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锂离子电池正极材料高镍LiNi_(1-x-y)Co_xMn_yO_2研究进展

硅酸盐学报 2016年第7期44卷 931-941页

作者：刘嘉铭张英杰董鹏李雪夏书标昆明理工大学冶金与能源工程学院昆明650093

高镍含量三元层状材料Li Ni_(1-x-y)Co_xMn_yO_2(NCM)凭借比容量高、成本较低和安全性优良等优势,成为研究的热点,被认为是极具应用前景的锂离子动力电池正极材料。综述了高镍NCM材料的晶体电子结构特征以及镍含量变化对性能的影响,介... 详细信息

高镍含量三元层状材料Li Ni_(1-x-y)Co_xMn_yO_2(NCM)凭借比容量高、成本较低和安全性优良等优势,成为研究的热点,被认为是极具应用前景的锂离子动力电池正极材料。综述了高镍NCM材料的晶体电子结构特征以及镍含量变化对性能的影响,介绍了国内外主要的制备方法和掺杂和包覆改性的机理和特性,并展望了高镍NCM材料未来的应用和发展方向。

关键词：锂离子电池正极材料镍钴锰氧化物综述

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三元过渡金属氧化物的制备及电容性能研究

三元过渡金属氧化物的制备及电容性能研究

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作者：许延苹哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

镍、钴、锰等金属作为过渡金属中的代表性的金属,其氧化物具有优异的电化学性能,其理论比容量高,加上来源丰富,成本较低等优点成为了研究热点。然而,实际充放电过程中存在低电导率和可逆性较差等问题,限制了其实际比容量和循环寿命。本... 详细信息

镍、钴、锰等金属作为过渡金属中的代表性的金属,其氧化物具有优异的电化学性能,其理论比容量高,加上来源丰富,成本较低等优点成为了研究热点。然而,实际充放电过程中存在低电导率和可逆性较差等问题,限制了其实际比容量和循环寿命。本论文利用多金属离子的协同效应以及结合石墨烯和镍钴锰金属氧化物两者的优势,分别制备镍钴锰三元过渡金属氧化物以及镍钴锰金属氧化物/石墨烯复合材料,通过对实验数据的整理分析,研究了水热条件对材料性能的影响,并对其反应机理进行了分析,主要包括以下研究内容:(1)本论文利用水热-煅烧法制备了具有层级结构的花瓣状三元镍钴锰氧化物(NiMnCoO)。首先,在水热条件下利用三乙醇胺作为添加剂将镍盐、锰盐、钴盐络合得到前驱体材料,再将其进行高温煅烧分解,获得最终产物。结合电化学性能测试结果,水热温度为140℃,时间为12 h,煅烧温度为500℃为最佳的合成条件。三电极体系测试结果表明,当电流密度为1 A g时,材料的比容量为1736.01 F g;经过2000次充放电循环以后,材料的容量保持率为85.00%,表现出良好的循环稳定性。两电极测试结果表明在电流密度为1 A g时,比容量为54.56 F g;当功率密度为800 W kg,能量密度为19.40 Wh kg。(2)采用一步水热法,结合石墨烯的优势制备了镍钴锰氧化物/还原氧化石墨烯(NCMO/r GO)复合材料。利用高锰酸钾的强氧化性,将以镍、钴、锰金属以氧化物的形式均匀分散在还原氧化石墨烯的表面。三电极体系测试结果表明,电流密度为1 A g时,材料的比容量为1304.10 F g;经过2000次充放电循环以后,材料的容量保持率为91.98%。以复合材料作为正极,还原氧化石墨烯作为负极进行两电极体系测试,测试结果表明当电流密度为1 A g时,非对称超级电容器比容量为55.94 F g;当功率密度为800 W kg时,能量密度为19.89 Wh kg。通过对合成方法的推理,为制备其他元素的多元金属氧化物提供方向。(3)最后,对镍钴锰氧化物/还原氧化石墨烯复合材料进行市场经济分析,结果表明其低生产成本和优异的电化学性能,作为超级电容器电极材料具有良好的市场应用前景。

关键词：超级电容器水热法镍钴锰氧化物石墨烯复合材料

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复合过渡金属氧化物多层空心球的制备及其电容性能研究

复合过渡金属氧化物多层空心球的制备及其电容性能研究

引用

作者：刘晓雨合肥工业大学

学位级别：硕士

复合过渡金属氧化物由于具有良好的氧化还原活性以及巨大的自然丰富度而引发了人们的极大兴趣,通过设计独特的空心结构,可以获得优异的电化学性能。本文通过模板法,制备了NiMnO多层空心球和镍钴锰氧化物多层空心球,并研究了产物的形貌... 详细信息

复合过渡金属氧化物由于具有良好的氧化还原活性以及巨大的自然丰富度而引发了人们的极大兴趣,通过设计独特的空心结构,可以获得优异的电化学性能。本文通过模板法,制备了NiMnO多层空心球和镍钴锰氧化物多层空心球,并研究了产物的形貌、结构和电化学性能。主要内容如下:1、通过碳球分步吸附和一步吸附相应的金属离子,经过空气气氛下煅烧之后,成功制备了具有纳米片外壳的三层NiMnO空心球(NiMnO-NS)以及具有纳米粒子外壳的三层NiMnO空心球(NiMnO-NP)。结果表明,制备的NiMnO-NS空心微米球具有较大的比表面积(145.011 m g),且作为超级电容器电极材料展现出更加优异的电容性能。在电流密度为1 A g时,比容量高达1380 F g;当电流密度达到100 A g时,仍可获得68%的容量保留率,倍率性能较为优越;在10 A g电流密度下循环5000次,容量保持率高达98%,循环稳定性很好。此外,组装的NiMnO-NS//AC不对称超级电容器在功率密度为750W kg时,能量密度高达31.8 Wh kg;在10 A g电流密度下循环充放电10000次,容量损失仅为7%。其优异的性能归功于二元金属的协同作用和独特的空心结构。2、以碳球为模板,直接吸附Ni、Co和Mn三元过渡金属离子,然后在空气气氛下以不同的升温速率煅烧前驱体,成功制备了两层和四层的镍钴锰氧化物纳米空心球。结果表明,制备的四层镍钴锰氧化物纳米空心球具有更加优异的电容性能,在电流密度为1 A g时,比容量为952 F g;当电流密度达到40 A g时,比容量仍达到696 F g,容量保持率为73%。在10 A g电流密度下循环3200次,容量保持率为89%,具有良好的倍率性能和循环性能。这是因为多层空心结构具有较大的比表面和孔体积,能够增加电极材料与电解质的接触面积,为法拉第反应提供大量的活性位点,且缩短了电解质离子从外部到内部的扩散传输路径,加快了反应动力学,有利于电极材料电容性能的提升。

关键词： Ni6MnO8 镍钴锰氧化物多层空心结构超级电容器

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