子储存行为的最新研究进展,论述了不同类型HC负极材料的设计思路及其商业化进展,最后分析探讨了SIBs硬碳负极材料的发展方向。 展开更多
关键词 钠离子电池 首次库仑效率 硬碳 结构
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锂离子电池硅基负极比容量提升的研究进展 被引量:8
3
作者 余晨露 田晓华 +1 位作者 张哲娟 孙卓 《储能科学与技术》 CAS CSCD 2020年第6期1614-1628,共15页
优化锂离子电池负极材料的首次库仑效率和循环稳定性对提升电池的可逆比容量具有重要意义。硅碳复合材料是目前公认的下一代锂离子电池负极材料,本文调研了硅碳二次粒子负极的工艺细节对电池性能的影响,介绍了硅碳二次粒子结构设计、硅... 优化锂离子电池负极材料的首次库仑效率和循环稳定性对提升电池的可逆比容量具有重要意义。硅碳复合材料是目前公认的下一代锂离子电池负极材料,本文调研了硅碳二次粒子负极的工艺细节对电池性能的影响,介绍了硅碳二次粒子结构设计、硅基负极材料的预锂化及硅基负极黏结剂等研究进展及存在的不足。在综合分析硅基负极材料的基础科学问题与提升比容量的关键技术的基础上,对开发高性能、高稳定性硅基负极材料的结构、工艺、黏结材料体系方面提出明确要求。 展开更多
关键词 锂离子电池 硅基负极材料 首次库仑效率 硅碳复合粒子结构 预锂化 硅基黏结剂
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富锂锰基材料低首次库仑效率原因及改性策略 被引量:1
4
作者 张佳文 蔡星鹏 +3 位作者 周俊飞 丁浩 张宁霜 崔孝玲 《精细化工》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期1211-1220,共10页
富锂锰基正极材料〔xLi_(2)MnO_(3)•(1–x)LiTMO_(2),0<x<1,TM=Mn、Co、Ni等〕(LROs)具有高容量、高工作电压、高安全、低成本等诸多优点,是下一代新型锂离子电池材料中最具有应用前景的正极材料之一。然而,LROs的低首次库仑效率... 富锂锰基正极材料〔xLi_(2)MnO_(3)•(1–x)LiTMO_(2),0<x<1,TM=Mn、Co、Ni等〕(LROs)具有高容量、高工作电压、高安全、低成本等诸多优点,是下一代新型锂离子电池材料中最具有应用前景的正极材料之一。然而,LROs的低首次库仑效率严重地阻碍了其商业化,亟需深入研究其低首次库仑效率原因。从LROs的晶体结构及充放电行为出发,全面剖析了氧的不可逆流失、Li^(+)不可逆脱/嵌、Li^(+)与H^(+)离子交换等造成LROs低首次库仑效率原因的具体机理;针对性地总结了离子掺杂、表面工程、单晶化等提升首次库仑效率的相关改性策略;展望了提升LROs未来商业化的研究方向。 展开更多
关键词 锂离子电池 富锂锰基正极材料 首次库仑效率 改性策略
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锂离子电池预锂化补锂策略研究进展 被引量:2
5
作者 宗菲菲 李世友 +2 位作者 东红 黄津 李春雷 《化学通报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第4期397-404,共8页
锂离子电池(LIBs)因高能量密度和长循环寿命而被广泛用于储能电子产品、电动汽车等众多领域。然而,在锂离子电池首次充放电过程中,固体电解质界面(SEI)膜的形成会造成电解液发生不可逆分解、初始活性Li^(+)损失(ALL)和不可逆容量损失,... 锂离子电池(LIBs)因高能量密度和长循环寿命而被广泛用于储能电子产品、电动汽车等众多领域。然而,在锂离子电池首次充放电过程中,固体电解质界面(SEI)膜的形成会造成电解液发生不可逆分解、初始活性Li^(+)损失(ALL)和不可逆容量损失,会影响电池体系容量和能量密度的发挥,对于硅基负极电池体系而言尤为显著。基于这一问题,亟需开发各种补锂策略来降低活性锂损失,有效提高电池体系的首次库仑效率(ICE),从而实现更高的能量密度和循环稳定性。结合现阶段所做工作,从正负极角度出发,将预锂化补锂策略分为正极预锂化和负极预锂化,主要包括富锂正极材料、富锂预锂化试剂、惰性锂金属粉、含锂有机溶液等一系列预锂化补锂措施。通过系统的分类、比较与总结后,对预锂化以实现电池的高能量密度和长循环寿命提出建议,有助于为预锂化策略走向商业化提供启示。 展开更多
关键词 锂离子电池 高能量密度 预锂化 活性锂损失 首次库仑效率
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高比能钠离子电池预钠化技术研究进展 被引量:2
6
作者 徐铭礼 刘猛闯 +2 位作者 杨泽洲 吴晨 钱江锋 《物理化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2023年第3期27-42,共16页
钠离子电池有望取代锂离子电池实现大规模储能应用。然而,储钠负极材料具有较低的初始库伦效率,制约了高比能钠离子电池的开发。预钠化技术被认为是补偿负极活性钠损失、提升电池能量密度的最直接有效的方法,对于钠离子电池的商业化应... 钠离子电池有望取代锂离子电池实现大规模储能应用。然而,储钠负极材料具有较低的初始库伦效率,制约了高比能钠离子电池的开发。预钠化技术被认为是补偿负极活性钠损失、提升电池能量密度的最直接有效的方法,对于钠离子电池的商业化应用具有重要意义。本文全面总结近年来预钠化技术的最新研究进展,包括短接法预钠化、电化学预钠化、钠金属物理预钠化、化学预钠化和正极补钠添加剂等,并从反应原理、安全性、可操作性、处理效率和可放大性等角度分析讨论现有各技术方案的优势及面临的挑战;着重介绍化学预钠化和正极补钠添加剂,这两类最具应用前景的预钠化技术的最新成果,进而从实用化角度深入探讨仍待解决的科学问题和技术难点。本文可为预钠化技术的进一步优化和高比能钠离子电池的开发提供思路。 展开更多
关键词 钠离子电池 预钠化技术 初始库伦效率 化学补钠法 正极补钠添加剂
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锂离子电池预锂化技术的研究现状 被引量:6
7
作者 朱亮 严长青 倪涛来 《电池》 CAS CSCD 北大核心 2018年第3期206-209,共4页
综述近年来锂离子电池预锂化技术,展望预锂化技术的发展方向。负极补锂的方法有锂箔补锂、锂粉补锂、硅化锂粉和电解锂盐水溶液等;正极补锂添加剂有富锂化合物、基于转化反应的纳米复合材料和二元锂化合物等。
关键词 锂离子电池 预锂化 正极补锂 负极补锂 首次库仑效率
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钠离子电池预钠化技术研究进展 被引量:2
8
作者 曹永安 游济远 +5 位作者 邹家轩 张博 赵久成 吴军 孟绍良 王文举 《精细石油化工》 CAS 2023年第2期75-80,共6页
介绍了钠离子电池预钠化技术的研究进展。叙述了首圈循环效率低的原因,并综述了最新正负极预钠化技术的发展情况,总结了不同类别预钠化技术的优势和不足,对预钠化技术的发展趋势进行了评述。
关键词 钠离子电池 预钠化技术 不可逆容量 首圈循环效率
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锂离子电池硅氧化物负极首次库伦效率的影响因素与提升策略 被引量:5
9
作者 李辉阳 朱思颖 +3 位作者 李莎 张桥保 赵金保 张力 《高等学校化学学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2021年第8期2342-2358,共17页
硅氧化物(SiO_(x),0<x≤2)具有高的比容量和低的嵌锂电位,且体积膨胀率显著低于纯硅负极,因而被认为是替代传统石墨负极材料的理想选择之一.然而SiO_(x)负极在首次嵌锂过程中表面形成的固体电解质界面膜(SEI)以及大量的不可逆产物,... 硅氧化物(SiO_(x),0<x≤2)具有高的比容量和低的嵌锂电位,且体积膨胀率显著低于纯硅负极,因而被认为是替代传统石墨负极材料的理想选择之一.然而SiO_(x)负极在首次嵌锂过程中表面形成的固体电解质界面膜(SEI)以及大量的不可逆产物,造成其首次库伦效率偏低,严重阻碍了SiO_(x)负极的实际应用.本文从SiO_(x)的结构模型出发,系统阐述了SiO_(x)负极的嵌锂机理以及首次库伦效率低的原因;归纳了SiO_(x)负极首次库伦效率的提升策略及其研究进展;并对提升SiO_(x)负极首次库伦效率的未来发展方向进行了展望. 展开更多
关键词 锂离子电池 硅氧化物 首次库伦效率 结构设计 预锂化
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锡-金属氧化物多相复合储锂负极材料的研究进展 被引量:5
10
作者 刘雨轩 张涵茵 +2 位作者 鲁忠臣 胡仁宗 朱敏 《中国材料进展》 CAS CSCD 北大核心 2017年第5期358-368,共11页
金属锡(Sn)作为锂离子电池负极材料具有比石墨负极更高的比容量和更可靠的安全性,得到了广泛关注研究。首先简述了Sn基负极的储锂特性及要实现大规模应用仍需解决的关键基础问题;其次指出了将锡与其他相材料进行多相复合、合理调控电极... 金属锡(Sn)作为锂离子电池负极材料具有比石墨负极更高的比容量和更可靠的安全性,得到了广泛关注研究。首先简述了Sn基负极的储锂特性及要实现大规模应用仍需解决的关键基础问题;其次指出了将锡与其他相材料进行多相复合、合理调控电极材料的物相组成与尺度和分布是一种提高锡基负极材料循环性能的重要措施。主要综述了Sn与金属氧化物(包括嵌锂活性相、非活性相等)多相复合体系负极材料的研究进展,重点介绍了微纳金属氧化物与Sn的协同作用对复合电极材料电化学性能的改善作用。最后强调如何进一步提高Sn-金属氧化物多相复合材料的首次库伦效率仍是需要深入研究的重要方向。 展开更多
关键词 锂离子电池 多相复合 锡-金属氧化物 循环稳定性能 首次库伦效率
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钠离子电容器负极的双功能补钠研究 被引量:1
11
作者 蒋颖俊 郭松涛 胡先罗 《Science China Materials》 SCIE EI CAS CSCD 2023年第8期3084-3092,共9页
电极的首次库伦效率低是限制快充钠离子电容器规模化使用的原因之一,这主要源于电解液的不可逆分解以及电极材料造成的不可逆损失.我们选取高倍率特性的Nb_(2)O_(5)负极材料作为研究对象,采用钠萘/2-甲基-四氢呋喃作为预钠化剂,发展了... 电极的首次库伦效率低是限制快充钠离子电容器规模化使用的原因之一,这主要源于电解液的不可逆分解以及电极材料造成的不可逆损失.我们选取高倍率特性的Nb_(2)O_(5)负极材料作为研究对象,采用钠萘/2-甲基-四氢呋喃作为预钠化剂,发展了一种简单且可精确调控的双功能预钠化剂,实现了预活化,获得了高稳定循环的NaxNb_(2)O_(5)电极,从而补偿了钠在材料中的不可逆吸收.研究发现,预钠化过程同时抵消了电解液分解所产生的损失,有利于在电极/电解液界面形成坚固的富含无机物的固体电解质界面膜.通过补偿Nb_(2)O_(5)负极的体相与界面的钠损失,构建了稳定且具有高能量密度的钠离子电容器.本研究为调控储钠电极的首次库伦效率及其在下一代钠离子电容器中的应用提供了新方法. 展开更多
关键词 不可逆损失 固体电解质界面膜 负极材料 库伦效率 电解液分解 高能量密度 钠电极 电极材料
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锂离子电池硅基负极材料的预锂化研究进展 被引量:5
12
作者 李世恒 王超 鲁振达 《高等学校化学学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2021年第5期1530-1542,I0004,共14页
锂离子二次电池已成为日常生活中不可或缺的一部分,而现有的锂离子电池并不能完全满足电动汽车领域高能量密度的要求,发展具有高能量密度的电极材料是解决问题的关键.硅负极因理论比容量高、脱嵌锂电位低、来源广泛等优点而备受关注,但... 锂离子二次电池已成为日常生活中不可或缺的一部分,而现有的锂离子电池并不能完全满足电动汽车领域高能量密度的要求,发展具有高能量密度的电极材料是解决问题的关键.硅负极因理论比容量高、脱嵌锂电位低、来源广泛等优点而备受关注,但其巨大的体积变化(约300%)以及低的首次库仑效率阻碍了其商业应用.预锂化技术可以有效提高首次库仑效率、实现高性能硅基负极,本文阐述了预锂化的科学必要性,介绍了各种预锂化的方法以及优缺点,最后对硅基负极预锂化应用的挑战和前景进行了展望. 展开更多
关键词 硅负极 首次库仑效率 预锂化 高性能硅基负极
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钠离子电池硬炭负极材料的研究进展 被引量:4
13
作者 张丽君 时志强 《山东化工》 CAS 2021年第19期85-86,88,共3页
高容量且来源丰富的硬炭是钠离子电池负极材料中最有潜力的,但低的首次库伦效率和较差的倍率性能阻碍了其进一步的发展。本文综述了生物质基和有机聚合物基两大类硬炭在钠离子电池中的研究进展,并总结了硬炭存在的首次库伦效率低和倍率... 高容量且来源丰富的硬炭是钠离子电池负极材料中最有潜力的,但低的首次库伦效率和较差的倍率性能阻碍了其进一步的发展。本文综述了生物质基和有机聚合物基两大类硬炭在钠离子电池中的研究进展,并总结了硬炭存在的首次库伦效率低和倍率性能差的原因以及目前的解决措施,最后对硬炭在钠离子电池中的研究方向和实际应用进行了展望。 展开更多
关键词 硬炭 首次库伦效率 倍率性能 负极材料 钠离子电池
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钠离子电池硬碳负极材料研究进展 被引量:3
14
作者 刘飞 赵培文 +6 位作者 赵经香 孙贤伟 李苗苗 王敬豪 尹延鑫 戴作强 郑莉莉 《储能科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2022年第11期3497-3509,共13页
随着高性能电极材料的开发和储钠机理的研究,钠离子电池的电化学性能得到极大的提升。硬碳作为公认的最成熟和最具商业化潜质的负极材料,仍面临着首次库仑效率低、倍率性能较差等问题。同时,科研人员投入巨大精力深入研究硬碳储钠机理,... 随着高性能电极材料的开发和储钠机理的研究,钠离子电池的电化学性能得到极大的提升。硬碳作为公认的最成熟和最具商业化潜质的负极材料,仍面临着首次库仑效率低、倍率性能较差等问题。同时,科研人员投入巨大精力深入研究硬碳储钠机理,探索提高性能和降低成本的合成方法。但对于储钠机理仍存在分歧,尤其对低压平台区的储钠机制有较大争议。本工作通过对近期文献的综合分析,基于硬碳材料的嵌入、吸附及纳米孔填充三种不同储钠过程,着重介绍了“嵌入-吸附”“吸附-嵌入”和其他多种形式的复合储钠机理。随后,在深入了解硬碳材料储钠机理的基础上,分析了比表面积、孔隙、缺陷、层间距和官能团等对硬碳负极材料倍率性能和首次库仑效率的影响。同时介绍了结构优化和涂覆涂层方法表面改性对改善硬碳负极材料倍率性能和首次库仑效率的影响。为了促进硬碳的实际应用,阐述了电解质优化对ICE膜性能改善及倍率性能的影响。综合分析表明,硬碳材料改性及电解液优化,有望同时实现高倍率性能、高首次库仑效率和循环稳定性。 展开更多
关键词 钠离子电池 硬碳 负极材料 首次库仑效率 倍率性能 储钠机理
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高首效富镍正极材料LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2的合成及电化学性能研究 被引量:4
15
作者 关小云 洪朝钰 +3 位作者 朱建平 王伟立 李益孝 杨勇 《电化学》 CAS CSCD 北大核心 2018年第1期56-62,共7页
采用共沉淀—高温固相烧结的方法合成了富镍正极材料LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_2(简称NCM622),通过X射线粉末衍射(XRD)/Rietveld精修法、扫描电子显微镜(SEM)及电化学测试,对不同温度下合成材料的结构、形貌、电化学性能进行表征.结... 采用共沉淀—高温固相烧结的方法合成了富镍正极材料LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_2(简称NCM622),通过X射线粉末衍射(XRD)/Rietveld精修法、扫描电子显微镜(SEM)及电化学测试,对不同温度下合成材料的结构、形貌、电化学性能进行表征.结果表明,800℃下NCM622阳离子混排程度最低(~1.97%),首周库仑效率高达92.2%,100周容量保持率为81.4%. 展开更多
关键词 锂离子电池 正极材料 LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2 首周库仑效率
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固相法合成Li4Ti5O12材料及性能研究 被引量:4
16
作者 孟伟巍 徐用军 闫蓓蕾 《钢铁钒钛》 CAS 北大核心 2018年第4期63-69,共7页
使用二氧化钛作为初始钛源,碳酸锂作为初始锂源,应用纯固相合成方法,在深入研究钛酸锂材料反应合成原理的基础上,通过调节Li/Ti比例为:0.8、0.85、0.9,合成不同的钛酸锂样品。使用TGA-DSC、XRD、SEM、TEM、恒流充放电等物相分析、电化... 使用二氧化钛作为初始钛源,碳酸锂作为初始锂源,应用纯固相合成方法,在深入研究钛酸锂材料反应合成原理的基础上,通过调节Li/Ti比例为:0.8、0.85、0.9,合成不同的钛酸锂样品。使用TGA-DSC、XRD、SEM、TEM、恒流充放电等物相分析、电化学表征手段,深入研究不同固相合成工艺条件,对钛酸锂材料物相结构、表观形貌的影响,同时将其制备成2016纽扣电池,研究了首次库伦效率。 展开更多
关键词 锂离子电池 负极材料 钛酸锂 首次库伦效率
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预锂化在SiO_(x)@C负极材料中的应用研究
17
作者 张正裕 白哲 +3 位作者 何洁龙 吴佳霓 蓝利芳 李军 《化工新型材料》 CAS CSCD 北大核心 2023年第4期170-174,共5页
通过正硅酸乙酯水解、蔗糖热解包覆制备了锂离子电池SiO_(x)@C负极材料。为了减少SiO_(x)@C在首次循环中的不可逆容量损失,采用SiO_(x)@C与金属锂片直接接触的方法对其进行预锂化,考察了不同预锂化处理时间对材料电化学性能的影响,研究... 通过正硅酸乙酯水解、蔗糖热解包覆制备了锂离子电池SiO_(x)@C负极材料。为了减少SiO_(x)@C在首次循环中的不可逆容量损失,采用SiO_(x)@C与金属锂片直接接触的方法对其进行预锂化,考察了不同预锂化处理时间对材料电化学性能的影响,研究了预锂化处理前后材料表面形貌和组成成分的变化,分析了预锂化处理在材料中的作用机理。结果表明,预锂化处理3min后,SiO_(x)@C的首次库伦效率已达到99.2%,高于未预锂化的63.9%,而且仍然表现出较高的循环稳定性。通过SEM、XPS、容量微分曲线、交流阻抗谱等分析,发现预锂化处理过程中SiO_(x)@C已发生不可逆转化反应,并在材料表面形成了SEI膜,从而达到减少首次循环中不可逆容量损失的目的。 展开更多
关键词 锂离子电池 SiO_(x)@C负极材料 预锂化 不可逆容量 首次库伦效率
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P2-O3复合相富锂锰基正极材料的合成及性能研究 被引量:3
18
作者 张建宇 鲁理平 +2 位作者 于志辉 宋进 夏定国 《储能科学与技术》 CAS CSCD 2020年第2期346-352,共7页
为了解决高比能富锂材料电压衰退、首圈库仑效率低、倍率性能差等问题,本文通过简单的固相烧结法合成P2-O3复合相富锂正极材料。该材料利用P2相在首次充放电过程中转化为O2相,避免过渡金属迁移,有效地降低了循环过程中的电压衰退,极大... 为了解决高比能富锂材料电压衰退、首圈库仑效率低、倍率性能差等问题,本文通过简单的固相烧结法合成P2-O3复合相富锂正极材料。该材料利用P2相在首次充放电过程中转化为O2相,避免过渡金属迁移,有效地降低了循环过程中的电压衰退,极大地提高了首圈库仑效率和倍率性能。电化学性能测试表明,在2.0~4.6 V以0.1 C (1 C=200 mA/g)电流进行充放电,P2-O3复合相富锂正极材料可以提供高于290 mA·h/g的比容量,首圈库仑效率高达97%。1 C放电比容量约为240 mA·h/g,100圈容量保持率接近80%;100圈平均电压衰退小于170 m V。该复合相富锂正极材料合成制备简单;在2.0~4.6V电压范围内,实现传统富锂材料在2.0~4.8 V下的高容量,这大大促进了富锂材料与商用电解液的匹配;此外,循环性能相对良好,电压衰退也得到了一定的抑制,有力地推动了富锂材料在电动汽车市场上的应用。 展开更多
关键词 复合相 富锂锰基正极材料 电压衰退 首圈库仑效率
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富锂锰基层状正极材料的合成及其首周过充下的结构演化 被引量:1
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作者 骆晨旭 师晨光 +2 位作者 余志远 黄令 孙世刚 《电化学》 CAS CSCD 北大核心 2022年第1期46-54,共9页
富锂锰基层状正极材料由于具有较低的成本和超过250 mAh·g^(-1)的放电比容量,成为很有前景的正极材料之一,但是其本身存在的首周库仑效率低和电压衰减等问题限制了产业化进程。高充电电压会导致富锂材料结构不稳定从而增加电池的... 富锂锰基层状正极材料由于具有较低的成本和超过250 mAh·g^(-1)的放电比容量,成为很有前景的正极材料之一,但是其本身存在的首周库仑效率低和电压衰减等问题限制了产业化进程。高充电电压会导致富锂材料结构不稳定从而增加电池的安全隐患,因此在较高的充电电压下,材料的首周充放电结构演化有待进一步研究。本文首先通过碳酸盐共沉淀法合成前驱体,经过混锂后煅烧制备富锂锰基层状正极材料(Li_(1.13)Ni_(0.18)Co_(0.09)Mn_(0.56O2)),并研究不同充电截止电压对其首周库仑效率和循环性能的影响。研究表明,高充电电压会带来容量增加,但其首周库仑效率将大幅降低。循环伏安表征发现,充电截止电压为5.0 V时,部分体相的晶格氧会发生可逆的氧化反应,这将有利于容量的提升。TEM、XRD和SEM表征结果显示,在首周充电后电极材料不仅发生了深入到体相的结构变化,同时出现了大片的层错和尖晶石相MnO_(x)和NiO_(x)等不可逆相变,还会与电解液发生反应,材料结构无法保持稳定。结合Mapping和XPS表征结果显示,充电电压较高时会有更多的体相晶格氧参与氧化还原反应,这将使更多具有强氧化性的过氧和超氧离子与电解液发生副反应,并伴随过渡金属的溶出,加速材料的结构坍塌,最终不利于电池的长循环性能。 展开更多
关键词 锂离子电池 富锂锰基正极材料 首周库仑效率 过充 阴离子氧化还原
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富锂材料Li_(1.2)[Mn_(0.54)Ni_(0.13)Co_(0.13)]O_2的Mo掺杂及电化学性能研究 被引量:2
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作者 杨凯 耿萌萌 +2 位作者 叶俊 高运兴 钟健健 《电子元件与材料》 CAS CSCD 北大核心 2019年第3期7-15,共9页
富锂锰基正极材料由于其高理论比容量和较高的工作电压深受人们的青睐,然而循环稳定性差、电压衰减严重和倍率性能差等一系列问题限制了其在锂离子电池中的商业应用。为了改善其电化学性能,利用共沉淀-煅烧法成功制备了不同摩尔量钼元... 富锂锰基正极材料由于其高理论比容量和较高的工作电压深受人们的青睐,然而循环稳定性差、电压衰减严重和倍率性能差等一系列问题限制了其在锂离子电池中的商业应用。为了改善其电化学性能,利用共沉淀-煅烧法成功制备了不同摩尔量钼元素掺杂的富锂锰基正极材料Li_(1.2)[Mn_(0.54-)_xNi_(0.13)Co_(0.13)Mo_x]O_2(x=0,0.01,0.02,0.03,0.04)。钼元素主要取代富锂材料Li_(1.2)[Mn_(0.54)Ni_(0.13)Co_(0.13)]O_2结构中的锰位,由XRD衍射结果可知,钼元素的掺杂保持了材料本体的晶体结构。富锂材料经掺杂改性表现出优异的电化学性能,Li_(1.2)[Mn_(0.51)Ni_(0.13)Co_(0.13)Mo_(0.03)]O_2在0.5C倍率下循环100圈的放电比容量达到200.6 mAh/g,容量保持率为89.27%;Li_(1.2)[Mn_(0.52)Ni_(0.13)Co_(0.13)Mo_(0.02)]O_2的首圈库伦效率由74.41%提高到81.47%。这主要是由于钼的掺入抑制了晶格氧的脱出,提高了材料的结构稳定性。电化学阻抗测试也进一步表明钼掺杂可以有效提高材料的导电性和界面电化学反应活性。 展开更多
关键词 锂离子电池 富锂锰基正极材料 钼掺杂 共沉淀-煅烧法 首圈库伦效率 晶格氧
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