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Two-Dimensional Graphitic Carbon-Nitride(g-C_(3)N_(4))-Coated LiNi_(0.8)Co_(0.1)Mn_(0.1)O_(2) Cathodes for High-Energy-Density and Long-Life Lithium Batteries
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作者 Zhenliang Duan Pengbo Zhai +1 位作者 Ning Zhao Xiangxin Guo 《Energy & Environmental Materials》 SCIE EI CAS CSCD 2024年第6期140-149,共10页
High-capacity nickel-rich layered oxides are promising cathode materials for high-energy-density lithium batteries.However,the poor structural stability and severe side reactions at the electrode/electrolyte interface... High-capacity nickel-rich layered oxides are promising cathode materials for high-energy-density lithium batteries.However,the poor structural stability and severe side reactions at the electrode/electrolyte interface result in unsatisfactory cycle performance.Herein,the thin layer of two-dimensional(2D)graphitic carbon-nitride(g-C_(3)N_(4))is uniformly coated on the LiNi_(0.8)Co_(0.1)Mn_(0.1)O_(2)(denoted as NCM811@CN)using a facile chemical vaporization-assisted synthesis method.As an ideal protective layer,the g-C_(3)N_(4)layer effectively avoids direct contact between the NCM811 cathode and the electrolyte,preventing harmful side reactions and inhibiting secondary crystal cracking.Moreover,the unique nanopore structure and abundant nitrogen vacancy edges in g-C_(3)N_(4)facilitate the adsorption and diffusion of lithium ions,which enhances the lithium deintercalation/intercalation kinetics of the NCM811 cathode.As a result,the NCM811@CN-3wt%cathode exhibits 161.3 mAh g^(−1)and capacity retention of 84.6%at 0.5 C and 55°C after 400 cycles and 95.7 mAh g^(−1)at 10 C,which is greatly superior to the uncoated NCM811(i.e.129.3 mAh g^(−1)and capacity retention of 67.4%at 0.5 C and 55°C after 220 cycles and 28.8 mAh g^(−1)at 10 C).The improved cycle performance of the NCM811@CN-3wt%cathode is also applicable to solid–liquid-hybrid cells composed of PVDF:LLZTO electrolyte membranes,which show 163.8 mAh g^(−1)and the capacity retention of 88.1%at 0.1 C and 30°C after 200 cycles and 95.3 mAh g^(−1)at 1 C. 展开更多
关键词 cathode materials g-C_(3)N_(4) coating LiNi_(0.8)Co_(0.1)Mn_(0.1)O_(2) lithium batteries PVDF:LLZTO electrolyte membranes
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Zr-doping stabilizes spinel LiMn_(2)O_(4)as a low cost long cycle life cathode for lithium ion batteries
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作者 张祥功 吴伟 +5 位作者 周思思 黄飞 许诗浩 尹良 杨伟 李泓 《Chinese Physics B》 SCIE EI CAS CSCD 2023年第5期554-559,共6页
The present commercial spinel LiMn_(2)O_(4) delivers only 90 m Ah/g–115 m Ah/g,far lower than the theoretical specific capacity.It degrades fast caused by the Jahn–Teller effect,Mn dissolution and related side react... The present commercial spinel LiMn_(2)O_(4) delivers only 90 m Ah/g–115 m Ah/g,far lower than the theoretical specific capacity.It degrades fast caused by the Jahn–Teller effect,Mn dissolution and related side reactions that consume Li inventory.In this work,Zr doping is employed to improve the structural stability and electrochemical performance of spinel LiMn_(2)O_(4).Li_(1.06)Mn_(1.94-x)Zr_xO_4(x=0,0.01,0.02,0.04)have been successfully synthesized by a simple solid-state reaction method and evaluated as cathode for lithium ion batteries(LIB).Li_(1.06)Mn_(1.92)Zr_(0.02)O_4 is superior cathode material with a high capacity of 122 m Ah/g at 1-C rate;long cycle stability,98.39%retention after 100 cycles at 1-C rate,excellent high rate performance 107.1 m Ah/g at 10-C rate,and high temperature performance 97.39%retention after 60 cycles.These are thought to be related to Zr doping effectively stabilizing the spinel LiMn_(2)O_(4),by forming stronger Zr–O bonds in the octahedron,suppressing the Jahn–Teller effect,thus improving electrochemical performance. 展开更多
关键词 lithium battery cathode LiMn_(2)O_(4) cycle life
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原子层沉积Al_(2)O_(3)对尖晶石LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_(4)正极材料的影响机理
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作者 李倩 赵妍 +8 位作者 崔雅茹 王硕然 黄娜 李常林 王文培 马红周 杜金晶 何喜红 翁雅青 《矿冶工程》 CAS 北大核心 2024年第4期8-12,共5页
为提升尖晶石相LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_(4)正极材料在深度荷电状态下的界面稳定性,采用原子层沉积法在单晶LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_(4)正极材料表面可控沉积了纳米级Al_(2)O_(3)层。改性后的LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_(4)正极材料表现出优异的长... 为提升尖晶石相LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_(4)正极材料在深度荷电状态下的界面稳定性,采用原子层沉积法在单晶LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_(4)正极材料表面可控沉积了纳米级Al_(2)O_(3)层。改性后的LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_(4)正极材料表现出优异的长循环耐腐蚀性能(1C电流密度下循环500次的容量保持率高达94.7%)。进一步的表界面解析结果表明:原子层沉积技术构建的纳米级Al_(2)O_(3)包覆层能够明显抑制材料本体与电解液的腐蚀反应,降低过渡金属离子的不可逆溶解与析出;另外,基于HF表面刻蚀产生的AlF_(3)具有增强的耐刻蚀性能,可显著提升LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_(4)正极材料在长循环及高电压下的服役性能。 展开更多
关键词 锂离子电池 LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_(4) 正极材料 原子层沉积 Al_(2)O_(3) 表面改性
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柠檬酸络合反应方法制备尖晶石型LiMn_2O_4 被引量:25
4
作者 杨文胜 刘庆国 +2 位作者 仇卫华 卢世刚 杨蕾玲 《电源技术》 CAS CSCD 北大核心 1999年第A03期49-52,共4页
采用柠檬酸络合反应方法制备了尖晶石型LiMn2O4正极材料,并考察了合成条件对合成产物电化学性能的影响。合成产物中的Li/Mn比例及合成温度是影响合成产物电化学性能的关键因素。在最佳合成条件下,即Li/Mn=1/2及... 采用柠檬酸络合反应方法制备了尖晶石型LiMn2O4正极材料,并考察了合成条件对合成产物电化学性能的影响。合成产物中的Li/Mn比例及合成温度是影响合成产物电化学性能的关键因素。在最佳合成条件下,即Li/Mn=1/2及温度800℃,制备的LiMn2O4具有完美的尖晶石结构及良好的电化学性能,完全可以用于高比能长寿命的锂离子蓄电池。 展开更多
关键词 锂离子蓄电池 柠檬酸络合反应方法 尖晶石型LiMn_2O_4
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镁、溴共掺杂对锂离子电池正极材料LiMn_2O_4电化学性能的影响 被引量:6
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作者 李玉珠 毛雁芳 +3 位作者 占涛涛 李超 肖顺华 张灵志 《人工晶体学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第5期1203-1210,共8页
通过溶胶凝胶法制备出LiMn_2O_4和LiMn_(1.92)Mg_(0.08)O_(3.84)Br_(0.16)锂离子电池正极材料,并用XRD、SEM、XPS、充放电测试和CV对其结构、形貌、化学成份以及电化学性能进行了研究。结果表明,Mg、Br的掺杂未改变LiMn_2O_4的结构。在0... 通过溶胶凝胶法制备出LiMn_2O_4和LiMn_(1.92)Mg_(0.08)O_(3.84)Br_(0.16)锂离子电池正极材料,并用XRD、SEM、XPS、充放电测试和CV对其结构、形貌、化学成份以及电化学性能进行了研究。结果表明,Mg、Br的掺杂未改变LiMn_2O_4的结构。在0.5 C倍率下,LiMn_(1.92)Mg_(0.08)O_(3.84)Br_(0.16)的放电比容量为119 m Ah/g,与LiMn_2O_4相比,其首次放电比容量提高了3.6%,循环100次后,Li Mn1.92Mg0.08O3.84Br0.16的容量保持率高达86.9%。在5 C倍率下,LiMn_(1.92)Mg_(0.08)O_(3.84)Br_(0.16)的放电比容量为91.1 m Ah/g,比LiMn_2O_4提高了24.1%。实验表明,Mg、Br共同掺杂提高了LiMn_2O_4的放电比容量,并明显改善其循环稳定性和倍率性能,从而获得了较好的综合电化学性能。 展开更多
关键词 溶胶凝胶法 LiMn_2O_4 Mg掺杂 Br掺杂 电化学性能
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正极材料LiAl_(0.08)Mn_(1.92)O_(4)单晶颗粒形貌演变及电化学性能
6
作者 朱琴 马姣 +6 位作者 钱志慧 罗宇旭 郭昱娇 向明武 刘晓芳 宁平 郭俊明 《无机化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2024年第8期1549-1562,共14页
联合元素掺杂和形貌调控策略,采用固相燃烧法和不同焙烧温度处理合成LiAl_(0.08)Mn_(1.92)O_(4)正极材料。实验结果表明,Al掺杂和焙烧温度的变化未改变LiMn_(2)O_(4)的相结构,随着温度的升高,结晶性增强,颗粒尺寸增大,其中焙烧温度650... 联合元素掺杂和形貌调控策略,采用固相燃烧法和不同焙烧温度处理合成LiAl_(0.08)Mn_(1.92)O_(4)正极材料。实验结果表明,Al掺杂和焙烧温度的变化未改变LiMn_(2)O_(4)的相结构,随着温度的升高,结晶性增强,颗粒尺寸增大,其中焙烧温度650℃是形成截断八面体单晶颗粒形貌的关键温度,750℃是颗粒突然变大的突变温度。650℃优化焙烧温度下焙烧的LiAl_(0.08)Mn_(1.92)O_(4)形成了较完整的包含(111)、(110)和(100)晶面的截断八面体单晶颗粒形貌,表现出优良的电化学和动力学性能。在1C下其首次放电比容量为112.0 mAh·g^(-1),循环500次后容量保持率为72.9%,在5C和10C倍率下,其首次放电比容量可达到107.1和100.4 mAh·g^(-1),经2000次长循环后,容量保持率为52.2%和53.5%。并且具有最小氧化还原峰电位差(ΔE_(p2),循环前后分别为0.109和0.114 V)、最小电荷转移电阻(R_(ct),循环前后分别106.49和125.49Ω)及较大的锂离子扩散系数(D_(Li^(+))=1.72×10^(-16)cm^(2)·s^(-1)),表现出较好的电化学可逆性和较快的锂离子扩散速率。Al掺杂和单晶截断八面体颗粒形貌既有效抑制了LiMn_(2)O_(4)的Jahn-Teller畸变,又降低了Mn溶解,提高了材料的倍率性能和长循环寿命。 展开更多
关键词 尖晶石LiMn_(2)O_(4) AL掺杂 固相燃烧法 焙烧温度 形貌调控 截断八面体
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钛酸酯偶联剂表面处理对LiMn_(2)O_(4)结构及性能的影响
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作者 蔡海洋 李振京 +2 位作者 范广新 孟德轩 刘超帅 《矿冶工程》 CAS 北大核心 2024年第4期18-23,30,共7页
通过加热分解钛酸酯偶联剂在LiMn_(2)O_(4)表面包覆TiO_(2),研究包覆处理对LiMn_(2)O_(4)材料结构、电化学性能及在循环过程中材料结构的影响。结果表明:550℃下加热分解钛酸酯偶联剂,可使TiO_(2)均匀包覆在材料表面;表面包覆不改变LiMn... 通过加热分解钛酸酯偶联剂在LiMn_(2)O_(4)表面包覆TiO_(2),研究包覆处理对LiMn_(2)O_(4)材料结构、电化学性能及在循环过程中材料结构的影响。结果表明:550℃下加热分解钛酸酯偶联剂,可使TiO_(2)均匀包覆在材料表面;表面包覆不改变LiMn_(2)O_(4)的晶体结构,但能明显提升其电化学性能,特别是高温倍率性能和循环性能;包覆TiO_(2)后的LiMn_(2)O_(4)材料在55℃、5C下比容量为75.34 mAh/g,高于原始材料的比容量(43.05 mAh/g);经150次循环后,未包覆TiO_(2)的材料容量保持率为62.85%,包覆TiO_(2)后的材料容量保持率提高至77.27%。表面处理后LiMn_(2)O_(4)电化学性能提升的原因是TiO_(2)包覆层减少了正极材料中Mn的溶解,抑制了循环过程中的晶体结构变化,降低了电极极化和电荷转移阻抗,提高了材料的充放电可逆性及Li+的扩散能力。 展开更多
关键词 正极材料 LiMn_(2)O_(4) TiO_(2) 钛酸酯偶联剂 表面包覆 改性 电化学性能
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表面改性对锰酸锂电池电化学性能的影响
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作者 黄琳凯 黄炳行 +4 位作者 李春霞 张丽云 黄炳龙 陈艳 詹锋 《中国锰业》 2024年第4期36-37,41,共3页
尖晶石型LiMn_(2)O_(4)在循环过程中存在容量衰减较快和放电容量较低的问题,这主要是由Jahn-Teller效应、Mn溶解等原因引起的。研究通过对尖晶石型LiMn_(2)O_(4)进行碳包覆,来提高其结构稳定性和电化学性能。电化学测试结果表明:碳包覆... 尖晶石型LiMn_(2)O_(4)在循环过程中存在容量衰减较快和放电容量较低的问题,这主要是由Jahn-Teller效应、Mn溶解等原因引起的。研究通过对尖晶石型LiMn_(2)O_(4)进行碳包覆,来提高其结构稳定性和电化学性能。电化学测试结果表明:碳包覆后的LiMn_(2)O_(4)首圈放电比容量显著提高,且在1 C电流倍率下经过100次充放电循环后容量保持率也有所提升。SEM图像分析显示:碳包覆后的样品表面形成了均匀致密的包覆层,有助于提高材料的结构稳定性。结论指出,碳包覆技术可以减小锂离子脱嵌的阻力,抑制Mn的溶解,从而提高LiMn_(2)O_(4)的结构稳定性和电化学性能,对锂离子电池的改性处理具有重要的应用前景。 展开更多
关键词 尖晶石型 LiMn_(2)O_(4) 表面改性 碳包覆 电化学性能
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快离子导体La_(0.8)Sr_(0.2)MnO_3包覆LiMn_2O_4正极材料的结构和电化学性能 被引量:1
9
作者 张晓辉 王红强 +2 位作者 赖飞燕 吴强 李庆余 《材料保护》 CAS CSCD 北大核心 2016年第10期31-34,41,共5页
为进一步提高动力电池正极材料锰酸锂(LiMn_2O_4)的循环稳定性,通过溶胶-凝胶法用快离子导体La_(0.8)Sr_(0.2)MnO_3作为包覆材料对LiMn_2O_4进行表面修饰,探讨了不同包覆量对复合材料电化学性能的影响。采用X射线衍射仪(XRD)、场发射扫... 为进一步提高动力电池正极材料锰酸锂(LiMn_2O_4)的循环稳定性,通过溶胶-凝胶法用快离子导体La_(0.8)Sr_(0.2)MnO_3作为包覆材料对LiMn_2O_4进行表面修饰,探讨了不同包覆量对复合材料电化学性能的影响。采用X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电镜(FESEM)和透射电子显微镜(TEM)对样品的微观结构以及形貌进行表征。结果表明:La_(0.8)Sr_(0.2)MnO_3的包覆并没有改变LiMn_2O_4晶体结构及空间构型;相比纯的LiMn_2O_4样品,La_(0.8)Sr_(0.2)MnO_3包覆后的样品颗粒表面较为粗糙;涂层为薄膜状结构,均匀且完全包覆在LiMn_2O_4颗粒的表面。利用电化学测试方法测试其电化学性能,测试结果表明,当La_(0.8)Sr_(0.2)MnO_3包覆量为5%时,具有较好的电化学性能,首次放电比容量为127.4 m A·h/g(0.1 C),25℃循环400次后容量保持率为91.2%,55℃循环100次后容量保持率为91.1%;与未经表面修饰的样品相比,其首次放电比容量为119.1 m A·h/g(0.1 C),400次的容量保持率为61.9%,100次容量保持率为77.9%,La_(0.8)Sr_(0.2)MnO_3包覆后的样品的电化学性能尤其是循环性能得到明显的提高。 展开更多
关键词 正极材料 LiMn_2O_4 La_0.8Sr_0.2MnO_3表面包覆 结构 电化学性能
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钠离子电池正极材料Na_(4)Fe_(3-x)Cr_(x)(PO_(4))_(2)P_(2)O_(7)/C@CNT的制备及电化学性能研究
10
作者 王贵海 陈彤彤 +4 位作者 陈杰 张梓尧 甄川 韩现英 李建刚 《现代化工》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期149-154,共6页
为改善钠离子电池正极材料Na_(4)Fe_(3)(PO_(4))_(2)P_(2)O_(7)的导电性,提高其充放电性能,采用Cr^(3+)掺杂提高正极材料本征导电性,采用包覆碳和复合碳纳米管(CNT)构筑高效导电网络以加快纳米活性物颗粒间的电子传导,制备并探究了Na_(4... 为改善钠离子电池正极材料Na_(4)Fe_(3)(PO_(4))_(2)P_(2)O_(7)的导电性,提高其充放电性能,采用Cr^(3+)掺杂提高正极材料本征导电性,采用包覆碳和复合碳纳米管(CNT)构筑高效导电网络以加快纳米活性物颗粒间的电子传导,制备并探究了Na_(4)Fe_(3-x)Cr_(x)(PO_(4))_(2)P_(2)O_(7)/C@CNT复合材料的结构与电化学性能。结果表明,当Cr^(3+)掺杂量x为0.075、CNT添加质量分数为3%时,所制备材料表现出较小的电荷传递阻抗和优异的高倍率充放电性能。其0.1 C和20 C倍率下的放电比容量分别达到120.64 mAh/g和87.11 mAh/g,10 C倍率下循环500次后容量保持率高达92.37%。 展开更多
关键词 钠离子电池 正极材料 Na_(4)Fe_(3)(PO_(4))_(2)P_(2)O_(7) Cr^(3+)掺杂 碳纳米管
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焦磷酸磷酸铁钠基钠离子电池日历老化容量衰减机理研究
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作者 赵瑞瑞 彭燕秋 +7 位作者 赖学君 吴志隆 高杰 许文成 王立娜 丁沁 方永进 曹余良 《储能科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第11期4124-4132,共9页
随着钠离子电池技术的不断发展,深入探索其存储过程中的容量损失机理对提高电池系统日历寿命具有重要意义。本文对焦磷酸磷酸铁钠[Na_(4)Fe_(3)(PO_(4))_(2)P_(2)O_(7)]基钠离子电池的高温存储性能进行了详细研究,通过透射电子显微镜(T... 随着钠离子电池技术的不断发展,深入探索其存储过程中的容量损失机理对提高电池系统日历寿命具有重要意义。本文对焦磷酸磷酸铁钠[Na_(4)Fe_(3)(PO_(4))_(2)P_(2)O_(7)]基钠离子电池的高温存储性能进行了详细研究,通过透射电子显微镜(TEM)、电感耦合等离子体发射光谱(ICP)、拉曼光谱、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)及X射线光电子能谱(XPS)等多维度分析技术,全面剖析了正负极活性材料在高温存储过程中的容量损失率、结构、形貌及界面组分的变化。研究结果表明,高温存储后电极活性材料的比容量仅出现轻微衰减,正负极活性材料结构也未见受损,且正极铁元素溶出串扰并不显著。然而,负极侧固体电解质界面(SEI)膜增厚现象十分显著,表明存储期间负极SEI膜会不断溶解生长,且新生成的SEI膜以有机物为主。这一发现揭示了负极侧界面副反应是钠离子电池存储容量损失的主要因素。本研究不仅深化了对钠离子电池日历老化机制的理解,也为后续提升电池性能提供了重要的科学依据。 展开更多
关键词 钠离子电池 日历老化 容量衰减机理 固体电解质膜 Na_(4)Fe_(3)(PO_(4))_(2)P_(2)O_(7)正极
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锰源对合成尖晶石锰酸锂的影响及电化学性能分析
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作者 崔勇 唐啸虎 +4 位作者 邵忠财 邵鸿媚 张伟 李学田 董华 《沈阳理工大学学报》 CAS 2024年第3期70-75,89,共7页
使用不同金属锰源(醋酸锰,硫酸锰,氯化锰)为原料,合成具有尖晶石结构的锂离子电池正极材料锰酸锂。首先采用共沉淀法合成锰酸锂前驱体,然后采用空气中热处理手段制备锰酸锂正极材料。通过X射线衍射、扫描电镜对合成材料的结构、形貌及... 使用不同金属锰源(醋酸锰,硫酸锰,氯化锰)为原料,合成具有尖晶石结构的锂离子电池正极材料锰酸锂。首先采用共沉淀法合成锰酸锂前驱体,然后采用空气中热处理手段制备锰酸锂正极材料。通过X射线衍射、扫描电镜对合成材料的结构、形貌及组成进行分析,结果表明三种锰源制备的锰酸锂正极材料均具有尖晶石结构。采用电化学方法测试合成材料组装的锂离子电池充放电性能,结果显示氯化锰、醋酸锰及硫酸锰制备的锰酸锂正极材料分别具有108.9、104.4和95.5 mAh/g的放电比容量,表明使用氯化锰作为锰源制备的锰酸锂正极材料具有最佳的电化学放电性能,在经历50次充放电循环之后,锰酸锂正极材料仍然具有97.4%的容量。 展开更多
关键词 锰源 锰酸锂 锂离子电池 电化学性能
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Zn-Al共掺杂和形貌调控制备LiMn_(2)O_(4)正极材料及其电化学性能
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作者 朱琴 马姣 +3 位作者 钱志慧 李萌 郭昱娇 郭俊明 《精细化工》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期1246-1253,1269,共9页
采用固相燃烧法在不同焙烧温度(600、650、700和750℃)下制备了LiZn_(0.05)Al_(0.03)Mn_(1.92)O_(4)正极材料,采用XRD、SEM、XPS对其进行了表征,通过循环伏安(CV)和电化学阻抗(EIS)测试了其电化学性能。结果表明,Zn-Al共掺杂和焙烧温度... 采用固相燃烧法在不同焙烧温度(600、650、700和750℃)下制备了LiZn_(0.05)Al_(0.03)Mn_(1.92)O_(4)正极材料,采用XRD、SEM、XPS对其进行了表征,通过循环伏安(CV)和电化学阻抗(EIS)测试了其电化学性能。结果表明,Zn-Al共掺杂和焙烧温度未改变LiMn_(2)O_(4)的晶体结构,正极材料的结晶性随焙烧温度(<750℃)的升高而增加,650℃及以上时形成了较多包含高暴露(111)晶面、小面积(110)、(100)晶面的截断八面体形貌晶粒,但750℃时正极材料发生部分分解。焙烧温度650℃的样品(LZAMO-650)表现出最佳的电化学性能,在5 C和10 C倍率下,初始放电比容量分别为101.3、99.9 mA·h/g,循环1000圈后容量保持率分别为81.5%、74.3%;LZAMO-650样品极化作用较小,有较好的循环可逆性,具有较低的电荷转移阻抗(R_(ct)=132.14Ω)和较大的锂离子扩散系数(DLi^(+)=3.65×10^(–16)cm^(2)/s)。Zn-Al共掺杂和形貌调控改性LiMn_(2)O_(4)正极材料有效抑制了Jahn-Teller效应,形成的截断八面体颗粒形貌降低了Mn的溶解,同时提供了更多的Li^(+)迁移三维通道,从而改善了材料的电化学性能。 展开更多
关键词 固相燃烧法 尖晶石LiMn_(2)O_(4) Zn-Al共掺 形貌调控 焙烧温度 JAHN-TELLER效应 Mn溶解 功能材料
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熔盐燃烧制备纳米LiN_(i0.05)Mn_(1.95)O_(4)正极材料及电化学性能研究
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作者 马姣 钱志慧 +3 位作者 朱琴 白玮 郭昱娇 郭俊明 《化工新型材料》 CAS CSCD 北大核心 2024年第9期136-142,共7页
采用熔盐燃烧法在300℃、400℃、500℃和600℃下燃烧反应1h,然后经650℃焙烧3h,制得4种LiN_(i0.05)Mn_(1.95)O_(4)正极材料。结果表明:所制LiN_(i0.05)Mn_(1.95)O_(4)正极材料的原有立方尖晶石结构均没有被改变,随燃烧反应温度递增,粒... 采用熔盐燃烧法在300℃、400℃、500℃和600℃下燃烧反应1h,然后经650℃焙烧3h,制得4种LiN_(i0.05)Mn_(1.95)O_(4)正极材料。结果表明:所制LiN_(i0.05)Mn_(1.95)O_(4)正极材料的原有立方尖晶石结构均没有被改变,随燃烧反应温度递增,粒径略微增大,由纳米类球形颗粒变为亚微米多面体类球形颗粒。其中,燃烧反应优化温度500℃制备的LiN_(i0.05)Mn_(1.95)O_(4)正极材料为纳米级多面体类球形颗粒,电化学性能优良,在1C下首次放电比容量和100次充放电后容量保持率分别是103.8mAh/g和90.3%,而5C和更高倍率10C时,首次放电比容量分别为98.4mAh/g和88.2mAh/g,分别经500和1000次循环后仍有79.0%和76.1%的容量保持率。该材料具有较小的表观活化能(25.7kJ/mol)及较大的锂离子扩散系数(3.54×10^(-16)cm^(2)/s)。Ni掺杂提高了循环过程中LiMn 2O 4晶体结构稳定性,抑制了Jahn-Teller畸变,适宜的燃烧反应温度可制备纳米级颗粒样品,提升其高倍率容量和电化学性能。 展开更多
关键词 LiMn_(2)O_(4) 熔盐燃烧法 镍掺杂 JAHN-TELLER畸变 纳米尺寸 高倍率容量
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八面体形貌及La、Ti共掺杂对锰酸锂的改性研究
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作者 马皓皓 陈进中 叶有明 《电源技术》 CAS 北大核心 2024年第7期1212-1218,共7页
以高纯四氧化三锰、碳酸锂等为原料,经过高速球磨混合后,采用高温固相法制备LiLa_(0.01)Ti_(0.01)Mn1.98O_(4)正极材料,基于四氧化三锰的八面体形貌及La、Ti共掺杂对锰酸锂的性能进行优化。通过透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、... 以高纯四氧化三锰、碳酸锂等为原料,经过高速球磨混合后,采用高温固相法制备LiLa_(0.01)Ti_(0.01)Mn1.98O_(4)正极材料,基于四氧化三锰的八面体形貌及La、Ti共掺杂对锰酸锂的性能进行优化。通过透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等表征手段对材料的物相和形貌进行分析,通过X射线光电子能谱仪对Mn的化合价进行分析,通过循环伏安(CV)、恒电流充放电等测试分析材料的电化学性能。结果表明:在1C条件下LiLa_(0.01)Ti_(0.01)Mn1.98O_(4)正极材料首次放电比容量为114.06 mAh/g,循环100次后容量保持率为97.79%,基于八面体形貌,并结合La、Ti共掺杂对锰酸锂协同改性后材料循环性能得到有效改善。 展开更多
关键词 锂离子电池 正极材料 尖晶石型LiMn_(2)O_(4) 镧钛共掺杂 八面体形貌
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废旧锂离子电池回收制备MnO_(2)及其储锌性能
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作者 彭雪 刘培艳 +1 位作者 夏铭 刘媛媛 《洁净煤技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期209-218,共10页
随着锂离子电池产业的快速发展,退役锂离子电池的回收利用问题已成为工业和学术界关注的热点。前人对废旧锂离子电池中有价值资源的回收做了大量研究,但将回收的锂离子电池材料直接转化为新型储能体系电极材料的研究鲜有报道。为实现退... 随着锂离子电池产业的快速发展,退役锂离子电池的回收利用问题已成为工业和学术界关注的热点。前人对废旧锂离子电池中有价值资源的回收做了大量研究,但将回收的锂离子电池材料直接转化为新型储能体系电极材料的研究鲜有报道。为实现退役电池的资源化再利用,可通过简单的H_(2)SO_(4)浸渍法,将废旧锂离子电池中锰酸锂(LiMn_(2)O_(4))材料转化为MnO_(2),并用做水系锌离子电池正极材料。通过XRD、XPS、BET、SEM、CV、TEM、EIS以及电化学性能测试等表征方法,探究酸浸渍条件如温度、时间等对所制备MnO_(2)形貌、结构和电化学性能的影响规律。结果表明:LiMn2O4材料经酸浸渍会发生歧化反应,使Li^(+)和部分Mn^(2+)从晶格中溶出,而浸渍温度对离子的溶出速度有显著影响。室温下,LiMn_(2)O_(4)晶格中离子的溶出速度较慢,可获得与其晶体结构相近的λ-MnO_(2)材料;而水热条件下,高反应温度会加剧晶格中原子的振动,加快离子溶出速度,形成晶体结构更紧密且热力学更稳定的γ-MnO_(2)和β-MnO_(2)。电化学性能测试结果显示,具有纳米棒状形貌和较大比表面积的γ-MnO_(2)材料,表现出较高的放电比容量和最优的循环稳定性,在0.3和3.0 A/g电流密度下,其放电比容量分别为273.3和127.2 mAh/g。在3.0 A/g电流密度下,γ-MnO_(2)材料经200、500和1 000圈循环后,其容量保持率高达77.1%、65.7%和43.9%。此外,通过ex-XRD表征研究发现,该Zn//MnO2电池的电化学储能机理遵循H^(+)/Zn^(2+)共插入/脱出机制。 展开更多
关键词 废旧锰酸锂 回收 二氧化锰 水系锌离子电池 正极材料
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Multifunctional AlPO_(4)reconstructed LiMn_(2)O_(4)surface for electrochemical lithium extraction from brine
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作者 Jun Gu Linlin Chen +5 位作者 Xiaowei Li Guiling Luo Linjing Fan Yanhong Chao Haiyan Ji Wenshuai Zhu 《Journal of Energy Chemistry》 SCIE EI CAS CSCD 2024年第2期410-421,I0010,共13页
LiMn_(2)O_(4)(LMO)electrochemical lithium-ion pump has gained widespread attention due to its green,high efficiency,and low energy consumption in selectively extracting lithium from brine.However,collapse of crystal s... LiMn_(2)O_(4)(LMO)electrochemical lithium-ion pump has gained widespread attention due to its green,high efficiency,and low energy consumption in selectively extracting lithium from brine.However,collapse of crystal structure and loss of lithium extraction capacity caused by Mn dissolution loss limits its industrialized application.Hence,a multifunctional coating was developed by depositing amorphous AlPO_(4)on the surface of LMO using sol-gel method.The characterization and electrochemical performance test provided insights into the mechanism of Li^(+)embedment and de-embedment and revealed that multifunctional AlPO_(4)can reconstruct the physical and chemical state of LMO surface to improve the interface hydrophilicity,promote the transport of Li^(+),strengthen cycle stability.Remarkably,after 20 cycles,the capacity retention rate of 0.5AP-LMO reached 93.6%with only 0.147%Mn dissolution loss.The average Li^(+)release capacity of 0.5AP-LMO//Ag system in simulated brine is 28.77 mg/(g h),which is 90.4%higher than LMO.Encouragingly,even in the more complex Zabuye real brine,0.5AP-LMO//Ag can still maintain excellent lithium extraction performance.These results indicate that the 0.5AP-LMO//Ag lithium-ion pump shows promising potential as a Li^(+)selective extraction system. 展开更多
关键词 LiMn_(2)O_(4) Multifunctional AlPO_(4)coating Li^(+)embedment and de-embedment mechanism Stability HYDROPHILICITY Various solution
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纳米级LiNi_(0.05)Mn_(1.95)O_(4)正极材料制备及电化学性能研究
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作者 钱志慧 朱琴 +3 位作者 马姣 郭昱娇 向明武 郭俊明 《无机盐工业》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期50-56,84,共8页
为有效抑制尖晶石锰酸锂的Jahn-Teller效应,改善其在高倍率充放电循环中容量衰减快的问题,采取熔盐燃烧法和不同焙烧温度成功制得LiNi_(0.05)Mn_(1.95)O_(4)样品。实验结果表明,Ni掺杂和不同的焙烧温度没有改变LiMn_(2)O_(4)的晶体结构... 为有效抑制尖晶石锰酸锂的Jahn-Teller效应,改善其在高倍率充放电循环中容量衰减快的问题,采取熔盐燃烧法和不同焙烧温度成功制得LiNi_(0.05)Mn_(1.95)O_(4)样品。实验结果表明,Ni掺杂和不同的焙烧温度没有改变LiMn_(2)O_(4)的晶体结构,随焙烧温度升高,结晶性增加,颗粒尺寸增大,逐渐由纳米级变为亚微米级。在优化焙烧温度650℃下制备的样品电化学性能最优,5C下初始放电比容量及500次循环后容量保持率分别为100.8 mA·h/g和80.0%,更高倍率(10C)下500次循环容量仅衰减7.5%。动力学性能测试结果表明,其具有较大锂离子扩散系数(3.26×10^(-16)cm^(2)/s)和较小表观活化能(25.67 kJ/mol)。Ni掺杂和不同的焙烧温度抑制了LiMn_(2)O_(4)材料的Jahn-Teller效应,提高了材料的倍率性能和循环寿命。 展开更多
关键词 尖晶石型LiMn_(2)O_(4) Ni掺杂 熔盐燃烧法 JAHN-TELLER效应 焙烧温度
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Unraveling the incompatibility mechanism of ethylene carbonate-based electrolytes in sodium metal anodes
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作者 Daomin Qin Fangyuan Cheng +4 位作者 Meilian Cao Feiyang Yan Qian Wang Chun Fang Jiantao Han 《Journal of Energy Chemistry》 SCIE EI CAS CSCD 2024年第7期560-567,共8页
Ethylene carbonate(EC)is widely used in lithium-ion batteries due to its optimal overall performance with satisfactory conductivity,relatively stable solid electrolyte interphase(SEI),and wide electrochemical window.E... Ethylene carbonate(EC)is widely used in lithium-ion batteries due to its optimal overall performance with satisfactory conductivity,relatively stable solid electrolyte interphase(SEI),and wide electrochemical window.EC is also the most widely used electrolyte solvent in sodium ion batteries.However,compared to lithium metal,sodium metal(Na)shows higher activity and reacts violently with EC-based electrolyte(NaPF_(6)as solute),which leads to the failure of sodium metal batteries(SMBs).Herein,we reveal the electrochemical instability mechanism of EC on sodium metal battery,and find that the com-bination of EC and NaPF_(6) is electrically reduced in sodium metal anode during charging,resulting in the reduction of the first coulombic efficiency,and the continuous consumption of electrolyte leads to the cell failure.To address the above issues,an additive modified linear carbonate-based electrolyte is provided as a substitute for EC based electrolytes.Specifically,ethyl methyl carbonate(EMC)and dimethyl carbon-ate(DMC)as solvents and fluoroethylene carbonate(FEC)as SEI-forming additive have been identified as the optimal solvent for NaFP_(6)based electrolyte and used in Na_(4)Fe_(3)(PO_(4))_(2)(P_(2)O_(7))/Na batteries.The batter-ies exhibit excellent capacity retention rate of about 80%over 1000 cycles at a cut-off voltage of 4.3 V. 展开更多
关键词 Na metal batteries Ethylene carbonate decomposition Na_(4)Fe_(3)(PO_(4))_(2)(P_(2)O_(7))cathode Interface engineering Ethylene carbonate-free electrolyte
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软锰矿固相烧结制备锰酸锂正极材料及性能研究
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作者 周朝锋 周林 +2 位作者 陈浩 玉增蒙 朱军强 《当代化工研究》 CAS 2024年第9期34-36,共3页
利用稀盐酸浸出后的软锰矿,采用固相法合成LiMn_(2)O_(4)正极材料,并且系统研究了二段烧结温度、合成温度及保温时间等因素对LiMn_(2)O_(4)电性能的影响。采用SEM和XRD对合成材料进行分析以及电性能测试。实验结果表明:合成物质与文献... 利用稀盐酸浸出后的软锰矿,采用固相法合成LiMn_(2)O_(4)正极材料,并且系统研究了二段烧结温度、合成温度及保温时间等因素对LiMn_(2)O_(4)电性能的影响。采用SEM和XRD对合成材料进行分析以及电性能测试。实验结果表明:合成物质与文献报道中的尖晶石结构一致,为LiMn_(2)O_(4)单晶结构。最佳合成条件为控制合成温度在850℃左右,通过二段烧结和保温1440 min,电池性能可达最佳,首次放电比容量可达到103.4 mAh/g。 展开更多
关键词 软锰矿 LiMn_(2)O_(4) 正极材料 温度 烧结
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