尖晶石/层状异质界面的构筑提升富锂锰基正极材料电化学性能

通过水洗/二次焙烧工艺对富锂锰基正极材料进行表界面改性,采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、拉曼光谱(Raman)、X射线光电子能谱(XPS)、循环伏安测试(CV)等手段系统地对富锂锰基正极材料的物化性能进行了分析表征。结果表明:水洗/二次焙烧改性工艺对富锂锰基正极材料的作用范围为表界面,不会破坏材料本体结构及形貌;当二次焙烧温度为500℃时,富锂锰基正极材料表界面会形成尖晶石/层状异质界面结构,这不仅使得电极材料放电比容量从279.0 mAh/g提升至286.6 mAh/g,首次库伦效率从81.70%提高至91.89%,还能够减少电解液对电极材料的腐蚀,50次循环容量保持率从92.82%提高至95.31%。此外具有独特三维传输通道的尖晶石结构,有助于锂离子快速扩散,从而提升材料的倍率性能。

富锂锰基材料制备工艺及组分设计研究进展

层状富锂锰基固熔体材料是目前国内外锂电池正极材料的研究热点,其前驱体组成设计和制备工艺对固熔体材料的物理化学指标及电性能起着至关重要的作用。介绍了富锂锰基前驱体制备方法及元素组成方面的研究进展。

富锂锰基正极材料Li1.2-xNaxNi0.13Co0.13Mn0.54O2的制备及电化学性能

采用共沉淀法制备碳酸盐前驱体,通过高温固相反应制备Na+掺杂的富锂锰基正极材料Li1.2-xNaxNi0.13Co0.13Mn0.54O2(x=0,0.01,0.02,0.04,0.08).X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)分析表明,x≤0.04时为层状富锂锰基材料的α-NaFeO 2六方相结构,Na掺杂量过大时颗粒表面出现团聚絮状物并发现第二相—P2型层状氧化物.电化学测试发现适量的Na掺杂可提高材料的比容量、倍率和循环性能;掺杂量为0.02时电化学性能最佳:在2.0~4.6 V充放电,Li 1.18 Na 0.02 Ni 0.13 Co 0.13 Mn 0.54 O 2在0.1 C放电比容量为273.4 mAh/g,首次库伦效率为93.1%,1C循环100次后容量超过200 mAh/g,保持率为84.3%.离子半径较大的Na+占据Li位,起到柱撑作用,稳定了结构,增大了层间距,利于Li^+扩散;此外,材料表面形成的P2型层状氧化物能够减缓层状结构向尖晶石结构的转变,从而提高了电化学性能.

富锂锰基正极材料研究进展

目前富锂锰基正极材料以其高比容量(>250mAh/g)、高工作电压、低成本、环境友好等优点受到了学术界的极大关注,是极具潜力的下一代锂离子电池正极材料。然而,循环过程中富锂锰基正极材料存在首次库仑效率低、倍率性能差、容量与电压衰减严重等缺点,使其实际应用受到了极大限制。经过几年来的深入研究,人们对富锂锰基正极材料的理论认识逐步加深,发展了针对富锂锰基正极材料各种缺点的改性方法,取得了一系列重要进展。本文总结了近几年来学术界在富锂锰基正极材料方面的重要研究进展,包括放电比容量、首次库仑效率、循环性能、倍率性能、电压稳定性,总结了针对富锂锰基正极材料的各种实验表征手段。此外,还介绍了富锂锰基正极材料在理论研究方面的重要方法以及在全电池方面的应用。最后,基于目前的实验进展和理论认知,对富锂锰基正极材料今后的发展进行了展望。

高容量富锂锰基正极材料的结构与电压衰减的起源与解决方案

传统的锂离子电池正极材料(如LiCoO,LiFePO,三元层状等)是通过金属阳离子的氧化还原实现化学储能,已不能满足社会发展对于电池高能量密度越来越高的需求。富锂锰基层状正极材料(Li-and Mn-rich, LMR)由材料中两种LiTMO(TM=Ni, Co, Mn)相和LiMnO相之间互嵌,其过渡金属层储存可脱嵌锂离子从而增加了储锂容量,并且可以同时利用金属阳离子和氧阴离子的氧化还原。