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广东化工 2024年第6期51卷 49-52页

作者：吕志王登登许开华刘郁薛飞向圣萍格林美股份有限公司广东深圳518101 荆门市格林美新材料有限公司湖北荆门448124 格林爱科(荆门)新能源材料有限公司湖北荆门448124

探讨不同的搅拌频率、不同的固含量对三元前驱体合成因素的影响,通过共沉淀反应过程中梯次降低搅拌频率和调控反应过程中浆料的固含量,制备了高球形度、高振实密度、粒度分布适中的超高镍三元前驱体Ni_(0.95)Co_(0.04)Mn_(0.01)(OH)_(2... 详细信息

探讨不同的搅拌频率、不同的固含量对三元前驱体合成因素的影响,通过共沉淀反应过程中梯次降低搅拌频率和调控反应过程中浆料的固含量,制备了高球形度、高振实密度、粒度分布适中的超高镍三元前驱体Ni_(0.95)Co_(0.04)Mn_(0.01)(OH)_(2)。结果表明:以38 Hz开机,然后以每12 h下调3 Hz的速度梯次降低搅拌频率至20 Hz,并且将固含量控制在300 g/L,既可以保证高球形度、高振实密度,减少球粘连,又可以避免前驱体产生裂纹和碎球,制备出了高球形度、颗粒分布均匀的超高镍三元前驱体。

关键词：高球形度搅拌频率固含量超高镍三元前驱体

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锂离子电池三元超高镍正极材料的合成与改性研究

锂离子电池三元超高镍正极材料的合成与改性研究

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作者：宫相硕哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

随着能源市场对锂离子电池的愈加青睐，低钴超高镍型镍钴锰三元锂离子正极材料得到了人们极大的关注。因其镍含量的提高而带来了电池容量的提升，但是也带来了许多问题，如材料镍锂混排严重、层状结构的不稳定和循环过程中容量迅速下降... 详细信息

随着能源市场对锂离子电池的愈加青睐，低钴超高镍型镍钴锰三元锂离子正极材料得到了人们极大的关注。因其镍含量的提高而带来了电池容量的提升，但是也带来了许多问题，如材料镍锂混排严重、层状结构的不稳定和循环过程中容量迅速下降。因此，针对超高镍型镍钴锰三元锂离子正极材料的工艺流程优化和改性来提高材料的性能是十分有必要的。本文通过共沉淀法合成前驱体材料，采用高温固相法合成所需的终产品，通过研究煅烧温度和混锂比等工艺条件，确定其合成的最佳工艺。并且在原有的基础材料上进行改性，通过B、Al、Nb单掺杂确定最佳掺杂量和对材料结构的影响，通过Al/B共掺杂探究多元素掺杂的影响，以及掺杂顺序对其性能的改变。本论文具体研究内容如下：　　利用共沉淀法合成大小均一、球形度较高、表面致密的材料，之后进行混锂比和煅烧温度探究，煅烧温度设置为730℃、750℃、770℃三个梯度，混锂比设置为1.04、1.07、1.10三个梯度，结果发现当煅烧温度为750℃、混锂比为1.07时，材料具有出色的循环性能和结构稳定性。　　研究B、Al、Nb单掺掺杂对材料性能的影响。通过SEM对正极材料的物理形貌进行表征，表明掺杂1.0%B时，颗粒大小均一，表面致密。经循环测试表明，0.1C首次放电比容量为188.3mAh/g，1C首次放电比容量为143.2mAh/g，认为掺杂1.0%B为材料的最佳掺杂量。倍率性能测试表明，掺杂1%Al的材料在5C的电流密度下，其放电比容量达到了158mAh/g，恢复性能好，有着出色的可逆性。dQ/dV曲线表明，Al的掺杂可以有效减少有害相变的发生，提高材料的结构稳定性。当掺杂1.0%Nb时，经200圈1C电流循环测试后，NCM90-1.0%Nb的放电比容量依然保持143.1mAh/g，容量保持率为79.7%。掺杂1.0%Nb时，其在大电流下，具有出色的电化学性能。　　研究Al/B共掺杂对掺杂效果的影响。通过Al/B共掺杂，材料在2.75~4.5V的电压范围内下，相较于未改性的基础材料，循环性能明显提高，0.1C首次放电比容量为215.9mAh/g，1C首次放电比容量为201.5mAh/g，经200圈1C电流循环后，放电比容量为128.4mAh/g，循环保持率为63.7%。掺杂顺序不同对掺杂效果也会造成影响，因为Al/B与氧结合的能力不同，先掺杂Al后掺杂B对材料具有更优的掺杂效果。TEM测试表明经过Al/B共掺杂，增大了材料的层间间距，XPS测试表明，Al/B的掺入，降低了Ni2+的比例，降低了镍锂混排程度，EIS图表明，Al/B的掺入降低了材料的电化学电阻，减少了锂离子的动力学阻碍。通过共掺杂材料与基础材料进行能量密度对比，显示出改性后材料具有较高的能量密度，有着极大的商业化前景。

关键词：锂离子电池超高镍正极材料掺杂改性电化学性能

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微量熔盐法辅助改性超高镍单晶材料

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四川轻化工大学学报（自然科学版） 2023年第2期36卷 1-10页

作者：张珏曹堂哲雷英王洪辉四川轻化工大学化学工程学院四川自贡643000

超高镍LiNi_(0.92)Co_(0.04)Mn_(0.04)O_(2)单晶(SC)被视为一种非常有前途的高能量密度正极材料,但其单晶材料存在首圈库伦效率低、充放电比容量较低以及锂离子扩散速度慢等一系列问题。稀土离子La^(3+)掺杂可以改善单晶材料循环性能,... 详细信息

超高镍LiNi_(0.92)Co_(0.04)Mn_(0.04)O_(2)单晶(SC)被视为一种非常有前途的高能量密度正极材料,但其单晶材料存在首圈库伦效率低、充放电比容量较低以及锂离子扩散速度慢等一系列问题。稀土离子La^(3+)掺杂可以改善单晶材料循环性能,然而单晶颗粒的生长往往受到抑制,需要提高烧结温度。本文通过LiOH–La(NO_(3))_(3)–LiF形成微量熔盐体系,提高局部反应温度来促进La^(3+)和F-掺杂与晶粒生长,研究了La(NO_(3))_(3)、LiF用量对SC层状结构、晶体形貌和电化学性能的影响。实验结果表明,LiOH–La(NO_(3))_(3)–LiF微量熔盐法掺杂改性对SC的内部结构、颗粒形貌、首次充放电容量、倍率特性、循环性能具有明显的改善作用;适量的La^(3+)和F^(–)掺杂能够增强单晶材料的晶体结构,降低Li^(+)脱嵌过程中的迁移能垒,也提高了Li^(+)的脱嵌速度;同时缓解了单晶材料在循环过程中内部应力累积,提高了单晶材料的锂离子扩散速率与长循环稳定性。该种局部熔盐辅助掺杂的方法为开发高性能超高单晶正极材料提供了良好的借鉴。

关键词：锂离子电池超高镍单晶材料元素掺杂微量熔盐法

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高镍层状正极材料失效机理及其改性研究进展

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轻金属 2024年第4期 50-55页

作者：郑瑶李荐王利华中南大学材料科学与工程学院湖南长沙410083 湖南理工学院机械工程学院湖南岳阳414006

在现有的商用正极中,富镍层状正极因其高能量密度、较好的倍率性能和合理的循环性能而被广泛应用。目前,Co的价格远高于Ni和Mn,正极材料的研究正朝着高镍“少钴化”甚至“无钴化”的方向推进。本文主要介绍了近年来高镍层状正极材料的... 详细信息

在现有的商用正极中,富镍层状正极因其高能量密度、较好的倍率性能和合理的循环性能而被广泛应用。目前,Co的价格远高于Ni和Mn,正极材料的研究正朝着高镍“少钴化”甚至“无钴化”的方向推进。本文主要介绍了近年来高镍层状正极材料的研究进展,旨在为未来高镍正极的设计、开发提供重要线索,并推动其实际应用进程。文中首先介绍了高镍正极材料主要失效机理,包括表面/界面降解、阳离子混合、电极-电解质自发寄生反应、气体析出和晶间/晶内开裂。其次,综述了近些年来对高镍材料进行的体相掺杂、表面包覆、成分调整和形貌工程等方面的改性研究和相关进展。最后,对高镍正极材料未来的研究方向和目前的技术挑战进行了展望。

关键词：锂离子电池层状正极材料超高镍失效改性

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