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Cu和Mg协同取代抑制钠离子电池正极材料P2-Na_(2/3)Ni_(1/3)Mn_(2/3)O_(2)的P2-O_(2)相变

无机材料学报 2025年第2期40卷 184-195,I0001-I0003页

作者：朱志杰申明远吴涛李文翠大连理工大学化工学院大连116024

研究钠离子电池(SIBs)对开发新能源和新储能方式具有重要意义。P2型层状氧化物Na_(2/3)Ni_(1/3)Mn_(2/3)O_(2)正极材料具有容量和工作电压较高的优点,但在高电压下发生的P2-O2不可逆相变会导致体积急剧变化,容量迅速衰减。针对这个问题... 详细信息

研究钠离子电池(SIBs)对开发新能源和新储能方式具有重要意义。P2型层状氧化物Na_(2/3)Ni_(1/3)Mn_(2/3)O_(2)正极材料具有容量和工作电压较高的优点,但在高电压下发生的P2-O2不可逆相变会导致体积急剧变化,容量迅速衰减。针对这个问题,本研究采用Cu和Mg协同取代的策略,通过固相反应法合成了P2-Na_(0.67)Ni_(0.18)Cu_(0.10)Mg_(0.05)Mn_(0.67)O_(2)(NCMM-10-05)正极材料。结果表明,掺入Cu和Mg有效抑制了P2-O2相变,转而形成了可逆程度更高的OP4相,提高了材料结构的可逆稳定性,且电化学性能得到了显著提升。在2.00~4.35 V(***^(+)/Na)电压窗口内NCMM-10-05初始放电容量为113mAh·g^(-1),在8C(1C=100 mA·g^(-1))电流密度下仍有64.1 mAh·g^(-1)的可逆容量,在1C电流密度下循环200圈后容量保持率可以达到88.9%。本研究探讨了Cu和Mg协同取代对P2型层状氧化物结构与电化学性能的影响,并通过原位X射线衍射(XRD)分析与密度泛函理论(DFT)计算进一步探究了Cu、Mg元素在结构演变中的具体作用,为合理设计具备Na+快速传输能力和高稳定性的SIBs正极材料提供了参考。

关键词：钠离子电池正极材料 P2型层状氧化物协同取代

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基于不同储能机制水系锌离子电池正极材料的改性与展望

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精细化工 2025年第1期42卷 48-61页

作者：燕静璇张宁霜李世友王梦雅李小华甘肃省低碳能源化工实验室甘肃兰州730050 兰州理工大学石油化工学院甘肃兰州730050

目前,水系锌离子电池(AZIBs)的正极材料已取得了许多引人瞩目的突破,但普遍存在结构稳定性差、易溶解、材料骨架间存在严重的静电相互作用和导电性差等亟待解决的问题,需要进一步地研究和取得关键性技术的支持。MnO_(2)作为AZIBs正极材... 详细信息

目前,水系锌离子电池(AZIBs)的正极材料已取得了许多引人瞩目的突破,但普遍存在结构稳定性差、易溶解、材料骨架间存在严重的静电相互作用和导电性差等亟待解决的问题,需要进一步地研究和取得关键性技术的支持。MnO_(2)作为AZIBs正极材料的储能机制较其他材料复杂且一直存在争议,是限制Zn//MnO_(2)电池应用的主要因素。该文总结了最新MnO_(2)基正极材料的特征和储能机制,回顾了MnO_(2)基正极材料的基本问题和对应原因,探讨了最近研究中的优化策略。最后,基于MnO_(2)在不同储能机制中存在的问题,结合最新研究进展,提出了一系列推动Zn//MnO_(2)电池商业化的关键性挑战,对AZIBs未来的研究趋势进行了展望。

关键词：水系锌离子电池二氧化锰正极材料储能机制优化策略

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用于高性能水系锌离子电池正极材料的富1T-MoS_(2)纳米薄片的制备及性能

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无机化学学报 2025年第4期41卷 675-682页

作者：樊鹏阳樊姗戴勤进郑晓英董伟王梦雪黄小潇张永齐齐哈尔大学材料科学与工程学院齐齐哈尔106000 哈尔滨工业大学材料科学与工程学院哈尔滨150080

通过一步水热法成功制备了一种水系锌离子电池正极材料——富1T相的MoS_(2)(1T'-MoS_(2))。表征结果与密度泛函理论(DFT)模拟计算表明,1T'-MoS_(2)的电导率明显高于2H-MoS_(2),并且含有丰富的硫缺陷。这有助于大幅提升离子扩散... 详细信息

通过一步水热法成功制备了一种水系锌离子电池正极材料——富1T相的MoS_(2)(1T'-MoS_(2))。表征结果与密度泛函理论(DFT)模拟计算表明,1T'-MoS_(2)的电导率明显高于2H-MoS_(2),并且含有丰富的硫缺陷。这有助于大幅提升离子扩散速率和电荷转移速率,优化材料的电化学和动力学性能。因此,采用1T'-MoS_(2)组装的电池在0.1 A·g^(-1)的电流密度下,首次放电容量高达202 mAh·g^(-1)。此外,在大电流密度下(1 A·g^(-1)),其经过500次恒电流充放电循环后,电池的容量保持率为92%,显示出较高的容量和长循环稳定性。

关键词：水系锌离子电池 1T-MoS_(2) 硫缺陷正极材料

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铁基普鲁士蓝类似物钠离子电池正极材料研究进展

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储能科学与技术 2025年第2期14卷 525-543页

作者：张李帅张艺菲马伊扬赵思博刘洪全石盛庭钟艳君四川大学化学工程学院教育部磷资源综合利用与清洁加工工程研究中心四川成都610065

锂资源紧缺推动了钠离子电池的研究热潮,普鲁士蓝类似物(PBAs)因具有低成本、快速离子传输、结构稳定和环境友好等优势,成为钠离子电池正极材料的热门选择。特别是铁基普鲁士蓝类似物(Fe-PBAs),因铁资源丰富,工业化应用前景十分广阔。... 详细信息

锂资源紧缺推动了钠离子电池的研究热潮,普鲁士蓝类似物(PBAs)因具有低成本、快速离子传输、结构稳定和环境友好等优势,成为钠离子电池正极材料的热门选择。特别是铁基普鲁士蓝类似物(Fe-PBAs),因铁资源丰富,工业化应用前景十分广阔。本文分析了Fe-PBAs的结构特征、电化学特性,全面梳理了该材料在制备方法与电化学性能提升策略上的最新研究成果。抑制[Fe(CN)_(6)]空位缺陷的产生和结晶水的引入,并激活低自旋态Fe的电化学活性,是提升Fe-PBAs电化学性能的关键。在制备方法上,综述了共沉淀法、水热法及球磨法等主流技术路径的最新研究进展,展现了Fe-PBAs制备技术的多样性和发展潜力。针对Fe-PBAs的电化学性能提升,结合最新研究成果,系统总结了离子掺杂、形貌结构调控、表面包覆改性、合成流程优化以及电解液优化等策略的增效机制、应用效果与潜在局限性。最后,对Fe-PBAs的未来发展趋势与方向提出了展望,强调了持续优化制备工艺,深入改性拓展新路径,AI技术赋能以及新型反应器应用的重要性。旨在为Fe-PBAs正极材料乃至钠离子电池领域的研究与应用提供有力参考。

关键词：钠离子电池正极材料铁基普鲁士蓝类似物电化学性能

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钠离子电池正极材料NaMn_(0.33)Fe_(0.33)Ni_(0.33)O_(2)的喷雾干燥法制备及其改性

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天津工业大学学报 2025年第1期44卷 40-46页

作者：张庆印杨訾赵静张桂芳时志强天津工业大学化学工程与技术学院天津300387 天津工业大学天津市先进纤维与储能技术重点实验室天津300387 天津工业大学材料科学与工程学院天津300387

为了制备颗粒较均一的钠离子电池正极材料NaMn_(0.33)Fe_(0.33)Ni_(0.33)O_(2)(NFM111),以乙酸镍四水合物、柠檬酸铁、乙酸锰四水合物、乙酸钠三水合物以及无水柠檬酸为原料配制出喷雾溶液,采用喷雾干燥法制备前驱体,预氧化后进行球磨... 详细信息

为了制备颗粒较均一的钠离子电池正极材料NaMn_(0.33)Fe_(0.33)Ni_(0.33)O_(2)(NFM111),以乙酸镍四水合物、柠檬酸铁、乙酸锰四水合物、乙酸钠三水合物以及无水柠檬酸为原料配制出喷雾溶液,采用喷雾干燥法制备前驱体,预氧化后进行球磨并掺杂TiO_(2)后再进行高温烧结,得到NFM111@TiO_(2);采用物性表征和电化学测试,探究不同煅烧温度对NFM111的影响。结果表明:本文制备的NFM111@TiO_(2)颗粒的粒径大小一致;煅烧温度为900℃时增大了NFM111的层间距,进而增大了钠离子传输速率,NFM111@TiO_(2)的首圈放电比容量为143.2 mA·h/g,100圈后容量保持率为86.8%,具有良好的电化学性能。

关键词：喷雾干燥法钠离子电池正极材料层状氧化物掺杂

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Nb2O5掺杂对LiNi0.9Mn0.1O2正极材料结构及电化学性能的影响

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化学工业与工程 2025年第2期42卷 11-19页

作者：何正刘婧雷海林李韡郭翠梨天津大学化工学院

采用高温固相反应法，将Nb2O5与Ni0.9Mn0.1（OH）2前驱体、LiOH·H2O一起混合焙烧，制备了Nb2O5掺杂改性的LiNi0.9Mn0.1O2材料，研究了Nb2O5掺杂量对材料的晶体结构、形貌和电化学性能的影响和作用机制。实验结果表明，Nb5+掺杂可... 详细信息

采用高温固相反应法，将Nb2O5与Ni0.9Mn0.1（OH）2前驱体、LiOH·H2O一起混合焙烧，制备了Nb2O5掺杂改性的LiNi0.9Mn0.1O2材料，研究了Nb2O5掺杂量对材料的晶体结构、形貌和电化学性能的影响和作用机制。实验结果表明，Nb5+掺杂可以提高LiNi0.9Mn0.1O2层状结构的有序程度，拓宽过渡金属层间距，降低Li+/Ni2+混合程度，减少锂离子在电极材料中脱嵌和扩散阻力。在2.7～4.4 V、1.0 C下，掺杂0.5%Nb2O5的NM-0.5Nb材料循环200次后容量保持率为83.73%,明显高于LiNi0.9Mn0.1O2的容量保持率（74.73%）。循环伏安和电化学阻抗谱数据说明Nb2O5掺杂可以减少电极极化，降低材料的电化学阻抗，提高Li+扩散速率，从而改善材料的循环性能和倍率性能。

关键词：锂离子电池 LiNi0.9Mn0.1O2 Nb掺杂正极材料

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退役锂离子电池正极材料有价金属回收研究进展

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现代化工 2025年第1期45卷 66-71页

作者：李子庆董琪黄奕陶义杰张家驿王启黄淮学院能源工程学院河南驻马店463000

针对LiNi_(x)Co_(y)Mn_(1-x-y)O_(2)、LiFePO_(4)、LiMn_(2)O_(4)、LiCoO_(2)4大类锂离子电池正极材料中的目标金属的回收研究现状进行了详细阐述。首先是处理流程的难易程度直接关系到回收成本和效率;其次对不同回收工艺中目标金属的... 详细信息

针对LiNi_(x)Co_(y)Mn_(1-x-y)O_(2)、LiFePO_(4)、LiMn_(2)O_(4)、LiCoO_(2)4大类锂离子电池正极材料中的目标金属的回收研究现状进行了详细阐述。首先是处理流程的难易程度直接关系到回收成本和效率;其次对不同回收工艺中目标金属的提取以及对环境的影响等进行了全面分析;最后对比了不同回收工艺的优缺点,发现每种工艺都有其独特的适用场景和局限性。未来要实现退役锂离子电池的高效、环保处理,需要整合各种工艺的优点,创新回收技术。

关键词：锂离子电池正极材料有价金属回收

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羧基化碳纳米管含量对锂硫电池SPAN正极材料循环性能的影响

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天津工业大学学报 2025年第1期44卷 32-39页

作者：张兴祥穆钟林刘浩刘海辉天津工业大学材料科学与工程学院天津300387

针对锂硫电池(LSB)中存在的硫利用率低、循环稳定性差的问题,采用简单的静电纺丝技术,并结合半碳化、硫化方法制备了一种独立的硫化聚丙烯腈/羧基化多壁碳纳米管(SPAN/MWCNTs-COOH)复合材料。将该材料直接用作锂硫电池的正极材料,并探... 详细信息

针对锂硫电池(LSB)中存在的硫利用率低、循环稳定性差的问题,采用简单的静电纺丝技术,并结合半碳化、硫化方法制备了一种独立的硫化聚丙烯腈/羧基化多壁碳纳米管(SPAN/MWCNTs-COOH)复合材料。将该材料直接用作锂硫电池的正极材料,并探究了不同的MWCNTs-COOH添加量对电池循环性能的影响。结果表明:由于其独特的纳米纤维三维网络结构,促进了电池中离子的快速转移,提高了电池的电导率,所制备的正极材料具有库伦效率高、循环稳定性好、柔韧性好等特点。添加9%(质量分数)MWCNTs-COOH的正极材料在0.2 C循环200圈后的容量为533.97 mA·h/g,在0.5 C循环500圈后容量达到429.21 mA·h/g,在较高的电流密度1 C下,仍表现出较好的循环稳定性。

关键词：锂硫电池硫化聚丙烯腈正极材料自支撑羧基化碳纳米管循环性能

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Mg-Cr共掺LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_(4)正极材料的制备及电化学性能

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储能科学与技术 2025年第3期14卷 1097-1106页

作者：刘博宇王腾飞庞青陈凯宇望红玉青海大学机械工程学院青海西宁810016

LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_(4)(LNMO)是一种具有高工作电压(4.7 V)、高能量密度(650 Wh/kg)和成本低廉优势的正极材料。然而受到电解液分解、Jahn-Teller效应和Mn溶解等因素的影响,LNMO正极材料存在容量衰减快、倍率性能差等问题。为此,本工... 详细信息

LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_(4)(LNMO)是一种具有高工作电压(4.7 V)、高能量密度(650 Wh/kg)和成本低廉优势的正极材料。然而受到电解液分解、Jahn-Teller效应和Mn溶解等因素的影响,LNMO正极材料存在容量衰减快、倍率性能差等问题。为此,本工作采用水热法制备了Mg-Cr共掺杂的LMMO材料,研究了Mg、Cr掺杂量对LNMO电化学性能的影响。结果表明,当Mg、Cr掺杂量各为2%时,LMMO电极表现出最为优异的电化学性能。其在0.1C倍率下的放电比容量为137.3 mAh/g;在1C倍率下循环200次后,容量保持率为85.74%,明显高于原始LNMO的116.5 mAh/g和51.82%。此外,Mg-Cr共掺杂的LMMO电极在0.5 C下放电容量可达121.8 mAh/g,在5 C下可达94.3 mAh/g。机理探究表明,Mg和Cr的共掺杂有利于形成无序的Fd-3m相,提高材料的电导率,降低电极电荷转移电阻。本研究提供了一种改善LNMO性能的简单策略,为高性能锂离子电池正极材料的设计提供了参考。

关键词： LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_(4) 正极材料 Mg-Cr共掺杂电化学性能

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热电池用氟化铜-碳复合正极材料制备及电化学性能

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复合材料学报 2025年

作者：白鑫涛许博陶博王岩王锦霞谢宏伟中国电子科技集团公司第十八研究所东北大学冶金学院哈尔滨工业大学化工与化学学院东北大学理学院

氟化铜具有高理论电压（约3.6 V）、大理论比容量(528 mAh·g-1)的特点，是提高热电池能量密度的理想正极材料。筛选出合适的导电材料与其复合，对于解决其导电性差等问题，促进其在热电池的应用具有重要意义。本论文分别将碳纳米... 详细信息

氟化铜具有高理论电压（约3.6 V）、大理论比容量(528 mAh·g-1)的特点，是提高热电池能量密度的理想正极材料。筛选出合适的导电材料与其复合，对于解决其导电性差等问题，促进其在热电池的应用具有重要意义。本论文分别将碳纳米管、乙炔黑和石墨三种导电碳材料与氟化铜复合制成复合正极材料。通过XRD、SEM和BET法等对形成的氟化铜-碳复合材料进行表征，并通过电化学工作站测试了其作为热电池正极的放电性能。经性能对比筛选出合适的导电碳材料为碳纳米管。制备的氟化铜-碳纳米管复合正极材料中氟化铜为晶态多孔颗粒，碳纳米管与氟化铜颗粒及氟化铜颗粒间保持了良好的结合。该结构使氟化铜高电压、大理论比容量的优秀性能得到了充分发挥，作为热电池正极在500℃恒温、500 mA·g-1大电流密度下放电，其放电比容量和比能量分别达到了494.26 mAh·g-1(接近理论比容量528 mAh·g-1)和1362.27 Wh·kg-1，利用率高达93.60%。本研究为热电池高性能正极材料的开发提供了指导。

关键词：氟化铜氟化铜-碳复合材料正极材料碳纳米管热电池

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