氮掺杂碳包覆LiMn0.8Fe0.2PO4的制备与性能

采用溶剂热法制备LiMn0.8Fe0.2PO4(LMFP),再利用聚苯胺热解形成的氮掺杂碳(N-C)进行包覆,得到LMFP/N-C复合材料。用XRD、SEM、透射电镜(TEM)和X射线光电子能谱(XPS)对样品的晶体结构、微观形貌及元素进行分析;以产物为正极活性物质组装锂离子电池,用恒流充放电、循环伏安和交流阻抗实验进行电化学性能测试。在2.0~4.6V充放电,LMFP/N-C复合材料在0.2C、0.5C、1.0C、5.0C和10.0C倍率下的首次放电比容量分别为152.5mAh/g、147.5mAh/g、140.0mAh/g、101.8mAh/g和64.6mAh/g,比普通碳包覆的LMFP/C材料分别提高3.6%、14.8%、14.4%、39.0%和90.0%;LMFP/N-C复合材料以5.0C循环80次,比容量仍有81.9mAh/g,容量保持率为80.45%。

PANI包覆LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的电化学性能

采用共沉淀法制备LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2正极材料,并用聚苯胺(PANI)对材料进行表面包覆。通过XRD、SEM和透射电子显微镜(TEM),对材料的结构和形貌进行分析;采用恒流充放电、循环伏安和交流阻抗测试,研究包覆量对材料电化学性能的影响。当PANI包覆量为10%时,LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2正极材料的电化学性能最好,以1 C在2.5~4.6 V循环,放电比容量为185.0 m Ah/g,比未包覆PANI的材料提高13.8%。

掺杂包覆提升高镍材料稳定性机理研究进展

高镍正极材料因其高比容量等优点在多个领域得到广泛应用,然而材料的结构稳定性是其亟需解决的一个技术难题。目前,元素体相掺杂或表面包覆技术是提升材料稳定性最常用的技术手段。通过系统综述Al、Zr、Ti、B、Mg、P、F、Ce等掺杂包覆元素对高镍材料循环寿命的提升情况,进一步剖析了这些元素提升材料微观结构稳定性的作用机理,包括抑制锂镍混排度、增强本征机械结构稳定性、减缓相结构变化、降低过渡金属溶出及提高锂离子传质系数等。这些元素提升材料结构稳定性的作用效果及作用机理对于开发其它新型掺杂包覆元素具有一定的指导意义。

己内酰胺原位开环聚合改性LiMn0.8Fe0.2PO4正极材料

以水/乙二醇为溶剂,采用溶剂热法制备了LiMn0.8Fe0.2PO4(LMFP)正极材料,尝试在溶剂热过程中加入不同含量的己内酰胺(CL),利用其在一定温度水解后于LMFP晶体表面完成原位开环聚合反应,达到限制LMFP粒径的目的。以葡萄糖为碳源经球磨及煅烧过程对LMFP进行碳包覆,得到LMFP-CL/C正极材料。通过纳米粒度分析仪、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)对其结构与形貌进行表征,利用充放电测试、循环伏安及交流阻抗对其电化学性能进行表征。结果表明:相比于LMFP/C样品,当己内酰胺的添加量为0.04 mol时,所得的LMFP-CL0.04/C样品平均粒径由274.8 nm减小至171.6 nm,该材料在0.2C,0.5C,1.0C,2.0C,5.0C和10.0C倍率下的放电比容量分别达到164.3,158.4,144.8,133.7,104.8和69.6 mAh·g-1,较LMFP/C分别提高了12.4%,20.2%,18.8%,29.9%,81.9%和86.8%。LMFPCL0.04/C样品在1 C下经循环100次后放电比容量衰减至133.7 mAh·g-1,容量保持率为92.3%。己内酰胺的加入减小了LMFP的颗粒大小,缩短了Li+的传输通道,使材料的电化学性能得以提升。

LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2@WO3复合正极材料的制备与性能

为改善LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2(NCM)锂离子电池三元正极材料的电化学性能,采用液相蒸发法将WO3包覆于NCM表面,得到NCM@WO3复合正极材料。通过XRD、SEM和TEM对NCM@WO3复合材料的结构和形貌进行表征,利用充放电测试、循环伏安及交流阻抗测试对其电化学性能进行表征。结果表明,当WO3包覆量为3wt%时,NCM@WO3复合材料性能最佳,在0.5 C下的首次放电比容量为179.9 mAh·g-1,不可逆容量损失降低至42.4 mAh·g-1,循环50圈后容量保持率为98.3%。WO3的包覆提高了锂离子扩散速率,减少了电极材料与电解液的副反应,NCM@WO3复合材料的电化学性能得到提升。