具有分级结构的Co_3O_4绣球花状微米球的构筑及其锂离子电池负极性能研究

采用溶剂热法合成了绣球花状Co_3O_4纳米材料,并利用扫描电子显微镜和X射线衍射仪进行了微观形貌和结构的表征,结果显示样品的形貌为4~6μm绣球花状分级结构微米球,结晶良好,无杂相生成。该绣球花状Co_3O_4纳米材料用做锂离子电池负极材料时表现出很高的可逆比容量和良好的循环性能。在300 m A/g电流密度下,首次放电比容量达1 508 m A·h/g,经过20次循环可逆比容量为1 300 m A·h/g。其良好的电化学性能归功于绣球花状Co_3O_4材料的独特形貌,其多级结构能够缩短锂离子的传输路径,并且拥有足够大的孔隙,来适应和缓解电极材料在循环过程的体积效应。     

溶胶凝胶辅助高温球磨合成LiCr_xMn_(2-x)O_4

以氢氧化锂、醋酸铬、醋酸锰为原料,用溶胶凝胶辅助高温球磨法合成了尖晶石型LiCr_xMn_(2-x)O_4(x=0.05,0.1,0.2)正极材料.研究了掺杂不同量Cr对材料的相结构、形貌和充放电性能的影响,并与未掺杂的LiMn_2O_4对比.结果表明:掺杂Cr后材料的容量保持率相对LiMn_2O_4有很大提高;材料的放电比容量随着掺杂量的增大逐渐减小,当x=0.2时放电比容量已低于LiMn_2O_4;当x=0.05时,所制备产物的充放电性能最佳,在0.1倍率下,首次放电容量达到119.6 m Ah/g,循环40次后放电容量保持率为97.4%.而且,从0.1到2.0不同倍率下循环100次后放电容量保持率为96.3%.     

不同锂源对富锂锰基Li_(1.133)Mn_(0.466)Ni_(0.2)Co_(0.2)O_2正极材料性能的影响

采用共沉淀的方法将含有一定比例的镍、钴、锰的醋酸盐溶液均匀混合,然后加入适量的沉淀剂Na_2CO_3制备前驱体Mn_(0.466)Ni_(0.2)Co_(0.2)CO_3,与不同锂源(Li_2CO_3、LiOH)混合煅烧得到富锂锰基Li_(1.133)Mn_(0.466)Ni_(0.2)Co_(0.2)O_2正极材料.采用XRD和SEM分别对制备的(1.133)Mn_(0.466)Ni_(0.2)Co_(0.2)O_22的结构和表面形貌进行表征,采用恒电流充放电和循环伏安法对制备的(1.133)Mn_(0.466)Ni_(0.2)Co_(0.2)O_22的电化学性能进行测试.结果表明,以Li OH为锂源合成的样品在0.1C(1C=250 m A/g)倍率下首次充电比容量和放电比容量分别为330.1 m Ah/g和218.6 m Ah/g,首次库仑效率为66.23%,在1C倍率内表现为优秀的稳定循环比容量特性,但是在2C以及2C以上高倍率循环稳定性不及以Li_2CO_3为锂源合成样品的性能.     

草酸盐法合成Li_aNi_(0.7)Co_(0.3)O_2及电化学性能研究

采用草酸盐沉淀及高温固相反应相结合的方法合成了锂离子电池的活性正极材料Li_aNi_(0.7)Co_(0.3)O_2.XRD、SEM及电化学测试数据表明:该材料结晶及层状结构良好,首次充放电比容量为175.4mAh/g和142.9mAh/g,循环30次后放电比容量仍为136.0mAh/g,比容量损失只有4.8%.     

Li_3Ti_4CrMO_(12)负极材料制备及其电化学性能

基于Li_4Ti_5O_(12)结构,设计双离子取代反应,制备了3种新型锂离子负极材料Li_3Ti_4CrMO_(12)(M=Ni、Ca、Mg),这些取代型负极材料具有与钛酸锂相同的晶体结构.使用球磨、喷雾造粒以及固相合成工艺制备出一次粒子为200~300nm,二次颗粒为多孔球形的新型负极材料Li_3Ti_4CrMO_(12),并对其电化学性能进行了测试.循环充放电试验结果表明,制备的3种材料中,镁铬钛酸锂(Li_3Ti_4CrMgO_(12))具有较高的放电比容量和较好的循环稳定性,0.2C下首次放电比容量达158.6mA·h/g.10次循环后,放电容量为148.1mA·h/g,充电容量为149.1mA·h/g,容量保持率和库伦效率均在99%以上,显示了潜在的应用价值.循环伏安(CV)和电化学阻抗谱(EIS)分析表明,上述优良性能来自于Mg、Cr取代后导致的材料界面电阻的下降.     

纳米Co_3O_4的制备及其在富氢气氛下CO选择氧化反应中的催化性能

过渡金属氧化物四氧化三钴(Co_3O_4)在CO氧化反应中展示了较好的低温活性.Co_3O_4催化剂用于富氢气氛下CO选择氧化反应已引起了人们极大的关注,具有潜在的应用前景.采用液相沉淀-热解氧化方法制备了2种不同形貌的纳米Co_3O_4.用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等技术考察了包括沉淀剂种类、老化时间、焙烧温度等合成条件对生成Co_3O_4形貌、晶粒尺度的影响.制备的Co_3O_4的外形与沉淀前驱物外形直接相关.焙烧温度越高,Co_3O_4的颗粒越大.研究了制得的Co_3O_4在富氢气氛下CO选择氧化反应中的催化性能.对比以上方法制备的Co_3O_4的催化性能发现,催化剂的粒径和比表面积与催化剂的活性存在关联.使用尿素沉淀法并经250～300℃空气热解氧化制得的Co_3O_4具有较好的催化活性.     

反应温度对低共熔溶剂合成NaTi2(PO4)3/C的性能影响

在氯化胆碱/三乙醇胺低共熔溶剂中制备钠离子电池负极材料NaTi2(PO4)3/C,并用X射线衍射、扫描电镜、循环伏安、交流阻抗和恒电流充放电技术研究反应温度对所得NaTi2(PO4)3/C的结构、形貌以及电化学性能的影响.结果表明:不同反应温度制备的材料均是单相介孔NaTi2(PO4)3/C,合成材料的放电比容量随着反应温度的增大先增大后减小.其中140℃合成的NaTi2(PO4)3/C在10 C倍率下循环500圈后放电比容量为116 mAh/g,具有较好的倍率性能和循环稳定性.     

片状多孔六边形四氧化三钴的制备表征与电容性能研究

利用水相合成和煅烧法制备了一种具有六边形结构的片状多孔四氧化三钴(Co_3O_4)材料,通过扫描电镜、X射线衍射仪和比表面-孔径分布分析仪分别表征了其形貌、晶相和比表面及孔径分布情况。采用循环伏安法、恒流充放电法和交流阻抗法考察了该Co_3O_4修饰玻碳电极(Nafion/Co_3O_4/GCE)的电化学性质。结果表明,在2.0 mol·L-1KOH溶液中,电位窗口为-0.4～0.4 V(vs. Hg/HgO)的范围内,该Co_3O_4在1.0 mA·cm~(-2)的电流密度下比容量达39.39 mF·cm~(-2),在5.5 mA·cm~(-2)的电流密度下经过1000次循环后比电容量从初始的25.02 mF·cm~(-2)上升至27.24 mF·cm~(-2),表现出良好的电容特性和稳定性。     

SiO_2包覆花环状Co_3O_4负极材料的合成及电化学性能研究

利用溶剂热法制备了花环状Co_3O_4材料,并通过低温水解正硅酸乙酯工艺在Co_3O_4表面沉积SiO_2纳米层.采用XRD、FTIR、SEM、EDS、BET技术对材料的结构和形貌进行表征;应用充放电测试、循环伏安法和电化学阻抗对材料的电化学性能进行细致研究.结果表明,SiO_2颗粒均匀包覆在花环状Co_3O_4表面,SiO_2包覆显著改善了Co_3O_4复合材料的循环稳定性.循环稳定性的改善主要归因于SiO_2包覆可以有效缓解锂离子嵌入脱出过程中Co_3O_4的体积膨胀,进而改善了锂离子的扩散动力学行为.     

Ca掺杂的LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2正极材料及其电化学性能研究

为探讨Ca的掺杂对LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2材料结构和电性能的影响,以草酸为沉淀剂,以不同含量Ca对LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2进行掺杂改性,并通过X射线衍射(XRD)对产品进行表征,探讨了不同Ca含量样品的电化学性能.结果表明:大量Ca掺杂生成明显Ca O杂相,而少量Ca掺杂则能顺利进入材料晶格之中.随着Ca掺入,晶体类型不变,但c轴略收缩,形成更紧密的结构.充放电显示Ca在低倍率(2.5~4.3 V,0.5 C)时,能一定程度提高材料的循环性能;但在高倍率(2.5~4.3 V,5 C)时,能明显提高容量和循环性能.充放电曲线同时显示未掺杂的材料高倍率下极化严重,放电平台严重降低;而Ca掺杂的材料极化状况则不明显,说明Ca掺杂能抑制极化并提高电化学性能.