使用 Mn3O4 八面体制备的 Si 掺杂 LiMn2O4 正极材料增强的 LiBs 电化学性能 朱甘 1、秦明泽 1、吴婷婷*、赵孟远、沈燕生、周宇、苏悦、刘云航、郭美梅、李永峰、赵洪远 * 河南科技学院机电工程学院先进材料与电化学技术研究中心,新乡 453003,中国 * 电子邮件:wtingtingwu@163.com (T. Wu),hongyuanzhao@126.com (H. Zhao) 收到:2022 年 3 月 8 日/接受:2022 年 3 月 28 日/发表:2022 年 4 月 5 日 我们提出了一种 Si 掺杂和八面体形貌的共同改性策略来提高 LiMn2O4 的电化学性能。以Mn3O4八面体为锰前驱体,SiO2纳米粒子为硅掺杂剂,采用高温固相法制备了Si掺杂的LiMn2O4样品(LiSi0.05Mn1.95O4八面体)。XRD和SEM表征结果表明,Si4+离子的引入对LiMn2O4固有的尖晶石结构没有产生实质性影响,LiSi0.05Mn1.95O4八面体呈现出相对均匀的粒径分布。在1.0C循环下,LiSi0.05Mn1.95O4八面体比未掺杂的LiMn2O4表现出更高的初始可逆容量。经过 100 次循环后,LiSi 0.05 Mn 1.95 O 4 八面体表现出更好的循环稳定性,容量保持率高达 94.7%。此外,LiSi 0.05 Mn 1.95 O 4 八面体表现出良好的倍率性能和高温循环性能。如此好的电化学性能与 Si 掺杂和八面体形貌的协同改性有很大关系。关键词:LiMn 2 O 4 ;硅掺杂;八面体形貌;Mn 3 O 4 八面体;电化学性能 1. 引言
锂离子电池自20世纪90年代开始投入实用,如今已成为手机、笔记本电脑等移动设备的电源,在人们的日常生活中不可或缺的存在。主要用作电动工具电源的圆柱形18650型电池的容量已从刚上市时的1.0Ah增加到现在的3.0Ah以上。如此高的容量是通过改进正极材料、负极材料、电解液、隔膜等零部件而实现的。要将这种锂离子电池用作电动汽车(EV)和储能系统(ESS)的电源,实现更高容量的正极材料将是关键挑战。
在新型储能器件中,水系锌离子电池(AZIBs)凭借低成本、高安全、绿色环保等显著优势成为当前的研究热点,但其正极材料的循环稳定性不尽如人意,给AZIBs的实际应用带来了很大的障碍。近年来,围绕AZIBs正极材料稳定性优化策略开展了大量系统而深入的研究。本文总结了正极材料循环稳定性衰减的因素以及通过空位、掺杂、目标修饰、组合工程等优化AZIBs正极材料稳定性的策略,并提出了相关优化策略的机理和适用的材料体系,最后提出了未来的研究方向。
与目前的替代化学方法相比,具有较低的自放电率(25 °C 时每年 < 0.5%)。 [1–4] 该系统的控制反应为 CF x + Li → LiF + C,是许多应用的主要候选材料之一,这些应用需要高能量密度,但电池无法充电,例如植入式医疗设备、军事和空间应用或其他极端环境。 [5] CF x 是一种非化学计量化合物,0.5 < x < 1.3,由于共价 CF 键的性质,表现出低电导率。 [1,6] F/C 比(x)取决于前体碳材料(如焦炭、石墨、纤维)的合成工艺和结构性质。 [6] 理想情况下,CF x 具有层状结构,其中每个碳原子与另外三个碳原子和一个氟原子结合,从而使结构的总能量最小化。[7,8]
摘要 本综述讨论了当前可充电铝电池(RAB)阳离子插层和转化型正极材料的研究现状。分析了Al 3+插层在氯铝酸离子液体和水系电解液中过渡金属氧化物、硫属化合物、MXene和普鲁士蓝类似物中的实验证据,以确定其真正的反应机理。Chevrel相硫化钼(Mo 6 S 8 )是唯一具有明确证据证明的RAB插层材料,讨论了对Mo 6 S 8中Al 3+插层机制的不同理解。对于转化型正极材料,重点讨论了金属硫属化合物的转化机理,以及氯铝酸离子液体电解质实现的独特的硫和硒的可逆氧化机理。还讨论了有机正极材料的反应机理。
西班牙马德里; albaorea@ucm.s(A.O.-S); soniica01@ucm.s(sc.-l); nalvado@uucm.s(N.-T。); palmart@ucm.s(P.-C。); silviarda@gmail.com(S.R.); egabicag@uucm.s(例如); magnendibo@sal.s(M.-E。); Sanitarias Sanitarias San Carlos(Idissc)。曼努埃尔(Manuel)。 ALVAREZLOPEZ@odachietza.-L.-L.-L.-L.-L.-L.-L.-L.-L.-L.-L.-L.-L.-L.-L.-L.-L.-L.-L.-L.-L.-L.-L.-L.-L.-L.-L.-L.-L.-L.-L.-L.-L.-L.-L.安杜。奥地利Inssbruck 6020;单元。 alberto.oc.or.org弗朗西斯科约瑟(Franciscojose)。这是一个腰带机构。); mmlorent@pdi.ucm.s(M.L。);电话。: +34-913945034(G.V.)†这些作者与高级作者同样为本文做出了贡献。
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摘要:可再生能源发电是应对能源消耗快速增长的一种有希望的解决方案。然而,可再生资源(如风能、太阳能和潮汐能)的可用性是不连续和暂时的,这对下一代大型储能装置的生产提出了新的要求。由于成本低、原材料极其丰富、安全性高和环境友好,水系可充电多价金属离子电池(AMMIB)最近引起了广泛关注。然而,一些挑战阻碍了 AMMIB 的发展,包括其电化学稳定性较窄、离子扩散动力学较差以及电极不稳定。过渡金属二硫属化物(TMD)因其独特的化学和物理性质而被广泛研究用于储能装置。层状 TMD 的宽层间距离对于离子扩散和插层来说是一种很有吸引力的特性。本综述重点介绍了 TMD 作为基于多价电荷载体(Zn 2+ 、Mg 2+ 和 Al 3+ )的水系可充电电池阴极材料的最新进展。通过本综述,重点介绍了高性能 AMMIB 的 TMD 材料的关键方面。此外,还讨论了开发改进型 TMD 的其他建议和策略,以启发新的研究方向。
◆关于研究内容Shimokawa Kohei,Tohoku大学金属材料研究所高级和进化研究部电话:022-215-2390电子邮件:Kohei.shimokawa.b7@tohoku.ac.ac.ac.ac.ac.ac.ac.jp教授,结构控制材料材料研究部,TOHOKU CORIPESS RESICATION,TOHIM RESICATION-METAR RESSICY nimr:0.02222222222内戈亚技术学院工程研究生院Frontier研究所U.Ac.JP教授电话:052-735-5189电子邮件:masanobu@nitech.ac.ac.ac.jp◆关于报告信息计划办公室公共关系团队,Tohoku大学金属材料研究所传真:022-215-2482电子邮件:pro-adm.tohoku.ac.jp计划和公共关系部,纳戈亚技术研究所电话:052-735-5647电子邮件:pr@adm.nitech.ac.ac.ac.ac.ac.ac.ac.ac.ac.ac.ac.jp公共关系部,日本科学和技术机构电话:03-5214-8404-14-32-14 33-22 .jp(关于JST业务)Oya Katsu,日本科学与技术局的未来创建研发促进部电话:03-3512-3543电子邮件:alca@jst.go.jp