氟掺杂改善Li_(1.2)Mn_(0.56)Ni_(0.16)Co_(0.08)O_2富锂锰基层状氧化物正极材料的长循环稳定性

针对富锂锰基层状材料xLi_2MnO_3·(1-x)LiMO_2(M为Mn、Co、Ni)存在着充放电循环性能差的缺点,采用溶胶-凝胶法制备氟掺杂Li_(1.2)Mn_(0.56)Ni_(0.16)Co_(0.08)O_(2-x)F_x正极材料,以提高这种材料的长循环充放电性能。研究结果表明,氟掺杂材料的晶体结构与未掺杂材料相似,但氟掺杂明显改善了充放电长循环性能的稳定性。在125 mA/g电流密度下电池循环500次,掺杂5%F的Li_(1.2)Mn_(0.56)Ni_(0.16)Co_(0.08)O_(1.95)F_(0.05)材料比容量保持率为79.2%,并且极大地抑制了放电平台电位的衰减,而未掺杂的Li_(1.2)Mn_(0.56)Ni_(0.16)Co_(0.08)O_2材料的比容量保持率仅为16%,其放电电位平台已经消失。这些结果表明氟掺杂能有效地抑制富锂锰基层状结构正极材料充放电过程中比容量和放电平台的衰减。

双位点配位聚合物改性的无钴富锂锰基正极材料电化学性能研究

以无钴Li_(1.2)Mn_(0.53)Ni_(0.27)O_(2)材料、有机单体乙酰乙酸甲基丙烯酸乙二醇酯(Acetoacetate ethylene glycol methacrylate,AAEM)为原料,采用溶液原位聚合法在无钴Li_(1.2)Mn_(0.53)Ni_(0.27)O_(2)材料表面形成有机物包覆层,得到一种高循环稳定性和界面稳定性的层状正极材料。借助透射电子显微镜、X射线光电子能谱、电化学阻抗谱等测试手段,研究AAEM对富锂锰基层状正极材料的影响。结果表明,与原始材料相比,经过AAEM改性的Li_(1.2)Mn_(0.53)Ni_(0.27)O_(2)材料在2-4.7 V的电压区间,以1C倍率经300圈循环后,容量保持率可达82%,高于原始材料经300圈循环后的67%。因此借助双位点螯合聚合物包覆层上的配位基团能够与过渡金属离子络合,提高电极/电解质之间的界面稳定性,使正极材料的循环稳定性增加,提高材料的电化学性能。

锂离子电池富锂锰基层状正极材料的稳定性

富锂锰基层状正极材料(xLi_2MnO_3·(1-x)LiMO_2,M=Ni,Co,Mn等)因其比容量高、成本低廉以及环境友好等优点,被认为是未来锂离子电池正极材料的最佳候选者之一。然而,该正极材料存在长循环中电压衰减过快、循环性能不佳和倍率性能较差等问题,严重阻碍了该材料的商业化应用。在这篇综述中,我们结合最新的研究进展从富锂锰基层状正极材料的稳定性出发,阐述了该材料的结构特性及电化学行为,并从体相掺杂和表面修饰两个方面,综述了提升富锂正极材料循环过程中稳定性的手段。最后,我们对该领域的发展趋势进行展望并认为体相掺杂和表面调控相结合的联合改性机制是未来该领域发展的方向。