LiMn2-2xCoxCrxO3.95F0.05正极材料的合成表征及表面包覆

采用溶胶-凝胶法合成了锂锰尖晶石正极材料LiMn2-2xCoxCrxO3.95F0.05(x=0.05、0.1),并用沉淀法在其表面包覆2%的TiO2.XRD和ESEM分析表明掺杂样品以及掺杂之后再包覆TiO2的样品依然保持尖晶石结构,样品颗粒大小分布都较均匀.电化学性能测试显示LiMn2O4的首次放电容量为124.4 mA.h/g,50次循环后容量损失43.2%,而多元掺杂样品LiMn1.9Co0.05Cr0.05O3.95F0.05和LiMn1.8Co0.1Cr0.1O3.95F0.05的初始放电容量分别为114.7和103.4 mA.h/g,100次循环后容量损失为9.7%和4.1%.LiMn1.9Co0.05Cr0.05O3.95F0.05包覆2%TiO2和LiMn1.8Co0.1Cr0.1O3.95F0.05包覆2%TiO2样品的初始放电容量为109.3和96.6 mA.h/g,100次循环后容量损失为5.0%和3.5%,经过改性后材料的循环性能得到改善.     

煅烧温度对尖晶石型Li4Ti5O12负极材料的影响

采用溶胶凝胶法合成了Li4Ti5O12负极材料,讨论了合成温度对Li4Ti5O12负极材料的影响。利用X线衍射分析(XRD)、扫描电镜(SEM)和恒流充放电测试对合成材料进行结构表征和电化学性能测试。结果表明:煅烧温度为800℃时,样品为颗粒分布均匀,结晶度良好的Li4Ti5O12;1C倍率时,首次放电容量达到154.6 mA·h/g,循环50次后,容量仍保持在141.8 mA·h/g。     

LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2正极材料的制备及其表征

利用机械球磨对前驱体进行活化处理.在940℃于空气气氛中烧结12 h制备层状结构LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2正极材料.通过XRD,SEM和电化学性能测试对所制备材料的结构、形貌及电化学性能进行表征.结果表明,所合成的材料为单相的六方层状结构;产物一次粒子粒径均匀,为1～2 μm,二次团聚颗粒平均粒径为10 μm左右;在2.75～4.3 V电压区间,所制备的LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2以0.2C(C为充放电倍率)进行恒电流充放电,首次放电容量达146.3 mA·h·g-1;在倍率为0.4C,0.8C,1.6C和2.0C时的放电容量分别为135.2,130.1,125.8和114.7mA·h·g-1,倍率放电性能优良;在倍率为0.2C时经过30次循环,材料放电容量和容量保持率分别为143.3 mA·h·g-1和98%,循环稳定性好.     

微通道反应器-固相法制备锂离子电池正极材料LiMnPO_4/C

采用微通道反应器-固相烧结法制备纳米级磷酸锰锂(LiMnPO_4)正极材料。通过微反应器将反应溶液快速混合,得到了颗粒较小的前驱体产物Mn_3(PO_4)_2·3H_2O,通过与锂源、碳源球磨混合,固相烧结得到最终产物LiMnPO_4/C。通过X线衍射仪(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)、透射电子显微镜(TEM)以及恒电流充放电对样品进行表征和电化学性能测试,考察不同煅烧温度对LiMnPO_4/C的颗粒尺寸及电化学性能的影响。结果表明:在650℃条件下制备出的样品具有最小的颗粒尺寸以及最佳的电化学性能,在0.05C(1C=171 m A·h/g)倍率下的首次放电比容量为121 mA·h/g,经20次循环后容量保持率为86.8%。     

以竹纤维为模板制备微米管状Li4Ti5O12负极材料

以竹纤维为模板,Ti(OC4H9)4和Li(Ac).2H2O为原料,用模板法制备锂离子电池微米管状Li4Ti5O12负极材料。采用XRD,SEM,BET,充放电实验和交流阻抗等对合成材料的结构、形貌和电化学性能进行表征。研究结果表明:制备的微米管状Li4Ti5O12负极材料由尖晶石型纳米Li4Ti5O12颗粒构成,具有较大的比表面积,该材料具有良好的电化学性能,在0.5~3.0 V,0.1C倍率下的首次放电比容量为178 mA.h/g,充放电循环100次后放电比容量仍保留162 mA.h/g,且倍率性能优异。     

热处理对橄榄石型磷酸铁锂电化学性能的影响

以FeSO4.7H2O和NH4H2PO4为原料,H2O2为氧化剂,通过液相沉淀法制备前驱体FePO4,然后通过碳热还原法合成LiFePO4;研究降温速度对产物晶型结构、形貌以及电化学性能的影响。从LiFePO4的扫描照片可以看出,随着降温速度的变慢,样品的粒径逐渐增大。电化学性能研究表明:降温速度不宜过大或过小,最适宜的降温速度为2℃/min。该条件下合成的材料以0.1C倍率充放电时其首次放电容量为153 mA.h/g,以1C倍率充放电时其首次放电容量达136 mA.h/g,且循环性能好。     

溶胶碳热还原法制备LiFePO4/C及其性能研究

以廉价的Fe3 为铁源,通过溶胶和碳热还原两步法制备出锂离子正极材料LiFePO4,用XRD、SEM、交流阻抗和恒流充放电方法表征了材料的结构、形貌和电化学性能.结果表明,合成的材料具有橄榄石型晶体结构;碳可以抑制材料颗粒的团聚,降低电极反应阻抗;在0.1 C的放电倍率下,LiFePO4首次放电容量为103.3 mA·h/g,LiFePO4/C在放电倍率0.1 C、0.2 C和0.5 C下的首次放电容量分别为147.9 mA·h/g、133.3 mA·h/g和122.1 mA·h/g, 20次循环后容量衰减率分别为3.0 %、2.7%和2.4%.     

单分散花状分级结构LiFePO_4的合成及其电化学性能

以乙二醇为溶剂,尿素为添加剂,采用溶剂热法制备锂离子电池正极材料磷酸铁锂(LiFePO4)。采用XRD,BET,SEM和TEM等对产物的结构和形貌进行表征,运用恒流充放电测试对LiFePO4/C复合材料的电化学性能进行研究。研究结果表明:花状分级结构的LiFePO4由单晶纳米片组成,且具有开放多孔的特性,其单分散性良好,粒径约为8μm,振实密度达1.2g/cm3。LiFePO4/C样品的首次放电比容量达152.4mA·h/g;在0.2C,1C和2C倍率下比容量分别为134.3,118.5和103.7mA·h/g;当放电倍率为2C时,经过5个循环后,容量保持在100.1mA·h/g,容量保持率为96.7%。     

前驱体制备工艺条件对 FePO4.2H2O 和 LiFePO4性能的影响

以九水合硝酸铁(Fe(NO3)3·9H2O)和二水合磷酸二氢钠(NaH2PO4·2H2O)为原料,采用反加沉淀法制备FePO4·2H2O前驱体。将FePO4·2H2O,Li2CO3和葡萄糖混合均匀后经高温固相烧结得到LiFePO4/C锂离子正极材料。考察前驱体反应温度、溶液的pH和滴加速度对FePO4·2H2O颗粒形貌、粒径以及LiFePO4的电化学性能的影响。采用扫描电镜(SEM)和激光粒度分析仪(LPSA)对样品的形貌和粒径进行表征。实验结果表明:FePO4·2H2O颗粒的粒径和分散性影响LiFePO4/C锂离子正极材料的电化学性能,粒径较小且均匀分散的前驱体制得的LiFePO4的电化学性能较好。优化条件下制得的前驱体颗粒为片状,平均粒径为1.08μm。相应的LiFePO4在0.1C充放电倍率下的首轮充电容量为159.3 mA·h/g,放电容量为159.0 mA·h/g,首次充放电效率为99.8%。材料表现出良好的循环倍率性能和结构稳定性。     

流变相法合成Li2ZnTi3O8的电化学性能

采用流变相法成功合成了尖晶石Li2ZnTi3O8.X射线衍射(XRD) 分析结果表明所合成的尖晶石颗粒结晶良好.扫描电子显微镜(SEM)测试结果表明,所得Li2ZnTi3O8粒径较小,分散较均匀.将所合成的样品作为锂离子电池电极材料,采用充放电测试和循环伏安测试研究了其电化学性能.电化学性能测试结果表明,该材料的放电比容量和循环性能都较好,在0.05～3.0 V 电压下,以100 mA/g进行充放电,首次放电比容量为234.6 mAh/g,100次循环后放电比容量仍保持在208.5 mAh/g.     

锂离子电池正极材料Li2FeSiO4的改性

采用高温固相反应法在氩气气氛下合成锂离子电池正极材料Li2FeSiO4、Li2FeSiO4/C和Li2Fe0.9Mn0.1SiO4/C,并采用X线衍射、扫描电镜和电化学方法研究材料的结构与性能.研究结果表明:改性后的Li2FeSiO4/C和Li2Fe0.9Mn0.1SiO4/C材料与Li2FeSiO4具有相同的晶体结构,锰离子掺杂和表面碳包覆有效地提高了材料的比容量和循环性能.以C/16倍率充放电,Li2FeSiO4/C的首次放电容量为112mA·h/g,Li2Fe0.9Mn0.1SiO4/C材料首次放电容量达122 mA·h/g,充放电循环30次后容量衰减仅为9％.     

锂离子电池正极材料尖晶石型LiMn2O4的制备及电化学性能研究

首次采用基于复合络合剂柠檬酸和β-环糊精的溶胶凝胶法制备了尖晶石型锰酸锂，并研究了煅烧温度对材料电化学性能的影响。电化学性能表明，700℃煅烧制备的材料具有优异的倍率和循环性能。在3C电流下此材料的首次和第200次放电比容量分别为102mAh／g和90．8mAh／g，容量保持率为89％。     

固相合成W掺杂LiFePO_4/C及其电化学性能

采用一步固相法合成碳包覆W掺杂Li1-xWxFePO4/C.结果表明：合成产物具有完整的橄榄石型LiFePO4晶体结构,颗粒尺寸为2~5μm;当W的掺入量为0.02摩尔分数时具有最好的倍率放电性能和循环性;在0.1 C倍率充放电时具有153.8 mA.h/g的放电比容量;在1 C倍率充放电时,具有135.7 mA.h/g的放电比容量.     

高能量密度LiMn2O4微球的制备及其电化学性能研究

采用控制结晶法制备的球形MnCO3前驱体与Li2CO4在高温煅烧条件下进行固相反应合成了高能量密度尖晶石型LiMn2O4微球。通过扫描电子显微镜对不同反应时间形成的球形MnCO3产物观察表明,球形MnCO3前驱体是由许多小粒子通过静电作用力组装而成的球形微米二次粒子,其形成经历了一个成核一聚结的过程。球形MnCO3前驱体经高温锂化后可以直接获得高振实密度的LiMn2O4微球（1．8g·cm^-3）,煅烧前后形貌未发生明显改变。LiMn2O4微球在常温和高温（55℃）条件下的电化学性能测试表明,在0．5C（1C=148inA·g^-1）倍率时,常温下的首次充放电比容量分别为117．3和116．0mAh·g^-1,充放电能量密度分别为480．8和462．0Wh·kg^-1,50次循环后的放电能量密度保持率为98．8％;高温下的首次充放电比容量分别为119．6和115．6mAh·g^-1,充放电能量密度分别为487．6和462．9Wh·kg^-1,50次循环后的放电能量密度保持率仍达到92．3％。     

新型钠离子电池正极材料Na(Ni_(0.5)Mn_(0.5))O_2的制备和电化学性能

以CH_3COONa,Ni(CH_3COO)_2·4H_2O和Mn(CH_3COO)_2·4H_2O为原料,经过溶解、干燥和焙烧,得到产物Na(Ni_(0.5)Mn_(0.5))O_4.利用XRD,SEM对材料进行了结构和形貌的分析,结果显示产物含有少量的NiO相,呈片状形貌,颗粒小于5μm,有一定程度的团聚.对材料进行了不同倍率的充放电性能测试,产物展示了较好的电化学性能,0.1,0.2,0.5,1和5倍率时的放电容量分别为124,121,116.7,110.1和73.8mA·h/g.产物在2.0~4.0V电压区间充放电循环30次后,室温和55℃下的容量保持率分别为94.8%和91.1%,显示具有较好的高温性能,可以作为钠离子电池正极材料.     

复合材料LiMn2O4/活性炭的电化学行为

利用充放电测试、循环伏安和交流阻抗等方法研究LiMn2O4/活性炭复合材料在1 mol/L LiPF6-EC/EMC/DMC有机电解液中的电化学性能.研究结果表明:复合材料同时具备超级电容器高功率密度和锂离子电池高能量密度的特点;复合材料的容量包含活性炭的双电层电容和LiMn2O4电化学反应的容量;当活性炭的质量分数为20％时,10C倍率下复合材料的首次放电容量高达76.4 mA.h/g,100次循环后容量几乎没有衰减(0.01％),与纯LiMn2O4电极相比有很大提高.     

失效锂离子电池正极材料的再生及电化学性能

以废旧锂离子电池正极材料钴酸锂为原料,将锂与钴元素的比例进行适当调整后,采用高温固相合成制备出LiCoO2材料,并利用XRD、SEM、循环伏安等手段对不同煅烧温度下合成LiCoO2材料的晶相结构、表面形貌及电化学性能进行测试表征.结果表明,经850℃煅烧12h后的LiCoO2材料的性能较好,首次充电容量达143mA.h/g,放电比容量达126mA.h/g,循环30周之后仍保持92%的放电比容量,再生后的LiCoO2材料表现出良好的电化学性能.     

Li4Ti5O12材料的固相法制备及其煅烧温度

以Li₂CO₃,TiO₂为原料,无水乙醇为分散剂,采用高温固相法,通过两步煅烧方式制备出不同煅烧温度下的Li₄Ti₅O₁₂粉末材料.采用X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）表征材料的结构和形貌,采用恒电流充放电、交流阻抗和循环伏安等方法测试材料电化学性能.结果表明：在800 ℃下煅烧6 h后可得到晶型完整的纯相Li₄Ti₅O₁₂,其颗粒均匀分布在200~400 nm.Li₄Ti₅O₁₂在0.5C倍率下首次可逆比容量为157.67 mA·h/g,库伦效率为96.1%,经过100次循环充放电后容量保持率为98.63%;在5C倍率下首次可逆比容量为107.0 mA·h/g,经过1 000次循环充放电后容量保持率为84.1%.     

液相法制备锂离子电池负极材料Li4Ti5O12

Li4Ti5O12负极材料因其在充放电过程中"零应变"的优势,得到了广泛关注,成为锂离子电池负极材料的研究热点.采用液相法制备了Li4Ti5O12负极材料.通过正交实验,确定了Li4Ti5O12的最佳制备工艺条件:烧结温度为750℃;烧结时间为8 h;LiOH.H2O为锂源;原料中锂钛的物质的量比为0.85.该条件下制备的材料具有较好的电化学性能,首次放电比容量可达到191.61 mAh/g.