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Tuning redox activity through delithiation induced protective layer and Fe-O coordination for Li-rich cathode with improved voltage and cycle performance

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Journal of Energy Chemistry 2022年第8期31卷 266-276,I0008页

作者： Kanghui Hu Li Ren Weifeng Fan Bing Zhang Meihua Zuo Yanhui Zhang genpin lv Huiyuan Xu Wei Xiang Xiaodong Guo College of Materials and Chemistry&Chemical Engineering Chengdu University of TechnologyChengdu 610059SichuanChina Yibin Libode New Materials Co. Ltd.Yibin 644200SichuanChina Shaoguan HEC Technology R&D Co. Ltd.Ruyuan 512000GuangdongChina Yibin Tianyuan Grp Co. Ltd.Yibin 644200SichuanChina School of Chemical Engineering Sichuan UniversityChengdu 610065SichuanChina

Li-rich layered transition metal oxides are one of the most promising cathode materials for their high energy density.However,the cathodes usually suffer from severe potential dropping and capacity fading during cycling,which are associated with the surface oxygen release and accompanied by cation densification and structural collapse.Herein,an integrative approach of simultaneous constructing uniform 3d Fe-ion doping in the transition metal layer and Li-rich Li_(5)FeO_(4) shell to grab the oxygen and prevent interfacial side reactions is proposed.The introduction of Fe induces higher redox potential and stronger 3 d Fe-O_(2)p covalent bond,triggering reversible anionic redox via a reductive coupling mechanism.And the delithiated product of Li-rich Li_(5)FeO_(4) not only acts as a protective layer alleviating the side reactions but also enhances the surface kinetic property.With the benefit of promoted reversibility of oxygen redox and enhanced surface stability,the cathode exhibits high reversible capacity and superior cycle performance.Density function theory calculation indicates that the O_(2)p non-bonding state in the cathode incorporated with Fe sits at a lower energy band,resulting in higher energy storage voltage and improved oxygen stability.Consequently,the modified cathode exhibits a discharge specific capacity of 307 m A h g^(-1)(1 C=250 m A g^(-1)),coulombic efficiency of 82.09%in the initial cycle at 0.1 C and 88.34%capacity retention after 100 cycles at 1 C.The work illustrates a strategy that could simultaneously enhance oxygen redox reversibility and interface stability by constructing lattice bond coordination and delithiation induced protective layer to develop Li-rich materials with high reversible capacity and long lifespan.

关键词： Li-rich cathode Lattice oxygen evolution Tuning redox activity Interface modification

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锂离子电池富镍正极材料基础科学问题:表面残锂及其去除

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复合材料学报 2022年第1期39卷 97-110页

作者：王鑫陈欣任莉王硕罗宏基张军吕根品向伟成都理工大学材料与化学化工学院成都610059 四川长虹格润环保科技股份有限公司成都610059 韶关东阳光科技研发有限公司韶关512000

层状富Ni正极材料具有高可逆容量、低自放电性能和低成本优势,被认为是最有潜力的Li;电池正极材料。然而,材料结构不稳定、容量衰退和安全性差等问题,阻碍了富Ni正极材料的实际应用。当Ni含量大于80%时,富镍正极易与空气中的水分和CO_(2... 详细信息

层状富Ni正极材料具有高可逆容量、低自放电性能和低成本优势,被认为是最有潜力的Li;电池正极材料。然而,材料结构不稳定、容量衰退和安全性差等问题,阻碍了富Ni正极材料的实际应用。当Ni含量大于80%时,富镍正极易与空气中的水分和CO_(2)反应,在材料表面生成Li_(2)CO_(3)、LiHCO_(3)、LiOH等残Li化合物。残Li存在不仅导致材料不稳定和电化学性能衰退,还造成电池安全问题。本文首先综述了残Li化合物的形成机制及其危害,再探讨了水洗过程中的水洗温度、时间、干燥温度等因素对材料性能的影响,并阐述了水洗造成结构衰退和容量衰减的机制。此外,还论述了其他去除残Li化合物的方法,特别是无水洗表面包覆的方法在去除残Li化合物影响方面呈现出巨大应用潜力。

关键词：纳米材料制备表面富Ni正极残锂水洗锂离子电池

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锂离子电池富镍正极基础科学问题:氢氧化物前驱体结晶调控及机制

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复合材料学报 2022年第5期39卷 1995-2013页

作者：王鑫任莉王硕张燕辉左美华张军吕根品向伟成都理工大学材料与化学化工学院成都610059 宜宾光原锂电材料有限公司宜宾644000 韶关东阳光科技研发有限公司韶关512000

富镍锂过渡金属氧化物正极具有高容量及高工作电压的优点,是理想的高能量动力电池材料。富镍锂过渡金属氧化物正极的性能主要受其氢氧化物前驱体的结构、形貌、粒径等因素影响。一次晶粒和二次颗粒形貌与尺寸可控的球形氢氧化物前驱体... 详细信息

富镍锂过渡金属氧化物正极具有高容量及高工作电压的优点,是理想的高能量动力电池材料。富镍锂过渡金属氧化物正极的性能主要受其氢氧化物前驱体的结构、形貌、粒径等因素影响。一次晶粒和二次颗粒形貌与尺寸可控的球形氢氧化物前驱体是制备优异电化学性能的富镍正极材料的关键。氢氧化物前驱体沉淀结晶过程中工艺参数会影响前驱体性能,其生长机制对于调控沉淀结晶具有指导意义。本论文首先介绍了沉淀结晶相关基础理论,其次探讨了富镍正极材料氢氧化物前驱体沉淀结晶生长机制和沉淀反应因素对氢氧化物物理及化学性能影响,最后介绍了合成单晶、放射状和核壳结构等特殊富镍正极材料的前驱体。

关键词：富镍正极材料氢氧化物前驱体共沉淀成核结晶生长机制

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超级电容器集流体用铝箔交流腐蚀研究

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广东化工 2013年第21期40卷 52-54页

作者：王宪罗向军任碧野吕根品乳源瑶族自治县东阳光实业发展有限公司博士后工作站广东韶关512721 华南理工大学材料科学与工程学院广东广州510640

对48微米铝箔集流体在50 Hz交流电腐蚀下进行正交试验的研究,包括因子盐酸、铝离子、硫酸及温度等条件,发现了取得比容的最佳条件是各个因素的相互作用。讨论了在低电量时,高浓度的盐酸更趋向于形成发孔密度大、孔洞大小均一的腐蚀孔,... 详细信息

对48微米铝箔集流体在50 Hz交流电腐蚀下进行正交试验的研究,包括因子盐酸、铝离子、硫酸及温度等条件,发现了取得比容的最佳条件是各个因素的相互作用。讨论了在低电量时,高浓度的盐酸更趋向于形成发孔密度大、孔洞大小均一的腐蚀孔,而失重效率反而低于2N盐酸,可能是因为高浓度盐酸在交流电解负半周的沉积膜保护作用而导致。SEM分析显示备我们所制备的样品表面形貌抛光图与日本进口集流体形貌极为相似。

关键词：集流体铝箔交流腐蚀比容 SEM

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化成箔废水除磷的研究

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广东化工 2009年第8期36卷 137-138,142,143页

作者：吕根品奚长生潘科平乳源东阳光实业有限公司广东韶关512700 韶关学院化学与环境工程学院广东韶关512005

化成箔生产的过程中,使用了磷酸进行表面处理,使外排废水中的磷浓度超标,需要有简便可行的除去方法。研究了两种不同沉淀剂及混凝剂的除磷效果,考察了氢氧化钙的加入量、搅拌时间、pH及温度对处理效果的影响,形成了化成箔废水中去除磷... 详细信息

化成箔生产的过程中,使用了磷酸进行表面处理,使外排废水中的磷浓度超标,需要有简便可行的除去方法。研究了两种不同沉淀剂及混凝剂的除磷效果,考察了氢氧化钙的加入量、搅拌时间、pH及温度对处理效果的影响,形成了化成箔废水中去除磷的工艺流程。结果表明:在一定的条件下,采用石灰去除磷的效果良好,去除率可达98%以上,具有实际应用价值。

关键词：化成箔磷废水磷酸铵镁沉淀法

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