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固相烧结法制备锂离子电池正极材料Li_(2)FeP_(2)O_(7)及其电化学性能研究

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高等学校化学学报 2021年第4期42卷 1299-1306页

作者：王任衡肖哲李艳孙一翎范姝婷郑俊超钱正芳贺振江深圳大学物理与光电工程学院深圳518060 中南大学冶金与环境学院长沙410083

介绍了一种先冷冻干燥后固相烧结制备正极材料Li_(2)FeP_(2)O_(7)的方法.利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和傅里叶变换红外光谱(FTIR)对材料的组成和形态进行表征,并通过循环伏安曲线(CV)和电化学阻抗谱(... 详细信息

介绍了一种先冷冻干燥后固相烧结制备正极材料Li_(2)FeP_(2)O_(7)的方法.利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和傅里叶变换红外光谱(FTIR)对材料的组成和形态进行表征,并通过循环伏安曲线(CV)和电化学阻抗谱(EIS)研究了Li_(2)FeP_(2)O_(7)材料的电化学性能.研究发现,合成Li_(2)FeP_(2)O_(7)的最佳温度为590℃,此温度下反应较完全且产物杂质较少,1.6C倍率下的放电比容量达到55 mA·h·g^(‒1),明显高于其它温度下合成样品的放电比容量.该温度下合成的Li_(2)FeP_(2)O_(7)还具有低阻抗和较大的交换电流密度,说明这种合成方式有利于提高锂离子在Li_(2)FeP_(2)O_(7)中的扩散.

关键词：锂离子电池正极 Li_(2)FeP_(2)O_(7) 固相烧结法

无定形FePO_(4)作为钠离子电池正极材料的研究进展

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高等学校化学学报 2023年第5期44卷 118-132页

作者：盛心茹张壮壮丁唐婧廖家英周小四南京师范大学化学与材料科学学院南京210023 河南师范大学化学化工学院新乡453007

随着能源与环境问题的日益加剧,发展绿色能源存储与转化技术变得越来越重要.作为一种环境友好型储能器件,钠离子电池的快速发展激发了对高性能正极材料的需求.在各类正极材料中,无定形磷酸铁(FePO_(4))因其较高的理论比容量和优异的电... 详细信息

随着能源与环境问题的日益加剧,发展绿色能源存储与转化技术变得越来越重要.作为一种环境友好型储能器件,钠离子电池的快速发展激发了对高性能正极材料的需求.在各类正极材料中,无定形磷酸铁(FePO_(4))因其较高的理论比容量和优异的电化学可逆性而受到了广泛关注.基于此,本文综合评述了无定形FePO_(4)作为钠离子电池正极材料的研究进展.首先,介绍了无定形FePO_(4)的基本特征及其应用;然后,系统总结了其常见的合成方法,如模板法、水热法等;介绍了增强无定形FePO_(4)储钠性能的策略,强调了形貌结构和性能之间的紧密联系;最后,对该领域进行了总结与展望.

关键词：无定形磷酸铁正极钠离子电池碳材料复合纳米结构

利用Se-C键将硒包封于蜂窝状三维多孔炭构筑高性能锂-硒电池正极材料

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新型炭材料（中英文） 2023年第1期38卷 190-199页

作者：夏志刚张晶晶范美强吕春菊陈智李超中国计量大学计量测试工程学院浙江杭州310018 中国计量大学材料与化学学院浙江杭州310018

锂-硒电池因其超高的体积能量密度和硒的高电导率而被认为是一种极具有发展前景的锂离子电池。然而,循环过程中电极严重的体积膨胀和多硒化物溶解,以及硒的低负载,阻碍了锂-硒电池应用的发展。解决这三个问题的一种行之有效的方法是将... 详细信息

锂-硒电池因其超高的体积能量密度和硒的高电导率而被认为是一种极具有发展前景的锂离子电池。然而,循环过程中电极严重的体积膨胀和多硒化物溶解,以及硒的低负载,阻碍了锂-硒电池应用的发展。解决这三个问题的一种行之有效的方法是将硒限制在具有丰富孔体积的碳基质中,并同时增强硒与碳的界面相互作用。通过将Se浸入酒石酸盐衍生的蜂窝状三维多孔炭中,合成出了一种具有Se―C键的蜂窝状三维多孔炭@硒(HPC@Se)的新型正极材料用于锂-Se电池。得到的蜂窝状三维多孔炭的孔体积可达1.794 cm^(3)g^(-1),能够均匀包封65%硒。此外,硒与碳之间的强化学键有利于稳定硒,从而进一步缓解其巨大的体积膨胀和多硒化物的溶解,还可促进循环过程中的电荷转移。该HPC@Se正极呈现出极好的循环性能和倍率性能。在0.2 C的电流密度下,经200次循环后,其比容量可保持在561 m Ahg^(-1)(为理论比容量的83%),每次循环的比容量衰减率仅为0.058%。此外,在5 C的高电流密度下,HPC@Se正极还可以达到472.8 m Ahg^(-1)的可观容量。

关键词：锂-硒电池正极蜂窝状三维多孔炭高负载 Se―C键

TiO_2(B)表面修饰富锂层状氧化物Li(Li_(0.17)Ni_(0.2)Mn_(0.58)Co_(0.05))O_2正极材料

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无机材料学报 2014年第12期29卷 1257-1264页

作者：刘沁袁文高学平南开大学新能源材料化学研究所天津300071

采用喷雾干燥法和沉淀法,制备了表面修饰TiO2（B）（2wt%、4wt%、6wt%和8wt%）的富锂层状氧化物Li（Li0.17Ni0.2Mn0.58Co0.05）O2正极材料。X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）结构测试分析结果表明,修饰T... 详细信息

采用喷雾干燥法和沉淀法,制备了表面修饰TiO2（B）（2wt%、4wt%、6wt%和8wt%）的富锂层状氧化物Li（Li0.17Ni0.2Mn0.58Co0.05）O2正极材料。X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）结构测试分析结果表明,修饰TiO2（B）后样品的体相结构仍然保持初始样品的层状结构,仅氧化物颗粒表面附着有少量TiO2（B）纳米晶。示差扫描量热测试（DSC）表明,与初始样品比较,修饰TiO2（B）后样品的热稳定性得到明显改善。在2.0~4.8 V范围内进行恒流电化学性能测试。研究显示,在0.1C（1C=300 m A/g）倍率下,修饰4wt%TiO2（B）样品的首次放电比容量可达296.4 m Ah/g,首次库伦效率则由初始样品的77.7%提升到修饰TiO2（B）后样品的84.3%,100周循环后电极容量保持率由初始样品的69.5%提升到修饰TiO2（B）后样品的80.2%。即使在阶梯倍率的2C倍率下,修饰4wt%TiO2（B）的样品仍具有较高的电化学容量（166.5 m Ah/g）。以上研究结果表明,表面修饰TiO2（B）纳米晶可以显著改善富锂层状氧化物Li（Li0.17Ni0.2Mn0.58Co0.05）O2的热稳定性和电化学性能。

关键词：锂离子电池正极富锂层状氧化物表面修饰 TiO2(B)

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基于应力场的锂离子电池正极多尺度失效研究

无机材料学报 2022年第8期37卷 918-924页

作者：陈莹栾伟玲陈浩峰朱轩辰华东理工大学机械与动力工程学院石化行业动力电池系统与安全重点实验室教育部承压系统与安全重点实验室上海200237 思克莱德大学机械与航空工程系英国格拉斯哥G11XJ

锂离子电池已广泛应用于动力和储能领域,电池寿命是影响其进一步发展的关键因素。循环充放电过程中的电化学-力学多场耦合作用会导致正极材料发生机械损伤累积,降低电极材料的结构稳定性并形成多尺度损伤,从而缩短电池循环充放电寿命。... 详细信息

锂离子电池已广泛应用于动力和储能领域,电池寿命是影响其进一步发展的关键因素。循环充放电过程中的电化学-力学多场耦合作用会导致正极材料发生机械损伤累积,降低电极材料的结构稳定性并形成多尺度损伤,从而缩短电池循环充放电寿命。本文通过总结团队在三元正极材料多尺度失效行为方面的研究成果,系统介绍了不同尺度下实验与模拟相结合的电极材料损伤分析方法,旨在为不同尺度下选取损伤分析方法提供参考。基于电化学循环实验表征、扩展有限元分析法(XFEM)、线性匹配法(LMM)等研究手段,深入分析了电极材料在多尺度下的力学损伤机理。研究工作为电极材料的多尺度失效行为分析及结构改性提供了重要指导。

关键词：锂离子电池正极应力场多尺度失效寿命衰减

丝网印刷氧化石墨烯对锂离子电池LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_(2)三元正极的改性及性能影响

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稀有金属材料与工程 2021年第9期50卷 3144-3148页

作者：张文龙王影王东征鲁春驰严晓黄碧雄上海工程技术大学机械与汽车工程学院上海201620 淮阴工学院江苏省湖泊环境遥感技术工程实验室江苏淮安223003

通过丝网印刷方法,在由LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_(2)、导电添加剂和聚偏氟乙烯制成的电极表面涂覆了一层薄薄的氧化石墨烯。在充电截止电压为4.3 V的条件下进行了循环性能和倍率性能测试。结果表明:未改性电极在恒电流充放电测试中... 详细信息

通过丝网印刷方法,在由LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_(2)、导电添加剂和聚偏氟乙烯制成的电极表面涂覆了一层薄薄的氧化石墨烯。在充电截止电压为4.3 V的条件下进行了循环性能和倍率性能测试。结果表明:未改性电极在恒电流充放电测试中容量下降且极化增加,而包覆改性后电极的容量衰减程度和极化增加速度降低。这是由于氧化石墨烯涂层抑制了LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_(2)电极和电解质之间的部分副反应,使得改性电极的循环稳定性和倍率性能显著提高,为提升LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_(2)电极性能提供了一种环境友好且非常有效的方法。

关键词： LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_(2) 正极氧化石墨烯丝网印刷锂离子电池

稀土镧掺杂LiFePO_4正极材料的物理与电化学性能研究(英文)

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稀有金属材料与工程 2007年第8期36卷 1366-1368页

作者：罗绍华唐子龙卢俊彪张中太清华大学

利用固相法合成了镧离子掺杂的Li1-xLaxFePO4正极材料,采用XRD,SEM和充放电性能表征了材料的晶体结构、微观形貌和电化学性能。研究表明,少量La3+的掺杂未影响到LiFePO4的晶体结构,但显著改变了粉体的微观形貌,降低颗粒粒度至纳米级,改... 详细信息

利用固相法合成了镧离子掺杂的Li1-xLaxFePO4正极材料,采用XRD,SEM和充放电性能表征了材料的晶体结构、微观形貌和电化学性能。研究表明,少量La3+的掺杂未影响到LiFePO4的晶体结构,但显著改变了粉体的微观形貌,降低颗粒粒度至纳米级,改善了可逆容量和循环性能。得到的最佳配比正极材料Li0.99La0.01FePO4,在C/20的充放电速率下,其初始可逆放电容量达到理论容量的73%——123mAh/g,20次充放电循环后表现出良好的容量可循环性,容量没有衰减。引入稀土离子是提高磷酸铁锂新型锂离子正极材料电化学性能的有效方法。

关键词：磷酸铁锂稀土镧掺杂正极锂离子电池

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阴离子嵌入型炭正极材料的制备及电容性能

高等学校化学学报 2013年第4期34卷 959-963页

作者：李然张浩张香兰曹高萍防化研究院北京100191 中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院北京100083

通过循环伏安、恒流充放电和扫描电子显微镜等方法,对在1500和2800℃下进行热处理的针状焦炭(NC)的微观结构及作为正极材料的储能特性进行研究,考察了石墨化程度对材料储能性能的影响.2种热处理NC在有机电解液中,当电流密度为50 mA/g时... 详细信息

通过循环伏安、恒流充放电和扫描电子显微镜等方法,对在1500和2800℃下进行热处理的针状焦炭(NC)的微观结构及作为正极材料的储能特性进行研究,考察了石墨化程度对材料储能性能的影响.2种热处理NC在有机电解液中,当电流密度为50 mA/g时,放电比容量分别为70.1和90.6 mA·h/g;当电流密度为5 A/g时,2种NC的放电比容量为55 mA·h/g左右;而商用活性炭当电流密度为50 mA/g时,比容量只有35.9 mA·h/g.2个NC在1 A/g的电流密度下循环1000次的保持率分别为95.7%和89.2%.

关键词：电化学电容器正极石墨嵌入

全固态锂电池正极/电解质界面电阻:从空间电荷层模型到表征及模拟

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物理化学学报 2024年第7期40卷 21-35页

作者：王达殷晓彬吴剑芳罗亚桥施思齐上海大学材料科学与工程学院上海200444 宁德时代21C创新实验室福建宁德352100 湖南大学材料科学与工程学院长沙410082 上海大学材料基因组工程研究院上海200444

采用无机固体电解质的全固态锂电池以其高安全性和长寿命等优点,已经成为动力电池领域的重要发展方向之一。随着高室温离子电导率(大于10^(-3)S·cm^(-1))的固体电解质的涌现,锂离子在其中的迁移动力学问题不再是全固态锂电池发展的主... 详细信息

采用无机固体电解质的全固态锂电池以其高安全性和长寿命等优点,已经成为动力电池领域的重要发展方向之一。随着高室温离子电导率(大于10^(-3)S·cm^(-1))的固体电解质的涌现,锂离子在其中的迁移动力学问题不再是全固态锂电池发展的主要瓶颈。相比之下,正极和固体电解质界面处因空间电荷层等复杂效应导致的高界面电阻成为当前急需解决的难题。本文从(电)化学势及电势的基本概念出发,对描述正极和固体电解质之间化学势差异所导致的空间电荷层的理论模型进行严格推导,以揭示其影响界面电阻的物理本质。接着,本文从实验表征和理论模拟角度出发,综述了当前在观测空间电荷层状态、计算正极/固体电解质界面及其体相锂离子浓度,以及预测界面电阻等方面存在的问题。在此基础上,本文提出了融合空间电荷层模型、数值模拟以及基于实际正极和固体电解质接触处费米能级状态和位置的方法,从而定量评估界面电阻。最后,本文展望了通过优化正极/固体电解质界面来提升全固态锂电池电化学性能的未来发展趋势。通过深入理解界面电阻的物理机制,未来可以采用新的材料设计、界面工程等策略来改善全固态锂电池的性能。这些研究将有助于推动全固态锂电池技术的发展,实现更高效、更安全的能源存储解决方案。

关键词：正极固体电解质空间电荷层界面电势差界面电阻

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