高性能锂离子电池电极材料的设计与制备
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- 论文作者：张卫新 ; 李昇 ; 夏青 ; 李文明 ; 杨则恒
- 年：2016
- 作者机构：合肥工业大学化学与化工学院;
- 论文关键词：锂离子电池 ; 能量密度 ; 电极材料 ; 设计与制备
- 会议召开时间：2016-10-21
- 会议录名称：第三届全国储能科学与技术大会摘要集
- 英文会议录名称：Proceedings of the 3rd China Conference on Energy Storage Science and Technology
- 语种：中文
- 分类号：TM912
- 学会代码：ZGHG
- 会议名称：第三届全国储能科学与技术大会
- 会议地点：中国广东深圳
- 主办单位：中国化工学会储能工程专业委员会
- 学会名称：中国化工学会
- 页数：1
- 文件大小：210k
- 原文格式：O
- 会议级别：全国
摘要
以新能源汽车和电网蓄能为重大应用需求的下一代锂离子电池,在满足安全、环保、成本、寿命等基本条件下,要求具有更高的能量密度和快速充放电能力。提高电池的能量密度可以通过提高电极材料的比容量和工作电压来实现,这就需要在电极材料设计与制备方面有进一步的突破。一维微纳结构锂离子电池电极材料因具有较小的径向离子扩散路径与良好的轴向电子传输能力,引起了研究人员的高度关注。形貌均匀一致的微纳结构电极材料能够保持一致的充放电状态,同时一维微纳结构能够很好地缓冲锂离子在嵌入和脱出过程中引起的结构应变,因而具有优异的电化学性能。但是,制备一维微纳结构锂离子电池电极材料仍然存在着较大的挑战。我们设计了一种新颖的乙醇/水混合溶剂共沉淀反应体系,于室温下首先制备出一维锰基电极材料的草酸盐前驱物,结合后续的程序控温煅烧处理,成功地制备出一系列具有均匀形貌的一维锰基电极材料,如三元、高电位镍锰、富锂锰基等正极材料,并通过调节乙醇/水的体积比对产物的长径比进行了调控与优化。研究发现,与常规在水溶液中进行反应不同,乙醇的加入减小了反应体系的介电常数,不仅提高了晶体成核动力学速率,而且改变了溶液中不同金属离子与溶剂之间结合力的相对大小。该方法工艺简单,操作方便,反应的溶剂可以回收再利用,绿色环保,且易于实现产业化。
引文
[1]Guo Ma,Sheng Li,Weixin Zhang*,Zeheng Yang,et a/.A general and mild approach to controllable preparation of manganese-based micro-and nanostructured bars for high performance lithium-ion batteries.Angew.Chem.Int.Ed.2016,55:3667-3671.
[2]Yingmeng Zhang,Weixin Zhang*,Zeheng Yang,Heyun Gu,et al.Self-sustained cycle of hydrolysis and etching at solution/solid interfaces:a general strategy to prepare metal oxide micro-/nanostructured arrays for high-performance electrodes.Angew.Chem.Int.Ed.2015,54:3932-3936.
[3]Weixin Zhang*,Guo Ma,Heyun Gu,Zeheng Yang,et al.A new lithium-ion battery:CuO nanorod array anode versus spinel LiNio.5Mm.5O4 cathode.J.Power Sources 2015,273:561-565.
[4]Zeheng Yang,Jianbo Lu,Doucheng Bian,Weixin Zhang*,et al.Stepwise co-precipitation to synthesize LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2 onedimensional hierarchical structure for lithium ion batteries.J.Power Sources 2014,272:144-151.
[5]Weixin Zhang*,Yingmeng Zhang,Zeheng Yang,et al.In-situ design and construction of lithium-ion battery electrodes on metal substrates with enhanced performances:A brief review.Chin.J.Chem.Eng.2016,24:48-52.
[2]Yingmeng Zhang,Weixin Zhang*,Zeheng Yang,Heyun Gu,et al.Self-sustained cycle of hydrolysis and etching at solution/solid interfaces:a general strategy to prepare metal oxide micro-/nanostructured arrays for high-performance electrodes.Angew.Chem.Int.Ed.2015,54:3932-3936.
[3]Weixin Zhang*,Guo Ma,Heyun Gu,Zeheng Yang,et al.A new lithium-ion battery:CuO nanorod array anode versus spinel LiNio.5Mm.5O4 cathode.J.Power Sources 2015,273:561-565.
[4]Zeheng Yang,Jianbo Lu,Doucheng Bian,Weixin Zhang*,et al.Stepwise co-precipitation to synthesize LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2 onedimensional hierarchical structure for lithium ion batteries.J.Power Sources 2014,272:144-151.
[5]Weixin Zhang*,Yingmeng Zhang,Zeheng Yang,et al.In-situ design and construction of lithium-ion battery electrodes on metal substrates with enhanced performances:A brief review.Chin.J.Chem.Eng.2016,24:48-52.