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Na;PO;F对LiNi;Co;Mn;O;材料的复合改性及机理分析

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化学学报 2022年

作者：黄擎丁瑞陈来卢赟石奇张其雨聂启军苏岳锋吴锋北京理工大学材料学院环境科学与工程北京市重点实验室北京理工大学重庆创新中心

采用湿化学法使用Na;PO;F对LiNi;Co;Mn;O;进行表面改性，得到F;掺杂和LiF包覆的正极材料。X射线衍射谱（XRD）结果显示（003）衍射峰向高角度偏移，结合X射线光电子能谱（XPS）及透射电子显微镜（TEM）证明F;进入到材料晶格内部；扫描... 详细信息

采用湿化学法使用Na;PO;F对LiNi;Co;Mn;O;进行表面改性，得到F;掺杂和LiF包覆的正极材料。X射线衍射谱（XRD）结果显示（003）衍射峰向高角度偏移，结合X射线光电子能谱（XPS）及透射电子显微镜（TEM）证明F;进入到材料晶格内部；扫描电镜（SEM）、TEM及XPS结果显示，改性后材料表面存在均匀LiF包覆层，可提高电极/电解液界面稳定性，改善循环稳定性；通过计算锂离子扩散系数，证明Li;传输速率得到提升，倍率性能改善。电化学性能测试结果显示，材料的循环稳定性和倍率性能均得到显著提高：在2.75～4.3 V电压窗口下，材料1 C循环200周后容量保持率由32.2%提高到65.2%，10 C条件下放电比容量由145.7 mAh/g提高到161.5 mAh/g。对循环后极片进行XPS分析，CEI层中的LiF、Li;PO;F;，、NiF;减少，有利于提高材料稳定性及循环性能。

关键词：锂离子电池高镍正极材料 LiF包覆 F 掺杂循环性能倍率性能

Na_(2)PO_(3)F对LiNi_(0.83)Co_(0.11)Mn0.06O_(2)材料的复合改性及机理分析

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化学学报 2022年第2期80卷 150-158页

作者：黄擎丁瑞陈来卢赟石奇张其雨聂启军苏岳锋吴锋北京理工大学材料学院环境科学与工程北京市重点实验室北京100081 北京理工大学重庆创新中心重庆401120

采用湿化学法使用Na_(2)PO_(3)F对LiNi_(0.83)Co_(0.11)Mn_(0.06)O_(2)进行表面改性,得到F-掺杂和LiF包覆的正极材料.X射线衍射谱(XRD)结果显示(003)衍射峰向高角度偏移,结合X射线光电子能谱(XPS)及透射电子显微镜(TEM)证明F^(-)进入到... 详细信息

采用湿化学法使用Na_(2)PO_(3)F对LiNi_(0.83)Co_(0.11)Mn_(0.06)O_(2)进行表面改性,得到F-掺杂和LiF包覆的正极材料.X射线衍射谱(XRD)结果显示(003)衍射峰向高角度偏移,结合X射线光电子能谱(XPS)及透射电子显微镜(TEM)证明F^(-)进入到材料晶格内部;扫描电镜(SEM)、TEM及XPS结果显示,改性后材料表面存在均匀LiF包覆层,可提高电极/电解液界面稳定性,改善循环稳定性;通过计算锂离子扩散系数,证明Li^(+)传输速率得到提升,倍率性能改善.电化学性能测试结果显示,材料的循环稳定性和倍率性能均得到显著提高:在2.75~4.3 V电压窗口下,材料1 C循环200周后容量保持率由32.2%提高到65.2%,10 C条件下放电比容量由145.7 mAh/g提高到161.5 mAh/g.对循环后极片进行XPS分析,正极-电解质界面(CEI层)层中的LiF,Li_(x)PO_(y)F_(z),NiF_(2)减少,有利于提高材料稳定性及循环性能.

关键词：锂离子电池高镍正极材料 LiF包覆 F-掺杂循环性能倍率性能

高镍正极材料中钴元素的替代方案及其合成工艺优化

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物理化学学报 2022年第5期38卷 60-69页

作者：吴锋李晴陈来王紫润陈刚包丽颖卢赟陈实苏岳锋北京理工大学材料学院环境科学与工程北京市重点实验室北京100081 北京理工大学重庆创新中心重庆401120 劳伦斯伯克利国家实验室能量存储与分布式资源部门美国加州94720

高镍三元正极材料LiNi_(x)Mn_(y)Co_(1−x−y)O_(2)(x>0.8)因其高能量密度而备受瞩目。在高镍三元正极材料中,Co不但有助于增强层状正极材料结构稳定性,而且能够提高正极材料导电性能,因此被认为是一种非常重要的元素。但是由于目前全球... 详细信息

高镍三元正极材料LiNi_(x)Mn_(y)Co_(1−x−y)O_(2)(x>0.8)因其高能量密度而备受瞩目。在高镍三元正极材料中,Co不但有助于增强层状正极材料结构稳定性,而且能够提高正极材料导电性能,因此被认为是一种非常重要的元素。但是由于目前全球范围内钴矿资源紧缺,在一定程度上限制了含钴正极材料在新能源电动汽车领域的发展应用。基于此,本文将不同的过渡金属离子掺杂到高镍层状材料中形成无钴化正极材料,并进行高镍正极材料无钴化的可行性分析。通过实验对比发现,资源存储量丰富并且价格低廉的Zr在一定程度上可以取代Co元素,得到的正极材料LiNi_(0.85)Mn_(0.1)Zr_(0.05)O_(2)表现出良好的电化学性能,在0.2C倍率以及2.75–4.3 V的截止电压范围内,其放电比容量为179.9 mAh·g^(−1),80周容量保持率为96.52%。

关键词：锂离子电池高镍正极材料无钴化循环性能

聚焦离子束显微镜技术在锂离子电池领域的研究进展

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储能科学与技术 2023年第4期12卷 1283-1294页

作者：杨妮苏岳锋王联李宁马亮朱晨北京理工大学重庆创新中心重庆404100 北京理工大学北京100190 北京大学北京100871

电极材料作为锂离子电池的关键结构组成部分,其结构稳定性直接决定着锂离子电池的电化学性能。由于电极材料具有对空气、水分敏感,不耐电子束辐照等特性,且在充放电过程中,电极本身及其所处化学环境不断变化,表征其微观组织形貌和结构... 详细信息

电极材料作为锂离子电池的关键结构组成部分,其结构稳定性直接决定着锂离子电池的电化学性能。由于电极材料具有对空气、水分敏感,不耐电子束辐照等特性,且在充放电过程中,电极本身及其所处化学环境不断变化,表征其微观组织形貌和结构具有挑战性。聚焦离子束-扫描电子显微镜作为重要的微纳米尺度精细加工设备,是制备透射样品的重要手段,已广泛应用于半导体、生物等领域。本文通过对近年来相关文献的探讨,综述了聚焦离子束基于锂离子电池领域的解决方案,着重阐述了聚焦离子束在三维重构、冷冻加工、构建单颗粒电池方面的最新进展,采用三维重构技术可以获取电极材料中的孔隙网络、多相结构、体积变化等三维特征信息,进行定量评估,建立微观结构模型对电池性能进行预测。基于冷冻加工技术,将液态电解质、Li金属等束流敏感材料冷冻,保持其原始形貌和化学性质,可以有效表征Li金属阳极以及固液界面的本征信息。构建单颗粒微型电池可以实现原位观察单粒子循环过程中的微观结构演化,避免黏结剂、导电添加物等对材料本征性能的影响,确定电极材料的内在特性。本文详细介绍了聚焦离子束在这3个方面的加工过程,并分析加工过程中存在的不足,提出目前面临的主要挑战。本文从锂离子电池材料特性和聚焦离子束实验方法出发,为该领域科研人员提供便利。

关键词：锂离子电池聚焦离子束三维重构冷冻加工技术

纳米微晶TiO_2合成Li_4Ti_5O_(12)及其嵌锂行为

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物理化学学报 2004年第7期20卷 707-711页

作者：苏岳锋吴锋陈朝峰北京理工大学化工与环境学院

用溶胶-凝胶法并经热处理制备不同形态和晶体尺寸的TiO2,分别与Li2CO3高温固相反应生成锂钛复合氧化物,经电化学测试发现,用300℃热处理所得纳米微晶TiO2制备的Li4Ti5O12具有良好的嵌锂性能,其可逆比容量大于95 mA·h·g-1,充放电效率近... 详细信息

用溶胶-凝胶法并经热处理制备不同形态和晶体尺寸的TiO2,分别与Li2CO3高温固相反应生成锂钛复合氧化物,经电化学测试发现,用300℃热处理所得纳米微晶TiO2制备的Li4Ti5O12具有良好的嵌锂性能,其可逆比容量大于95 mA·h·g-1,充放电效率近100％,循环性能良好,电压平台平稳,在嵌锂至容量≥85％或脱锂至容量≥90％时均有明显的电压变化,可用作锂离子电池负极材料.

关键词：纳米微晶TiO2 热处理 Li4Ti5O12 嵌锂性能

C/Ni(OH)_2非对称电化学电容器正极改性研究

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化学通报 2004年第8期67卷 616-620页

作者：苏岳锋吴锋北京理工大学化工与环境学院国家高技术绿色材料发展中心北京100081

在 C/ KOH/ Ni(OH) 2 型非对称电化学电容体系中 ,Ni(OH) 2 电极需具有快速发生电化学反应的能力与活性炭负极匹配。本文通过增加微集流体的掺杂比例 ,对活性物质进行球磨处理、固相掺杂碳纳米管等方法对正极进行改性研究。实验发现 ,... 详细信息

在 C/ KOH/ Ni(OH) 2 型非对称电化学电容体系中 ,Ni(OH) 2 电极需具有快速发生电化学反应的能力与活性炭负极匹配。本文通过增加微集流体的掺杂比例 ,对活性物质进行球磨处理、固相掺杂碳纳米管等方法对正极进行改性研究。实验发现 ,增加正极微集流体的掺杂比例 ,可明显改善非对称电容大电流条件下的容量和循环性能 ;对正极活性物质进行球磨处理 ,有利于电极活性物质的转变 ,加快非对称电容的活化速度 ;

关键词：非对称电化学电容器正极改性碳纳米管氢氧化镍电极球磨处理

C/KOH/Ni(OH)_2非对称电容器活化过程电极行为

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北京理工大学学报 2004年第11期24卷 1001-1004页

作者：苏岳锋包丽颖吴锋北京理工大学化工与环境学院北京100081

通过对电极和电极材料的电化学性能测试,分析了C/KOH/Ni(OH)2非对称电容器在活化过程中的正、负电极行为。实验结果表明,表现双电层电化学行为的活性炭负极活化过程相对快速,30周循环后电极性能稳定;Ni(OH)2正极的活化是影响非对称电容... 详细信息

通过对电极和电极材料的电化学性能测试,分析了C/KOH/Ni(OH)2非对称电容器在活化过程中的正、负电极行为。实验结果表明,表现双电层电化学行为的活性炭负极活化过程相对快速,30周循环后电极性能稳定;Ni(OH)2正极的活化是影响非对称电容性能的关键因素,活化过程中Ni3+在电极上积累,在添加剂的共同作用下,活性物质表层组成发生改变,电极的析氧电位升高,导电性改善,容量性质和快速充放电性能提高。

关键词：非对称电容活化活性炭负极 Ni(OH)2正极

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经济视角下的锂离子电池回收技术回顾

电池 2023年第2期53卷 199-203页

作者：廖彦舜孟祥雷黄擎苏岳锋北京理工大学材料学院北京100081 北京理工大学重庆创新中心重庆401135

经济地实现废旧电池的回收再利用是当前研究的重点。从经济效益角度,总结锂离子电池正极材料回收再利用技术的经济效果。梯次利用可以从管理层面上降低成本,解决短期内的资源分配问题;而长期可循环产业的建立,依赖于物料的回收。湿法冶... 详细信息

经济地实现废旧电池的回收再利用是当前研究的重点。从经济效益角度,总结锂离子电池正极材料回收再利用技术的经济效果。梯次利用可以从管理层面上降低成本,解决短期内的资源分配问题;而长期可循环产业的建立,依赖于物料的回收。湿法冶金无机酸浸出效率高、成本低,而有机酸浸出相对更环保;火法冶金回收能量消耗巨大,适合大规模生产。

关键词：废旧电池回收经济效益湿法冶金火法冶金

锂离子电池加速老化:连接电池老化机制分析与寿命预测的桥梁

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Science Bulletin 2023年第23期68卷 3055-3079,M0006页

作者：李锐包丽颖陈来查成董锦洋起楠唐睿卢赟王萌黄荣闫康苏岳锋吴锋 School of Materials Science and Engineering Beijing Institute of TechnologyBeijing 100081China Chongqing Innovation Center Beijing Institute of TechnologyChongqing 401120China Beijing Electric Vehicle Co. Ltd.Beijing 100176China

储能行业和新能源汽车的爆发式增长要求对锂离子电池的老化行为尤其是电池的寿命行为有更加深入的了解.准确地预测电池在各种工作条件下的使用寿命有助于优化电池的实际运行条件和延长电池的使用寿命,最终达到降低电池生命周期内总成本... 详细信息

储能行业和新能源汽车的爆发式增长要求对锂离子电池的老化行为尤其是电池的寿命行为有更加深入的了解.准确地预测电池在各种工作条件下的使用寿命有助于优化电池的实际运行条件和延长电池的使用寿命,最终达到降低电池生命周期内总成本的目的.加速老化是一种经济高效的产品寿命评价方法,可以在短时间内获得大量的电池老化信息,快速预测锂离子电池在各种工作应力下的寿命特征.然而,基于加速老化进行电池寿命预测的前提是电池老化机理的一致性.本文综述了锂离子电池内各部件的老化机理和应力加速条件下的电池衰退机制以及相应的老化模式,为评价电池老化机理的一致性提供了参考.此外,本文还介绍了一些基于加速老化的电池寿命经验预测模型并为今后锂离子电池的加速老化研究提供了一些建议.

关键词： Lithium-ion battery Battery lifetime prediction Accelerated aging Lifetime model Aging mechanism Degradation mode