层状镍基锂离子电池正极材料的改性研究

详细阐述了国内外关于层状LiNiO2正极材料的改性研究进展,并对体相掺杂和表面包覆改性层状LiNiO2正极材料电化学性能提高的机理进行了讨论,最后对层状LiNiO2正极材料今后的发展方向进行了展望。

层状Ni-Mn基锂离子电池正极材料进展

层状Ni Mn基锂离子电池正极材料具有层状结构镍酸锂(LiNiO2)的高比容量以及尖晶石型结构锰酸锂(LiMn2O4)的高安全性、低价格等特点,是最有可能代替或部分代替LiCoO2的新型正极材料用于小型锂离子电池,同时也可望用作低成本、高安全性和大容量动力型锂离子电池的正极材料。本文综述了层状Li Ni Mn O系化合物和LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2的合成工艺、结构特点和电化学性能,阐述了层状Ni Mn基锂离子电池正极材料的发展、研究开发现状和应用前景。

高镍锂离子电池三元材料NCM电解质的应用

高镍三元正极材料成本低、比容量高,符合锂离子电池可持续发展的理念,被认为是下一代的主流正极材料。但是,高镍材料需搭配合适的电解质才能有效发挥其性能,而这一研究很少被关注。因此,总结并选择适配的电解质对于高镍锂离子电池来说格外重要。本文简述了锂离子电池电解质的一般组成及其产生的电解质类型,重点综述了有机液体电解质、固体电解质及离子液体基电解质在高镍三元材料电池中的应用,并通过电解质的量化计算进行了验证总结。分析表明,离子液体-有机溶剂混合电解质在高镍三元材料(NCM)电池中具备更好的循环效果,同时满足了电池安全稳定的要求,更适合作为高镍材料电池的电解质。最后,针对混合电解质各溶剂间的相互作用机理及Li^(+)传输等分子动力学研究进行了展望。

锂离子电池三元材料专利技术分析

锂离子电池三元系层状正极材料即Li Ni1-x-y CoxMnyO2,相对于单一组分层状材料如钴酸锂、镍酸锂和锰酸锂,具有放电容量大、循环性能好等优点,是具有良好应用前景的正极材料之一,特别是在全球新能源产业持续发展的环境下。为了解锂离子电池三元材料专利技术在世界范围以及中国的发展情况,以德温特世界专利索引数据库(DWPI)和中国专利文摘数据库(CNABS)的检索结果为基础,对三元材料专利申请量趋势、制备方法及技术功效、重要申请人、技术发展路线及三元材料核心专利做了详细分析。结果表明,三元正极材料在全球范围及中国的专利申请量持续增加,但国外来华申请量并没有明显增长;国内三元材料发展起步晚,基础和核心专利欠缺,与日韩企业还具有较大差距;在制备方法上的专利申请主要为共沉淀法和固相法;围绕三元材料的改性主要为提高电化学性能,但安全性和成本问题没有得到有效突破。基于上述分析,对我国在三元材料领域的专利布局提出一些参考建议。

镍基三元正极材料储存性能与改性研究进展

镍基三元正极材料因为其能量密度高、循环性能好等优点越来越受到人们的关注。但是其在空气条件下的储存性能较差,容易和空气中的水分、二氧化碳等成分反应生成杂质,从而较大程度地增加了其在生产、运输和储存过程中的成本。讨论了镍基三元材料在储存过程中发生劣化的原因、劣化的影响以及改进措施,并对镍基三元正极材料储存性能的进一步提升做了展望。

镍基金属氧化物活性阴极的制备和应用性能的研究

通过热分解法制备了不同掺杂金属配比的镍基金属氧化物活性阴极,考察了不同掺杂金属配比对活性阴极析氢过电位和长期稳定性的影响。在工业化试验条件下测试了活性阴极在高碱浓度中的抗Fe2+中毒和抗反向电流氧化的性能。用稳态极化法测定了镍基金属氧化物活性电极的极化曲线,通过X-射线衍射仪和扫描电镜分析解释了活性阴极在碱性溶液中的析氢行为,并探讨了在碱液中的电催化反应机制。以铁阴极为对照,采用热分解法制备的镍基金属氧化物活性阴极具有很好的电催化性能、长期使用稳定性、抗反向电流氧化作用和抗Fe2+中毒等性能。

锂离子电池双层四元无钴镍基单晶正极材料的制备及其性能

无钴镍基正极材料因其具有成本低、比容量高等优点而备受市场瞩目,但也存在倍率性能差、循环寿命短、高压循环稳定性差、表面残留锂、阳离子混排等问题需要解决。基于此,本研究提出一种双层四元无钴镍基层状单晶正极材料,以无钴镍基和锰为基础二元材料,通过掺杂铁、铜两种金属元素制备成四元无钴高镍正极材料前驱体,将前驱体与锂源按合理配比混合制备成富锂微米级单晶基体,最后以高导电性材料氮化钛均匀包覆基体制备成锂离子电池双层四元无钴镍基单晶正极材料。性能测试结果显示,经500次循环后其容量保持率仍有98.2%,该结果验证了本试验所制备的正极材料成本低、易于产业化的特性;通过掺杂两种元素后进行微米级单晶改性处理、合理的富锂配比和高导电性材料表面包覆的协同作用,进一步提高了正极材料的高压循环稳定性和循环寿命,并具有极佳的容量和倍率性能。

镍钴元素比对富锂锰基材料电化学性能的影响

采用两步煅烧的高温固相法制备富锂锰基材料Li1.2Mn0.54Co0.13+xNi0.13-xO2材料,通过控制镍钴元素比得到了一系列富锂锰基材料,重点研究了所得材料的首次充放电性能、循环性能和大电流充放电性能。利用XRD、SEM和氮气吸脱附仪分别对制备材料的结构和形貌进行表征,采用恒电流充放电、循环伏安法及交流阻抗技术对制备材料进行电化学性能测试。研究结果表明,随着Co含量的增加,材料的层状结构趋于明显,层间结构更加紧密,团聚程度逐渐增大,材料的比表面积先增大后减小。当镍钴比为1∶1时,材料拥有良好的低倍率性能和循环性能,在0.2C倍率下的放电比容量为204mAh/g,0.5C倍率下40次循环的容量保持率为97.1%;而当镍钴比为1.6∶1时,材料拥有良好的2C倍率充放电性能。