锂离子电池高电压正极材料LiNi0.5Mn1.5O4的研究进展

摘要：

锂离子电池在电子产品市场起着重要作用,而应用于可持续交通领域的高能量密度和功率密度的锂离子电池仍然得到广泛的研究.为了将锂离子电池的能量密度提高至200 W·h/kg以上,以尖晶石LiNi0.5Mn1.5O4(LNMO)作为正极材料,石墨作为负极材料的电池是最有希望的方案之一.这种电池具有很多优点,即工作电压高(约4.7 V vs.Li/Li+)、可用比容量高(约135 mA·h/g)、倍率性能优异、成本相对较低.本文比较了两种空间群的LNMO(无序的Fd-3m和有序的P4332)在原子尺度的结构差异以及相应的电化学性能差异,并阐述了二者之间的关系.详细报道了LNMO在首周充放电过程(3.5～4.9V)中局部原子结构(特别是表面区域).此外,综述了LNMO的合成方法以及对其包覆和掺杂的效果.除了传统的包覆和掺杂,我们报道了用纳米尺寸的TiO2对LNMO进行表面修饰,结果表明LNMO的表面被TiO2颗粒覆盖,并且Ti离子掺杂进入到LNMO表面几纳米的区域.此外报道了表面修饰对LNMO在25℃和55℃条件下的电化学循环性能的影响.

关键词：锂离子电池、LiNi0.5Mn1.5O4、原子尺度结构、电化学性能、表面修饰

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分类号：TM911

资助基金：中科院战略先导专项XDA01020304;科技部纳米重大科学研究计划项目2013CB934002

在线出版日期：2017-09-27（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共14页

页码：841-854