采用共沉淀高温固相反应法合成锂离子电池正极材料LiNi_(0.8)Co_(0.1)Mn_(0.1)O_2(811),通过掺入Li、Mg和Al元素,并采用SEM、XRD、电化学测试,研究掺杂对材料晶体结构和电化学性能影响规律.实验结果表明:共沉淀过程中三价金属离子(Mn^(...采用共沉淀高温固相反应法合成锂离子电池正极材料LiNi_(0.8)Co_(0.1)Mn_(0.1)O_2(811),通过掺入Li、Mg和Al元素,并采用SEM、XRD、电化学测试,研究掺杂对材料晶体结构和电化学性能影响规律.实验结果表明:共沉淀过程中三价金属离子(Mn^(3+)、Al^(3+))出现会促使少量α-Ni(OH)2形成,而Li^+、Mg^(2+)和Al^(3+)均溶入晶格无杂相析出.高温融锂反应中,三种掺杂元素显著削弱Ni^(2+)出现数量,抑制Ni^(2+)混排进入Li^+格位,大幅提升811基体可逆容量;Mg^(2+)、Al^(3+)掺杂进一步增强基体晶格稳定性,改善其循环性能;Li^+-Al^(3+)共掺杂使之达到最佳:首次充电效率ICE超过90%,0.2C倍率下50次循环容量达195.8 m Ah/g、容量保持率为96.2%.展开更多
The ineluctable introduction of lithium salt to polymer solid-state electrolytes incurs a compromise between strength,ionic conductivity,and thickness.Here,we propose Al_(2)O_(3)-coated polyimide(AO/PI)porous film as ...The ineluctable introduction of lithium salt to polymer solid-state electrolytes incurs a compromise between strength,ionic conductivity,and thickness.Here,we propose Al_(2)O_(3)-coated polyimide(AO/PI)porous film as a high-strength substrate to support fast-ion-conducting polymer-in-salt(PIS)solid-state electrolytes,aiming to suppress lithium dendrite growth and improve full-cell performance.The Al_(2)O_(3)coating layer not only refines the wettability of polyimide porous film to PIS,but also performs as a high modulus protective layer to suppress the growth of lithium dendrites.The resulting PI/AO@PIS exhibits a small thickness of only 35μm with an outstanding tensile strength of 11.3 MPa and Young's modulus of 537.6 MPa.In addition,the PI/AO@PIS delivers a high ionic conductivity of 0.1 m S/cm at 25°C.As a result,the PI/AO@PIS enables symmetric Li cells to achieve exceptional cyclability for over 1000 h at 0.1 m A/cm2without noticeable lithium dendrite formation.Moreover,the PI/AO@PIS-based LiFePO4||Li full cells demonstrate outstanding rate performance(125.7 m Ah/g at 5 C)and impressive cycling stability(96.1%capacity retention at 1 C after 200 cycles).This work highlights the efficacy of enhancing the mechanical properties of polymer matrices and extending cell performance through the incorporation of a dense inorganic interface layer.展开更多
利用超细旋转盘式砂磨机细化颗粒固相烧结法,合成锂离子电池正极材料Li Ni0.80Co0.15Al0.05O2。原料经过砂磨后,混合均匀,粒径达到纳米级。根据塔曼定理,混合均匀的微小粒径可以在相同的烧结温度下,提高烧结的强度。SEM、XRD分别表征NC...利用超细旋转盘式砂磨机细化颗粒固相烧结法,合成锂离子电池正极材料Li Ni0.80Co0.15Al0.05O2。原料经过砂磨后,混合均匀,粒径达到纳米级。根据塔曼定理,混合均匀的微小粒径可以在相同的烧结温度下,提高烧结的强度。SEM、XRD分别表征NCA材料的颗粒形貌和晶形结构。结果显示,通过细化颗粒烧结后的样品具有良好的形貌和层状结构。CV法测试样品的氧化还原性能,电池测试系统测试样品的电化学性能。测试结果显示,经过细化颗粒,在720℃合成的NCA材料具有良好的层状结构,018/110峰分裂明显。样品的电化学性能优良,0.2C下,首次放电容量达到182 m Ah?g?1,30次循环后容量保持率99.9%。1C下,首次放电容量153 m Ah?g?1,100次循环后容量保持率92.6%。展开更多
采用高温固相法烧结制备得到正极材料Li Ni0.5Co0.2Mn0.3O2,通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)以及循环伏安(CV)、交流阻抗(EIS)等电化学性能测试手段,探讨高温烧结工艺中不同锂源对材料结构、形貌及电化学性能的影响,结果表明,采用Li...采用高温固相法烧结制备得到正极材料Li Ni0.5Co0.2Mn0.3O2,通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)以及循环伏安(CV)、交流阻抗(EIS)等电化学性能测试手段,探讨高温烧结工艺中不同锂源对材料结构、形貌及电化学性能的影响,结果表明,采用Li OH作为锂源合成的材料与采用其他锂源相比,具有较好的层状结构和电化学性能.该材料在0.1C倍率下的首次充放电容量和库伦效率较高(172.7 m Ah/g,89.08%),在0.5C、1C倍率下循环50次后,材料的放电容量仍保持在144.5 m Ah/g和136.2 m Ah/g.展开更多
采用共沉淀-高温固相法合成正极材料LiNi0．7 Mn0．3 O 2,利用 X 射线衍射分析（XRD）表征其结构、扫描电子显微镜（SEM）表征其形貌、X 射线光电子能谱（XPS）表征其价态,最终确定了该材料最佳烧成温度为820℃.研究表明,该温度下合成的...采用共沉淀-高温固相法合成正极材料LiNi0．7 Mn0．3 O 2,利用 X 射线衍射分析（XRD）表征其结构、扫描电子显微镜（SEM）表征其形貌、X 射线光电子能谱（XPS）表征其价态,最终确定了该材料最佳烧成温度为820℃.研究表明,该温度下合成的 LiNi0．7 Mn0．3 O 2具有典型的α-NaFeO 2型层状结构,颗粒形貌呈类球形且分布均匀；XPS 数据表明,LiNi0．7 Mn0．3 O 2中的 Ni 主要以＋3价形态存在,Mn 主要以＋4价形态存在.室温条件下以0．2 C 倍率在2．75~4．35 V 的电压范围内充放电,首次放电比容量高达188．9 mAh/g,70次循环后容量保持率为95．2％.展开更多
用气相沉积法(CVD)和转移法制备了石墨烯,用超声分散及搅拌的方法分别制备了导电碳黑(SP)导电浆料,导电碳黑(SP)、碳纳米管(CNTs)复合导电浆料(SP/CNTs)及导电碳黑(SP)、碳纳米管(CNTs)和石墨烯(G)复合导电浆料(SP/CNTs/G),通过扫描电镜...用气相沉积法(CVD)和转移法制备了石墨烯,用超声分散及搅拌的方法分别制备了导电碳黑(SP)导电浆料,导电碳黑(SP)、碳纳米管(CNTs)复合导电浆料(SP/CNTs)及导电碳黑(SP)、碳纳米管(CNTs)和石墨烯(G)复合导电浆料(SP/CNTs/G),通过扫描电镜(SEM)、四探针测试、恒流充放电测试、循环伏安测试(CV)和电化学阻抗谱测试(EIS)等方法研究了导电剂对锂离子电池正极材料LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2的表面形貌、电阻率和电化学性能的影响。结果表明:添加质量分数2%复合导电剂SP/CNTs/G的样品电阻率较小,0.2 C首次充放电比容量分别为201.93 m Ah·g^(–1)和180.29 m Ah·g^(–1),首次充放电效率为89.28%。3.0C循环5次后的放电比容量为161.45 m Ah·g^(–1),容量保持率仍有89.69%,1.0C循环50次后放电比容量为166.97 m Ah·g^(–1),容量保持率为96.65%,倍率和循环性能优良。展开更多
文摘采用共沉淀高温固相反应法合成锂离子电池正极材料LiNi_(0.8)Co_(0.1)Mn_(0.1)O_2(811),通过掺入Li、Mg和Al元素,并采用SEM、XRD、电化学测试,研究掺杂对材料晶体结构和电化学性能影响规律.实验结果表明:共沉淀过程中三价金属离子(Mn^(3+)、Al^(3+))出现会促使少量α-Ni(OH)2形成,而Li^+、Mg^(2+)和Al^(3+)均溶入晶格无杂相析出.高温融锂反应中,三种掺杂元素显著削弱Ni^(2+)出现数量,抑制Ni^(2+)混排进入Li^+格位,大幅提升811基体可逆容量;Mg^(2+)、Al^(3+)掺杂进一步增强基体晶格稳定性,改善其循环性能;Li^+-Al^(3+)共掺杂使之达到最佳:首次充电效率ICE超过90%,0.2C倍率下50次循环容量达195.8 m Ah/g、容量保持率为96.2%.
基金the financial support from the 261Project of MIIT and Natural Science Foundation of Jiangsu Province(No.BK20240179)。
文摘The ineluctable introduction of lithium salt to polymer solid-state electrolytes incurs a compromise between strength,ionic conductivity,and thickness.Here,we propose Al_(2)O_(3)-coated polyimide(AO/PI)porous film as a high-strength substrate to support fast-ion-conducting polymer-in-salt(PIS)solid-state electrolytes,aiming to suppress lithium dendrite growth and improve full-cell performance.The Al_(2)O_(3)coating layer not only refines the wettability of polyimide porous film to PIS,but also performs as a high modulus protective layer to suppress the growth of lithium dendrites.The resulting PI/AO@PIS exhibits a small thickness of only 35μm with an outstanding tensile strength of 11.3 MPa and Young's modulus of 537.6 MPa.In addition,the PI/AO@PIS delivers a high ionic conductivity of 0.1 m S/cm at 25°C.As a result,the PI/AO@PIS enables symmetric Li cells to achieve exceptional cyclability for over 1000 h at 0.1 m A/cm2without noticeable lithium dendrite formation.Moreover,the PI/AO@PIS-based LiFePO4||Li full cells demonstrate outstanding rate performance(125.7 m Ah/g at 5 C)and impressive cycling stability(96.1%capacity retention at 1 C after 200 cycles).This work highlights the efficacy of enhancing the mechanical properties of polymer matrices and extending cell performance through the incorporation of a dense inorganic interface layer.
文摘利用超细旋转盘式砂磨机细化颗粒固相烧结法,合成锂离子电池正极材料Li Ni0.80Co0.15Al0.05O2。原料经过砂磨后,混合均匀,粒径达到纳米级。根据塔曼定理,混合均匀的微小粒径可以在相同的烧结温度下,提高烧结的强度。SEM、XRD分别表征NCA材料的颗粒形貌和晶形结构。结果显示,通过细化颗粒烧结后的样品具有良好的形貌和层状结构。CV法测试样品的氧化还原性能,电池测试系统测试样品的电化学性能。测试结果显示,经过细化颗粒,在720℃合成的NCA材料具有良好的层状结构,018/110峰分裂明显。样品的电化学性能优良,0.2C下,首次放电容量达到182 m Ah?g?1,30次循环后容量保持率99.9%。1C下,首次放电容量153 m Ah?g?1,100次循环后容量保持率92.6%。
文摘采用高温固相法烧结制备得到正极材料Li Ni0.5Co0.2Mn0.3O2,通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)以及循环伏安(CV)、交流阻抗(EIS)等电化学性能测试手段,探讨高温烧结工艺中不同锂源对材料结构、形貌及电化学性能的影响,结果表明,采用Li OH作为锂源合成的材料与采用其他锂源相比,具有较好的层状结构和电化学性能.该材料在0.1C倍率下的首次充放电容量和库伦效率较高(172.7 m Ah/g,89.08%),在0.5C、1C倍率下循环50次后,材料的放电容量仍保持在144.5 m Ah/g和136.2 m Ah/g.
文摘采用共沉淀-高温固相法合成正极材料LiNi0．7 Mn0．3 O 2,利用 X 射线衍射分析（XRD）表征其结构、扫描电子显微镜（SEM）表征其形貌、X 射线光电子能谱（XPS）表征其价态,最终确定了该材料最佳烧成温度为820℃.研究表明,该温度下合成的 LiNi0．7 Mn0．3 O 2具有典型的α-NaFeO 2型层状结构,颗粒形貌呈类球形且分布均匀；XPS 数据表明,LiNi0．7 Mn0．3 O 2中的 Ni 主要以＋3价形态存在,Mn 主要以＋4价形态存在.室温条件下以0．2 C 倍率在2．75~4．35 V 的电压范围内充放电,首次放电比容量高达188．9 mAh/g,70次循环后容量保持率为95．2％.
文摘用气相沉积法(CVD)和转移法制备了石墨烯,用超声分散及搅拌的方法分别制备了导电碳黑(SP)导电浆料,导电碳黑(SP)、碳纳米管(CNTs)复合导电浆料(SP/CNTs)及导电碳黑(SP)、碳纳米管(CNTs)和石墨烯(G)复合导电浆料(SP/CNTs/G),通过扫描电镜(SEM)、四探针测试、恒流充放电测试、循环伏安测试(CV)和电化学阻抗谱测试(EIS)等方法研究了导电剂对锂离子电池正极材料LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2的表面形貌、电阻率和电化学性能的影响。结果表明:添加质量分数2%复合导电剂SP/CNTs/G的样品电阻率较小,0.2 C首次充放电比容量分别为201.93 m Ah·g^(–1)和180.29 m Ah·g^(–1),首次充放电效率为89.28%。3.0C循环5次后的放电比容量为161.45 m Ah·g^(–1),容量保持率仍有89.69%,1.0C循环50次后放电比容量为166.97 m Ah·g^(–1),容量保持率为96.65%,倍率和循环性能优良。
