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Vol.53 No.6June,2021第53卷第6期2021年6月研究与开发无机盐工业INORGANIC CHEMICALS INDUSTRYDoi:10.19964/j.issn.1006-4990.2020-0415铝掺杂富锂锰基正极材料Li 1-2Ni 0.2Mn 0.6O 2的研究周 伟「，陈彦逍「，郭孝东「，向 伟2（1.四川大学，四川成都610065 ； 2.成都理工大学）摘要:针对无钻锰基富锂材料Li ,.2Ni ….2Mn ….6O 2固有的循环稳定性差、循环电压衰减严重等问题，研究了铝掺杂结合固相煅烧法对该材料在微观形貌及结构、电化学性能等方面的影响。
研究结果显示，铝掺杂不仅能促使该材料 的表层形貌更加致密，而且可以为该材料带来更稳定的晶体结构,这有利于该材料在长充放电循环中抵抗因结构降 级带来的一系列不利因素,最终致使其电化学性能更加优异。
此外,当铝掺杂量为1%（物质的量分数）时该材料在高倍率下的放电比容量、循环稳定性、电压保持率等均达到最优效果，在2.0~4.8 V 电压区间内0.1C 倍率下首圈放电比容量高达248.8 mA ・h/g,200圈循环充放电后其放电比容量保持率由未掺杂时的57.9%提升至77.6%,循环电压保持 率也由84.2%提升至85.6%o 以上结果充分显示了 1%铝掺杂对锰基富锂材料Li 1.2Ni 0.2Mn 0.6O 2具有优异的改良效果。
关键词:锂离子电池;正极材料;铝掺杂；Li 1.2Ni o.2Mn o.6O 2中图分类号:TQ131.11 文献标识码:A 文章编号：1006-4990（2021 ）06-0128-06Study on aluminum -doped lithium -rich manganese -based cathode materials of Li 1.2Ni 0.2Mn 0.6O 2Zhou Wei 1 袁 Chen Yanxiao 1, Guo Xiaodong 1 袁 Xiang Wei 2（1.Sichuan University , Che ngdu 610065, China ；1.Che n gdu Univ e rs ity of Te c h n o l ogy ）Abstract : In order to solve the inherent problems of poor cycling stability and serious cycling voltage attenuation of cobalt- free Mn-based lithium-rich materials of Li 1.2Ni （）.2Mn （）.6O 2, the effect of aluminum doping combined with solid phase calcination method on the micromorphology , structure and electrochemical properties of the material were studied in this paper.The resu lts showed that the aluminum doping not only made the surface morphology of the material denser , but also brought a morestable crystal structure to the material , which was conducive to the resistance of the material to a series of adverse factors caused by the structural reversion in the long charge-discharge cycle , and finally led to its more excellent electrochemical per-formance.In addition , when the doping amount of aluminum was 1%, the discharge specific capacity , cycle stability and voltage retention of the material at high rate all achieved the best optimization performance.The discharge specific capacity of the first cycle at 0.1C ratio was as high as 248.8 mA ・h/g in the voltage range of 2.0~4.8 V.After 200 cycles of charging and dis charging , the discharge specific capacity retention rate increased from 57.9% to 77.6%, and the cycle voltage retention rate also increased from 84.2% to 85.6%.The above results fully showed that 1% aluminum doping had excellent improvement ef fect on Mn-based lithium-rich materials of Li 1.2Ni （）.2Mn （）.6O 2.Key words : lithium-ion battery ； cathode materials ； aluminum doping ；Li 1.2Ni （）.2Mn （）.6O 2近年来，新兴智能电子产品及电动汽车市场的快速发展对锂离子电池的能量密度提出了更高的要求，富锂锰基正极材料Li 1.2Ni 0.2Mn 0.6O 2作为新一代高 容量活性材料展现出诱人的发展前景咱T 。
解析固相法合成锂电池正极材料的过程什么是固相法合成锂电池正极材料？比如锂锰氧化物，即将锂盐(如LiCO3、LiNO3、LiOH·H2O等)与锰盐[如MnCO3、Mn(NO3)2等]或锰的氧化物(如电解MnO2、Mn2O3、Mn3O4等)经一定方式研磨混合后，于高温下长时间烧制，直接发生固相反应而成。
其特征是将固体原料混合物以固态形式直接反应。
为了保证足够的反应速率，必须将固体物料加热至750度以上。
对于锂锰氧化物的固相合成反应，至少存在锂盐、二氧化锰和锂锰氧化物三种物相。
在这种固相混合物之间发生固相反应的过程中，原子或离子需穿过各物相的界面，并通过各物相区，这就形成了原子或离子在多个固体物相中的交互扩散，因此，动力学因素对反应速率起着决定性的作用。
由于在反应中，生成产物LiMn2O4时涉及大量的微观结构重排，其中涉及有关化学键的断裂和重新组合，原子或离子要作相当大距离(原子尺度上)的迁移。
因此，需要足够高的温度才能使这些原子或离子扩散到新的反应界面，同时需通过电加热或微波加热来实现高温固相反应。
采用高温固相法，以LieCO3为锂源，化学MnO2(CMD)和电化学Mn02(EMD)为锰源，用乙醇水混合物为分散介质合成尖晶石型正极材料LiMn20。
其具体做法是：称取一定比例的LieCO3和MnO2，机械混合研磨，然后加入一定比例的乙醇/水的混合溶液，在搅拌下浸泡24h，得到一种类胶态的混合物，蒸干，在100度下真空干燥2h，研磨成细粉，然后在空气中550度预焙烧数小时，在约650℃焙烧数小时，最后在750度焙烧十多小时，自然冷却即得到样品。
用XRD、BET、TEM和电化学测试对材料进行了表征。
结果表明，750℃制备的样品呈良好的尖晶石结构，比表面积分别为约420m/g和220m/g，产物粒度分布均匀，平均粒径为200nm。
在4×10 A/cm2和3.0~4.35V条件下恒流充放电，其首次放电容量大于110mA·h/g，效率大于90%，具有较好的循环可逆性。
化工进展Chemical Industry and Engineering Progress2024 年第 43 卷第 2 期火焰喷雾热解制备锂离子电池三元正极材料研究进展陈国徽，王君雷，李世龙，李金宇，徐运飞，罗俊潇，王昆（天津大学先进内燃动力全国重点实验室，天津 300072）摘要：电化学储能技术的发展与电动汽车的大规模应用可有效降低碳排放；锂离子电池能量密度高，循环寿命长，是锂电储能技术与电动汽车的核心部件，其容量的提升主要受到正极材料的限制；锂离子电池三元正极材料具有污染小、成本低、性能高、容量大等方面的优点。
传统液相法和高温固相法制备三元正极材料步骤烦琐、耗时长，不利于工业放大；火焰喷雾热解方法（flame spray pyrolysis ，FSP ）可一步制备三元正极材料，合成效率高，合成过程中无废液产生，对环境友好且易于工业化放大生产，近年来受到广泛关注。
本文综述了近几年FSP 方法制备三元正极材料的研究进展，首先简要介绍了FSP 的发展简史、基本原理、典型装置和主要优势，其次展开分析了前体溶液组成、温度条件以及退火条件等制备条件对三元正极材料组成、结构、微观形貌以及电化学性能的影响，然后简述了FSP 在三元正极材料改性和沉积技术方面的最新研究进展，最后展望了FSP 制备三元正极材料的未来发展趋势。
关键词：火焰喷雾热解；锂离子电池；三元正极材料；电化学性能中图分类号：TK02 文献标志码：A 文章编号：1000-6613（2024）02-0971-13Progress in synthesis of ternary cathode materials for lithium-ionbatteries by flame spray pyrolysisCHEN Guohui ，WANG Junlei ，LI Shilong ，LI Jinyu ，XU Yunfei ，LUO Junxiao ，WANG Kun(State Key Laboratory of Engines, Tianjin University, Tianjin 300072, China)Abstract: The development of electrochemical energy storage technologies and the large-scale application of electric vehicles are critical for the reduction of carbon emissions. Lithium-ion batteries are the core components of electric energy storage technologies and electric vehicles with high energy densityand long cycle life, yet their capacity is mainly limited by cathode materials. Ternary cathode materials have the advantages of light pollution, low cost, high performance and large capacity. However, the conventional wet chemistry and high-temperature solid-state methods are usually multi-step procedures and time-consuming, which are the major hurdlers for commercialization. The flame spray pyrolysis (FSP) method has attracted wide attention, given that it can produce ternary cathode materials in one step without waste produced during the synthesis process and thus has little impact on the environment. The present study reviewed the research progress in the preparation of ternary cathode materials by FSP method in recent years. Firstly, the history, advantages, basic principles and typical devices of FSP were综述与专论DOI ：10.16085/j.issn.1000-6613.2023-0284收稿日期：2023-02-28；修改稿日期：2023-06-12。
一步固相法合成锂离子电池高镍层状正极材料王京玥;王睿;王诗琦;王立帆;詹纯【期刊名称】《电化学》【年(卷),期】2022(28)8【摘要】高镍层状正极材料因其比容量高进而满足电动汽车的续航要求,是锂离子电池中占主导地位的正极材料之一。
通常,商业化的高镍层状氧化物是由共沉淀前驱体合成的,而在共沉淀过程中需要对温度、pH、搅拌速率等条件的精确控制,以确保镍、钴和锰等阳离子的原子级混合。
本文采用了简单的一步固相法成功合成了超高镍含量的层状氧化物材料。
通过使用与目标产物具有相似层状结构的前驱体氢氧化镍,成功合成了LiNiO_(2)和LiNi_(x)Co_(y)O_(2)(x=0.85,0.9,0.95;x+y=1),其电化学性能可与共沉淀前驱体制备的高镍材料相媲美。
通过XRD和XPS测试证实了Co掺杂到LiNiO_(2)中,并抑制了高镍氧化物中的锂镍混排。
掺杂剂Co在提高高镍材料的放电容量、倍率性能和循环性能方面具有明显的优势。
一步固相法为未来制备下一代高性能超高镍锂离子正极材料提供了一种简单有效制备方法。
【总页数】15页(P1-15)【作者】王京玥;王睿;王诗琦;王立帆;詹纯【作者单位】北京科技大学冶金与生态工程学院储能科学与工程系【正文语种】中文【中图分类】TM9【相关文献】1.喷雾干燥-高温固相法合成锂离子电池正极材料Li2MnSiO4的研究2.湿化学法-高温固相法合成锂离子电池正极材料Li2FeSiO4的研究3.微波辅助固相法合成锂离子电池正极复合材料Li2FeSiO4/C4.固相法合成锂离子电池正极材料Li_2FeSiO_45.细化颗粒固相法合成锂离子电池正极材料LiNi_(0.80)Co_(0.15)Al_(0.05)O_2及其结构和电化学性能研究因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
两步固相法制备正极材料LiNio.8Co0.2O2杜柯;伍斌;胡国荣;彭忠东【期刊名称】《电池》【年(卷),期】2011(041)005【摘要】以球形Ni(OH)2、Co3 O4和LiOH· H2O为原料,采用改进的两步固相法制备正极材料LiNi0.8 Co0.2 O2.考察了预处理温度和时间对材料结构、形貌和性能的影响.优化条件为:将Ni(OH)2和Co3O4在750 ℃下预处理4h,再加入LiOH·H2O,在750℃焙烧15 h.在此条件下制备的材料为纯相α-NaFeO2型层状结构,没有杂质,电化学性能良好.在2.8～4.3 V充放电,0.1C首次放电比容量约为184 mAh/g;经过50次不同倍率的循环,0.1C放电比容量仍有164.7 mAh/g.【总页数】4页(P264-267)【作者】杜柯;伍斌;胡国荣;彭忠东【作者单位】中南大学冶金科学与工程学院,湖南长沙410083;中南大学冶金科学与工程学院,湖南长沙410083;中南大学冶金科学与工程学院,湖南长沙410083;中南大学冶金科学与工程学院,湖南长沙410083【正文语种】中文【中图分类】TM912.9【相关文献】1.两步固相碳包覆法合成Li3V2(PO4)3/C正极材料及其性能研究 [J], 张晓萍;胡勇;洪炜;刘洁群;钟胜奎2.两步法加碳制备磷酸铁锂电池正极材料研究 [J], 何玉林3.两步固相法合成LiFe1-xNbxPO4/C复合正极材料及其电化学性能 [J], 曹雁冰;罗亮;杜柯;彭忠东;胡国荣;姜锋4.简便的两步直接固相反应法制备N、Se共掺杂碳限域的NiSe纳米晶及其储钠性能 [J], 王壮壮;刘桑鑫;后启瑞;张立翠;张安萍;吴平;朱晓舒;魏少华;周益明5.两步烧结法制备碳包覆的LiFePO_4/C复合正极材料的研究 [J], 蒋英;凌虹;钟福新;程中原;靳云霞;于鹏飞;肖顺华因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
