高倍率LiNi0.5Mn1.5O4正极材料的制备和改性研究进展

王瑞涵, 刘蓓蓓, 卢勇, 严振华, 陈军

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离子交换与吸附 ›› 2024, Vol. 40 ›› Issue (03) : 210-226. DOI: 10.16026/j.cnki.iea.2024030210

高倍率LiNi0.5Mn1.5O4正极材料的制备和改性研究进展

  • 王瑞涵, 刘蓓蓓, 卢勇, 严振华, 陈军
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摘要

尖晶石LiNi0.5Mn1.5O4 (LNMO)具有电压平台高(4.7 V)、可逆比容量高(约140 mAh·g-1)、热稳定性好、成本低、环境友好等优点,是未来最有应用前景的高电压正极材料之一。与传统正极材料氧化锂钴(LiCoO2)和磷酸铁锂(LiFePO4)相比,LNMO可以提供分别比其高20%和30%的能量密度。然而,不同的微纳结构和组成展现出的电化学性能差异巨大,且由于电解液中有机碳酸酯溶剂的氧化和六氟磷酸锂(LiPF6)的分解,LNMO基锂离子电池在高温和含水环境下的循环稳定性和热稳定性较差。因此,有必要系统全面地总结LNMO正极的结构特点、制备方法、材料和电解液改性进展。文章首先详细讨论了LNMO正极的结构以及电子传输特性,然后着重介绍了近年来在提高LNMO基电池循环稳定性和倍率性能方面的新进展,特别是高温下的倍率性能和循环稳定性提升策略,包括材料合成、材料改性(元素掺杂、表面包覆和形貌调控等)、电解液设计3个方面,最后对LNMO正极材料未来的研究方向进行了展望。

关键词

锂离子电池 / 正极材料 / LiNi0.5Mn1.5O4 / 倍率性能 / 循环稳定性

中图分类号

TM912

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王瑞涵, 刘蓓蓓, 卢勇, 严振华, 陈军. 高倍率LiNi0.5Mn1.5O4正极材料的制备和改性研究进展. 离子交换与吸附. 2024, 40(03): 210-226 https://doi.org/10.16026/j.cnki.iea.2024030210

基金

国家自然基金(基金号22121005,22020102002,21835004,52101226)

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