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富锂层状氧化物正极材料的微观结构调控及其性能研究
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作者 高静 李瑛 +3 位作者 顾可欣 顾庆文 邱报 刘兆平 《浙江工业大学学报》 CAS 北大核心 2024年第4期355-363,共9页
通过调整富锂层状氧化物正极材料的元素组成,实现对其体相结构内的类Li_(2)MnO_(3)相晶畴分散度的调控。通过结合高功率X射线衍射和球差电镜证明了Li_(1.08)Ni_(0.225)Co_(0.225)Mn_(0.450)O_(2)材料具有高度分散的类Li 2MnO_(3)相晶畴... 通过调整富锂层状氧化物正极材料的元素组成,实现对其体相结构内的类Li_(2)MnO_(3)相晶畴分散度的调控。通过结合高功率X射线衍射和球差电镜证明了Li_(1.08)Ni_(0.225)Co_(0.225)Mn_(0.450)O_(2)材料具有高度分散的类Li 2MnO_(3)相晶畴,同时原位微分电化学质谱测试证明了具有高度分散的类Li_(2)MnO_(3)相晶畴的富锂层状氧化物正极材料可以成功抑制晶格氧的释放。电化学测试表明:微观结构的调控虽然可以提高材料的首次库伦效率和平均放电电压,但同时也降低了晶格氧的活性,减少了放电比容量。在循环过程中晶格氧稳定性的提高减轻了结构的退化程度,富锂层状氧化物正极材料表现出更优异的循环稳定性和更缓慢的电压衰减。此外,晶格氧稳定性的提高还改善了材料的热稳定性。 展开更多
关键词 富锂层状氧化物正极材料 微观结构 氧释放 热稳定性
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不同位点的元素掺杂改性对钠离子电池层状氧化物正极材料性能的影响
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作者 王乙林 余雪 +1 位作者 王玉珏 赵虔 《中国科技期刊数据库 工业A》 2024年第7期0099-0102,共4页
近年来,为了缓解锂离子电池快速发展造成的锂资源日益枯竭及成本上涨的问题,低成本的钠离子电池成为了被广泛关注的热点。而正极材料作为主要的能量和功率的输出,在很大程度上决定了钠离子电池的电化学性能和成本。层状氧化物是目前最... 近年来,为了缓解锂离子电池快速发展造成的锂资源日益枯竭及成本上涨的问题,低成本的钠离子电池成为了被广泛关注的热点。而正极材料作为主要的能量和功率的输出,在很大程度上决定了钠离子电池的电化学性能和成本。层状氧化物是目前最具潜力的钠离子电池正极材料之一,具有较高的理论容量且合成方法简单。然而其电化学过程的不可逆相变、空气敏感性高和较差的界面稳定性等诸多问题制约了钠离子电池商业化的进展。而元素掺杂作为一种有效地改性手段被广泛应用于层状氧化物的性能改善。本工作首先对钠离子电池层状氧化物结构进行了介绍,然后从掺杂位点角度对目前利用元素掺杂手段改性的钠离子电池层状氧化物材料相关研究成果进行总结,说明元素掺杂这一改性方法需要综合考虑元素自身物化性质、不同元素的协同作用和不同掺杂位点的作用,为钠离子电池层状氧化物的元素掺杂改性研究提供新的思路。 展开更多
关键词 钠离子电池 层状氧化物正极材料 元素掺杂 掺杂位点
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层状氧化物正极材料晶体结构与储钠性能探究
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作者 黄华文 范珊珊 《广东化工》 CAS 2023年第21期1-4,共4页
钠离子电池因成本低和出色的低温性能,近年来被广泛关注且推到了应用市场端。层状氧化物正极材料由于具有较高的能量密度和较成熟的制备工艺而占据钠离子电池正极材料的主导地位。然而,层状氧化物残碱高,稳定性差,在长循环过程中易引发... 钠离子电池因成本低和出色的低温性能,近年来被广泛关注且推到了应用市场端。层状氧化物正极材料由于具有较高的能量密度和较成熟的制备工艺而占据钠离子电池正极材料的主导地位。然而,层状氧化物残碱高,稳定性差,在长循环过程中易引发电解液氧化分解而导致电芯产气,限制了软包钠离子电池的应用。本文对比了多种单晶层状氧化物和多晶层状氧化物的特性和电化学性能,结果表明单晶结构的层状氧化物具有更加出色的循环稳定性,可以有效抑制电芯产气,为正极材料开发提供了指导。 展开更多
关键词 钠离子电池 层状氧化物正极 单晶结构 多晶结构 电芯产气
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层状氧化物正极材料在钠离子电池中的应用研究 被引量:1
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作者 李现红 吕浩然 +3 位作者 祝青凯 宋然 王凯 马建平 《电池工业》 CAS 2023年第4期186-190,共5页
钠离子电池与锂离子电池工作原理相似,相比锂离子电池,钠离子电池具有高低温性能好、安全性高等优点,具有潜在优势。因此,钠离子电池成为目前新型电池储能技术领域的研究热点。文中介绍了多种钠离子电池用正极材料的优劣势,从材料的关... 钠离子电池与锂离子电池工作原理相似,相比锂离子电池,钠离子电池具有高低温性能好、安全性高等优点,具有潜在优势。因此,钠离子电池成为目前新型电池储能技术领域的研究热点。文中介绍了多种钠离子电池用正极材料的优劣势,从材料的关键指标、加工性能及化成工艺重点等方面研究了层状氧化物正极材料在钠离子电池中的应用。基于钠离子电池的开发过程及电性能测试结果,对钠离子电池的正极材料及开发提出了改善建议。 展开更多
关键词 钠离子电池 层状氧化物正极材料 化成工艺 电性能
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三元层状正极材料中位错演变的电子显微分析 被引量:1
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作者 韩笑 闫鹏飞 隋曼龄 《电子显微学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期1-10,共10页
锂电池层状过渡金属氧化物正极材料在循环过程中发生的体相衰退备受关注,但对其发生衰退的机理仍缺乏深度的理解。位错作为一种常见线缺陷普遍存在于原始和循环后的层状正极材料中,对材料的循环稳定性以及其它缺陷的产生(比如裂纹等)有... 锂电池层状过渡金属氧化物正极材料在循环过程中发生的体相衰退备受关注,但对其发生衰退的机理仍缺乏深度的理解。位错作为一种常见线缺陷普遍存在于原始和循环后的层状正极材料中,对材料的循环稳定性以及其它缺陷的产生(比如裂纹等)有重要影响,因而也对层状正极材料的电化学性能有重要影响。基于此,本文通过先进透射电子显微镜,从原子尺度揭示了层状正极材料中常见的三种不同类型位错(003)刃位错、(102)刃位错和(003)螺位错的原始构型及其在充放电循环后的演变。作者发现(003)刃位错的位错核在循环后会发生明显的晶格重构,而(102)刃位错和(003)螺位错具有稳定的位错核结构。电镜观察的统计结果表明(003)和(102)刃位错均可诱发裂纹产生。然而,(003)刃位错区域发生的重构,一方面会阻碍锂离子的扩散,影响其电化学性能;另一方面可以有效地钉扎位错滑移和裂纹形核,对材料的稳定性有积极的作用。研究结果有助于深入理解位错等缺陷对锂离子存储与迁移,以及正极材料稳定性的影响,对电池材料中的缺陷进行精准调控可以进一步改善其综合性能。 展开更多
关键词 锂离子电池 三元层状氧化物正极 透射电子显微镜 位错 晶格
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ZrO_(2)包覆对层状氧化物正极材料储钠性能的改善 被引量:2
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作者 孙阳 王红 +5 位作者 车海英 廖小珍 李林森 崔桂嘉 杨为民 马紫峰 《过程工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第1期72-78,共7页
层状氧化物正极材料具有良好的结构稳定性和较高的充放电比容量,是一类理想的钠离子电池正极材料。本工作研究了层状氧化物正极材料NaNi_(1/3)Fe_(1/3)Mn_(1/3)O_(2)表面修饰对其电化学性能的影响,采用固相球磨法在正极材料表面包覆一... 层状氧化物正极材料具有良好的结构稳定性和较高的充放电比容量,是一类理想的钠离子电池正极材料。本工作研究了层状氧化物正极材料NaNi_(1/3)Fe_(1/3)Mn_(1/3)O_(2)表面修饰对其电化学性能的影响,采用固相球磨法在正极材料表面包覆一层纳米ZrO_(2),采用形貌、结构、电化学方法等研究了包覆后性能改进机理。研究结果表明,ZrO_(2)在NaNi_(1/3)Fe_(1/3)Mn_(1/3)O_(2)表面形成一层惰性保护层,有效隔开了电解液与正极材料的接触,缓解了电解液的分解速度,抑制了金属离子的溶出速度,从而显著改善了电池的循环性能以及高温性能。在ZrO_(2)包覆修饰后,55℃下正极材料相比于未包覆的正极材料有明显提升,100次循环后容量保持率达到83.6%,高于未包覆的75.2%。此外,包覆后的NaNi_(1/3)Fe_(1/3)Mn_(1/3)O_(2)正极材料在空气环境存储后,稳定性得到明显提高。 展开更多
关键词 钠离子电池 层状氧化物正极材料 ZrO_(2)包覆 高温性能 空气稳定性
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Bi掺杂O3型NaNi_(0.5)Mn_(0.5)O_(2)钠离子电池层状正极材料的制备与储钠性能
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作者 仇健 盛子墨 +1 位作者 马乾乾 袁涛 《有色金属材料与工程》 CAS 2024年第1期16-25,共10页
O3型NaNi_(0.5)Mn_(0.5)O_(2)拥有高理论比容量且易于制备,是商业钠离子(Na+)电池的首选正极材料之一,但其循环稳定性仍面临挑战。利用Bi对NaNi_(0.5)Mn_(0.5)O_(2)进行改性。研究发现,Bi的引入可以在晶粒生长过程中通过调节表面能实现... O3型NaNi_(0.5)Mn_(0.5)O_(2)拥有高理论比容量且易于制备,是商业钠离子(Na+)电池的首选正极材料之一,但其循环稳定性仍面临挑战。利用Bi对NaNi_(0.5)Mn_(0.5)O_(2)进行改性。研究发现,Bi的引入可以在晶粒生长过程中通过调节表面能实现晶粒细化,并且Bi的掺杂增加了层状正极材料的晶胞参数,为Na+提供了宽的扩散通道,提高了Na+的扩散能力,优化了Na^(+)在脱嵌过程中的可逆性。改性后的NaNi_(0.495)Mn_(0.5)Bi_(0.005)O_(2)实现了在2.0~4.0 V的电势区间内0.2 C倍率下的可逆容量为138.1 mAh/g,在5 C倍率下循环100圈后容量保持率可以达到97%。 展开更多
关键词 钠离子电池 层状氧化物正极 O3-NaNi_(0.5)Mn_(0.5)O_(2) Bi掺杂
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ZrO2包覆的层状富锂正极材料0.6Li[Li(1/3)Mn(2/3)]O2·0.4LiNi(5/12)Mn(5/12)Co(1/6)O2的电化学性能 被引量:4
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作者 黄继春 梅琳 +3 位作者 马峥 朱贤雨 全景宾 李德成 《无机化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2017年第7期1236-1242,共7页
采用喷雾干燥法合成了富锂层状氧化物正极材料0.6Li[Li_(1/3)Mn_(2/3)]O2·0.4LiNi_(5/12)Mn_(5/12)Co_(1/6)O_2(简称LNMCO),并使用Zr(CH3COO)4进行ZrO_2的包覆改性。TEM测试结果显示纳米级的ZrO_2颗粒附着在LNMCO的表面。包覆质量... 采用喷雾干燥法合成了富锂层状氧化物正极材料0.6Li[Li_(1/3)Mn_(2/3)]O2·0.4LiNi_(5/12)Mn_(5/12)Co_(1/6)O_2(简称LNMCO),并使用Zr(CH3COO)4进行ZrO_2的包覆改性。TEM测试结果显示纳米级的ZrO_2颗粒附着在LNMCO的表面。包覆质量分数为1.5%的ZrO_2包覆样品的首圈库伦效率和放电比容量有着显著提升,在室温下其首圈库伦效率和放电比容量(电流密度:20 m A·g-1,电压:2.0~4.8 V)分别为87.2%,279.3 m Ah·g-1,而原样则为75.1%,224.1 m Ah·g-1,循环100圈之后,1.5%ZrO_2包覆样品的放电比容量为248.3 m Ah·g-1,容量保持率为88.9%,高于原样的195.9 m Ah·g-1和87.4%。 展开更多
关键词 锂离子电池 正极材料 富锂层状氧化物正极 氧化锆包覆
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Fe/W共掺杂对LiNiO_(2)正极材料结构和电化学性能的影响
9
作者 刘小九 李东林 +3 位作者 任旭强 高建行 张龙 陆继承 《功能材料》 CAS CSCD 北大核心 2023年第5期5192-5197,5209,共7页
通过溶胶-凝胶法合成了铁、钨共同掺杂的镍酸锂正极材料(LiNi_(0.97)Fe_(0.02)W_(0.01)O_(2)),研究了双阳离子掺杂对镍酸锂正极材料电化学性能的影响。结果表明,铁、钨共同掺杂可以显著降低镍酸锂的阳离子混排,抑制H2到H3的相变,提高循... 通过溶胶-凝胶法合成了铁、钨共同掺杂的镍酸锂正极材料(LiNi_(0.97)Fe_(0.02)W_(0.01)O_(2)),研究了双阳离子掺杂对镍酸锂正极材料电化学性能的影响。结果表明,铁、钨共同掺杂可以显著降低镍酸锂的阳离子混排,抑制H2到H3的相变,提高循环稳定性并且降低电压平台的衰减。在200 mA/g的电流密度下,LiNi_(0.97)Fe_(0.02)W_(0.01)O_(2)材料循环100次后容量保持率为88.1%,而LiNiO_(2)材料容量保持率仅为62.9%。此外,LiNi_(0.97)Fe_(0.02)W_(0.01)O_(2)材料也具有更加优异的倍率性能(4000 mA/g的电流密度下放电比容量126.3 mAh/g)。因此,Fe/W共掺杂有利于提高无钴高镍层状氧化物正极材料的电化学性能。 展开更多
关键词 锂离子电池 无钴层状氧化物正极材料 双阳离子掺杂 电化学性能
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Li^(+)掺杂提升高钠P2-Na_(0.85)Mn_(2/3)Ni_(1/3)O_(2)正极材料的电化学性能 被引量:1
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作者 曹博 王辉 +1 位作者 吕鑫 王娟 《功能材料》 CAS CSCD 北大核心 2022年第6期6230-6236,共7页
P2型层状氧化物正极材料在充放电过程中容易产生Na^(+)/空位有序性和P2到O2/OP4相位转变,导致多个充放电平台。低钠P2型层状氧化物在深度脱钠时容易造成材料结构不稳定,限制了可逆容量。这些缺陷造成P2型层状氧化物正极材料倍率性差和... P2型层状氧化物正极材料在充放电过程中容易产生Na^(+)/空位有序性和P2到O2/OP4相位转变,导致多个充放电平台。低钠P2型层状氧化物在深度脱钠时容易造成材料结构不稳定,限制了可逆容量。这些缺陷造成P2型层状氧化物正极材料倍率性差和容量快速衰减。为了抑制Na^(+)/空位有序性和相位转变,采用溶剂热法结合Li^(+)掺杂(0,0.05%,0.1%,0.15%摩尔分数)制备出了无多个电压平台和无相位转变的P2型Na_(0.85)Mn_(0.6)Ni_(0.3)Li_(01)O_(2)(NMNL-0.1)层状氧化物正极材料。NMNL-0.1正极材料在2 C电流密度下进行200次循环后的容量保持率为83%,而未掺杂锂的P2型Na_(0.85)Mn_(2/3)Ni_(1/3)O_(2)(NMN)样品的容量保持率为30%。在20 C电流密度下NMNL-0.1正极材料的放电比容量为62.5 mAh·g^(-1)。循环伏安曲线(CV)和电化学阻抗谱(EIS)结果表明,掺杂Li后的NMNL-0.1正极材料充放电曲线平滑且Na^(+)扩散率提高。 展开更多
关键词 钠离子电池 层状氧化物正极材料 Li掺杂 循环稳定性
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锂离子电池无钴高镍正极的研究进展 被引量:1
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作者 彭展鹏 刘兆国 郭少华 《科学通报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第23期3354-3366,共13页
近年来,电动汽车等行业的迅速发展大大提高了锂离子电池的需求量,钴作为目前商业化锂离子电池中不可或缺的组成成分,其需求也大幅提升.但是,钴资源有限、供应渠道单一的现况使得其价格飞速增长,电池的成本显著提高.此外,目前商用电池体... 近年来,电动汽车等行业的迅速发展大大提高了锂离子电池的需求量,钴作为目前商业化锂离子电池中不可或缺的组成成分,其需求也大幅提升.但是,钴资源有限、供应渠道单一的现况使得其价格飞速增长,电池的成本显著提高.此外,目前商用电池体系越来越无法满足交通运输、便携移动等领域的快速发展对电池单位能量密度成本提出的更高要求.因此,高容量、低成本的无钴高镍正极材料体系受到研究者的广泛关注,本文将从镍酸锂(LiNiO_(2))正极材料的性质出发,阐明钴元素在高镍正极材料中的作用,系统总结近期无钴高镍正极材料相关研究的主要策略与进展,最后整理归纳无钴高镍正极当前的挑战并展望了未来发展方向. 展开更多
关键词 锂离子电池 无钴 高镍 层状氧化物正极
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合成条件对锂离子电池正极材料性能的影响
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作者 李航 王莉 +3 位作者 宋有志 张稚国 杜爱民 何向明 《化学进展》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2024年第9期1304-1315,共12页
层状过渡金属氧化物正极材料(LiTMO_(2))因其高理论比容量,是高比能量锂离子电池广泛应用的一类正极材料。然而,LiTMO_(2)在脱嵌锂过程中存在的化学-机械协同作用导致电池的循环失效问题突出,阻碍了其进一步发展。研究人员对此失效行为... 层状过渡金属氧化物正极材料(LiTMO_(2))因其高理论比容量,是高比能量锂离子电池广泛应用的一类正极材料。然而,LiTMO_(2)在脱嵌锂过程中存在的化学-机械协同作用导致电池的循环失效问题突出,阻碍了其进一步发展。研究人员对此失效行为开展了大量研究,并提出掺杂、包覆、表面及晶界改性等各种正极材料改性策略,但是合成过程中形成的晶格缺陷和异质结构往往对此失效行为具有重要影响。因此,深入了解合成过程中各种控制因素对材料结构的影响很有必要。本文旨在阐明合成过程中前驱体、锂盐、烧结温度、保温时间和烧结气氛等因素对LiTMO_(2)材料结构的影响效果及机理,以期为研究者优化合成获得高性能LiTMO_(2)材料提供参考和依据。 展开更多
关键词 锂离子电池 层状氧化物正极材料 合成 结构 性能
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不同铝源Al_2O_3包覆Li_(1.15)Ni_(0.17)Co_(0.11)Mn_(0.57)O_2电化学性能研究 被引量:2
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作者 张莉莉 陈静娟 项宏发 《电源技术》 CAS CSCD 北大核心 2016年第11期2115-2117,2176,共4页
分别采用硝酸铝[Al(NO_3)_3]、异丙醇铝(C_9H_(21)AlO_3)及纳米氧化铝(nano-Al_2O_3)为原料,通过不同方法对富锂层状氧化物正极材料Li_(1.15)Ni_(0.17)Co_(0.11)Mn_(0.57)O_2进行包覆改性,研究了不同铝源为原材料进行Al_2O_3包覆对Li_(1... 分别采用硝酸铝[Al(NO_3)_3]、异丙醇铝(C_9H_(21)AlO_3)及纳米氧化铝(nano-Al_2O_3)为原料,通过不同方法对富锂层状氧化物正极材料Li_(1.15)Ni_(0.17)Co_(0.11)Mn_(0.57)O_2进行包覆改性,研究了不同铝源为原材料进行Al_2O_3包覆对Li_(1.15)Ni_(0.17)Co_(0.11)Mn_(0.57)O_2的结构和电化学性能的影响。采用X射线衍射光谱法(XRD)、扫描电子显微镜法(SEM)及电化学测试等方法来表征包覆前后Li_(1.15)Ni_(0.17)Co_(0.11)Mn_(0.57)O_2材料的表面形貌和电化学性能。研究结果表明,Al(NO_3)_3为铝源的包覆提高了电池的首次比容量、循环性能及倍率性能,以C_9H_(21)AlO_3为铝源的包覆层对电池的循环性能有比较好的提升。 展开更多
关键词 锂离子电池 富锂层状氧化物正极材料 AL2O3 包覆
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Effects of synthesis conditions on layered Li[Ni_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)]O_2 positive-electrode via hydroxide co-precipitation method for lithium-ion batteries 被引量:7
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作者 胡传跃 郭军 +2 位作者 杜勇 徐洪辉 贺跃辉 《Transactions of Nonferrous Metals Society of China》 SCIE EI CAS CSCD 2011年第1期114-120,共7页
Layered Li[Ni1/3Co1/3Mn1/3]O2 was synthesized with complex metal hydroxide precursors that were prepared by a co-precipitation method.The influence of coordination between ammonia and transition-metal cations on the s... Layered Li[Ni1/3Co1/3Mn1/3]O2 was synthesized with complex metal hydroxide precursors that were prepared by a co-precipitation method.The influence of coordination between ammonia and transition-metal cations on the structural and electrochemical properties of the Li[Ni1/3Co1/3Mn1/3]O2 materials was studied.It is found that when the molar ratio of ammonia to total transition-metal cations is 2.7:1,uniform particle size distribution of the complex metal hydroxide is observed via scanning electron microscopy.The average particle size of Li[Ni1/3Co1/3Mn1/3]O2 materials was measured to be about 500 nm,and the tap-density was measured to be approximately 2.37 g/cm3,which is comparable with that of commercialized LiCoO2.XRD analysis indicates that the presently synthesized Li[Ni1/3Co1/3Mn1/3]O2 has a hexagonal layered-structure.The initial discharge capacity of the Li[Ni1/3Co1/3Mn1/3]O2 positive-electrode material is determined to be 181.5 mA·h/g using a Li/Li[Ni1/3Co1/3Mn1/3]O2 cell operated at 0.1C in the voltage range of 2.8-4.5 V.The discharge capacity at the 50th cycle at 0.5C is 170.6 mA·h/g. 展开更多
关键词 layered structure coordination effect hydroxide co-precipitation cathode material lithium ion batteries
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Layer-Structured Ti Doped O3-Na1-xCr1-xTixO2(x=0,0.03,0.05)with Excellent Electrochemical Performance as Cathode Materials for Sodium Ion Batteries
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作者 Yu Shao Zhong-feng Tang +1 位作者 Jia-ying Liao Chun-hua Chen 《Chinese Journal of Chemical Physics》 SCIE CAS CSCD 2018年第5期673-676,735,736,共6页
Layer-structured O3 type cathode materials Na1-xCr1-xTixO2(x=0,0.03,0.05)are fabri-cated by a thermo-polymerization method.The structures and morphologies are characterized by X-ray diffraction(XRD)and scanning electr... Layer-structured O3 type cathode materials Na1-xCr1-xTixO2(x=0,0.03,0.05)are fabri-cated by a thermo-polymerization method.The structures and morphologies are characterized by X-ray diffraction(XRD)and scanning electron microscopy(SEM)respectively.It has been found that the appropriate Ti doping effectively leads to the formation of uniform morphology.As a cathode,the x=0.03 sample delivers a quite high discharge capacity of 110 mAh/g at 32 C in the voltage range from 2.0 V to 3.6 V(vs.Na/Na+)and with a capac-ity retention of 96%after 100 cycles at 0.2 C.The Na//Na0:97Cr0.97Ti0.03O2 cell exhibits very high coulombic efficiency(above 96%).All these results suggest that Na0:97Cr0.97Ti0.03O2 is very promising for high-rate sodium ion batteries. 展开更多
关键词 Sodium chromium oxide Doping Sodium ion battery Layered oxide CATHODE
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Enhancing Na^(+) diffusion dynamics and structural stability of O3-NaMn_(0.5)Ni_(0.5)O_(2)cathode by Sc and Zn dual-substitution
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作者 Bin-bin WANG Yi-ming FENG +8 位作者 Xin LUO Qun HUANG Zi-xing HOU Ya-qin WU Peng-yu WANG Yu-yang QI Qing-fei MENG Wei-feng WEI Liang-jun ZHOU 《Transactions of Nonferrous Metals Society of China》 SCIE EI CAS 2024年第10期3344-3357,共14页
Sc and Zn were introduced into O3-NaMn_(0.5)Ni_(0.5)O_(2)(NaMN)using the combination of solution combustion and solid-state method.The effect of Sc and Zn dual-substitution on Na^(+) diffusion dynamics and structural ... Sc and Zn were introduced into O3-NaMn_(0.5)Ni_(0.5)O_(2)(NaMN)using the combination of solution combustion and solid-state method.The effect of Sc and Zn dual-substitution on Na^(+) diffusion dynamics and structural stability of NaMN was investigated.The physicochemical characterizations suggest that the introduction of Sc and Zn broaden Na^(+) diffusion channels and weaken the Na—O bonds,thereby facilitating the diffusion of sodium ions.Simulations indicate that the Sc and Zn dual-substitution decreases the diffusion barrier of Na-ions and improves the conductivity of the material.The dual-substituted NaMn_(0.5)Ni_(0.4)Sc_(0.04)Zn_(0.04)O_(2)(Na MNSZ44)cathode delivers impressive cycle stability with capacity retention of 71.2%after 200 cycles at 1C and 54.8%after 400 cycles at 5C.Additionally,the full cell paired with hard carbon anode exhibits a remarkable long-term cycling stability,showing capacity retention of 64.1%after 250 cycles at 1C.These results demonstrate that Sc and Zn dual-substitution is an effective strategy to improve the Na^(+) diffusion dynamics and structural stability of NaMN. 展开更多
关键词 layered oxide cathode Sc and Zn dual-substitution structural stability Na^(+)diffusion dynamics
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A durable P2-type layered oxide cathode with superior low-temperature performance for sodium-ion batteries 被引量:3
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作者 Yong Li Yufeng Zhao +6 位作者 Xiaochen Feng Xuan Wang Qinhao Shi Jing Wang Juan Wang Jiujun Zhang Yanglong Hou 《Science China Materials》 SCIE EI CAS CSCD 2022年第2期328-336,共9页
To power large-scale energy storage systems,sodium-ion batteries(SIBs)must have not only high-energy density but also high performance under a low-temperature(LT)environment.P2-type manganese oxides with high specific... To power large-scale energy storage systems,sodium-ion batteries(SIBs)must have not only high-energy density but also high performance under a low-temperature(LT)environment.P2-type manganese oxides with high specific capacity are promising cathode candidates for SIBs,but their LT applications are limitedly explored.We proposed a P2-type Na_(0.67)Ni_(0.1)Co_(0.1)Mn_(0.8)O_(2) material with outstanding LT performance prepared through reasonable structure modulation.The material offers an excellent Na^(+) diffusion coefficient(approximately 10^(−9)-10^(−7.5) cm^(2) s^(−1))at−20℃,a superior LT discharge capacity of 147.4 mA h g^(−1) in the Na half-cell system,and outstanding LT full cell performance(energy density of 358.3 W h kg^(−1)).Various characterisations and density function theory calculations results show that the solid solution reaction and pseudocapacitive feature promote the diffusion and desolvation of Na+from the bulk electrode to interface,finally achieving superior electrochemical performance at LT. 展开更多
关键词 sodium-ion batteries P2-type layered oxides low temperature structure modulation pseudocapacitive feature
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