真空合成锂离子电池LiFePO4/C正极材料及其电化学性能研究

以氢氧化锂为锂源,在真空条件下合成了锂离子电池正极材料LiFePO4.采用X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）对样品进行表征,并对其进行电化学交流阻抗（EIS）、循环伏安（CV）和恒流充放电等电化学性能测试,并与以碳酸锂为锂源制得的材料进行比较.结果表明：两种锂源在真空条件下合成的LiFePO4均具有单一的橄榄石相,而以氢氧化锂为锂源所得的材料粒度更小且分布更均匀,比容量更高.此外,以氢氧化锂为锂源时,通过在原料预烧后的前驱体中引入碳源得到的LiFePO4/C复合正极材料在0.2 C和1.0 C时的首次放电容量分别为138.4 mAh/g和126.8mAh/g,循环30次后仍能分别释放出135.6 mAh/g和123.9 mAh/g的可逆容量.     

一步法回收锂离子电池三元正极材料及其性能影响

采用直接一步法回收废旧锂离子电池中的三元正极材料LiNi_0.5Co_0.2Mn_0.3O₂,将拆解得到的三元废料经分离、热解处理后进行酸浸,对酸浸溶液进行元素测定后补加Ni、Co、Mn源,使其物质的量之比符合n(Ni)∶n(Co)∶n(Mn)=5∶2∶3. 调整后的溶液直接与草酸钠溶液进行共沉淀,得到草酸盐前驱体,最后与锂源混合,烧结得到三元再生正极材料. 结果表明:再生正极材料的首次放电容量最高达162 mAh/g,充放电100次后的容量保持率接近88%. 但如果材料中杂质元素含量过高,则会对材料电化学性能造成负面影响. 该方法避免了传统方法中将金属元素逐一分离回收所造成的资源浪费和能源损耗,且制备得到的材料具有较高附加值,具有良好的商业化应用前景.     

基于微米氧化铁的LiFePO4/C正极材料制备及性能研究

文章以微米级氧化铁为原料,通过前驱体预处理合成LiFePO4/C正极材料,采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)及透射电子显微镜(TEM)等手段对合成的磷酸铁锂材料结构和微观形貌进行表征,考察了不同球磨时间对浆料粒径的影响,分析了前驱体预处理对合成产物性能提升的原因。结果表明,以微米氧化铁为原料,经过预处理后制备得到的LiFePO4/C正极材料的电化学性能具有明显改善,0.2C和1C条件下,放电容量较之前驱体未处理样品分别提高了22.5%和27.3%,合成样品性能改善的主要原因在于前驱体预处理降低了二次团聚体粒径。     

水热法制备纳米SnO2电极材料及其储锂性能

以SnCl₂·2H₂O、聚乙二醇400(PEG400)和Na₃C₆H₅O₇·2H₂O为主要原料,采用简单的水热法制备了SnO₂负极材料.采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)表征其组成和微观形貌,并采用恒流充放电测试、循环伏安法(CV)对样品进行电化学性能测试.结果表明:添加PEG400可以有效改善SnO₂表面形貌,减少其团聚现象并且使其电化学性能明显提高.当添加量为10 mL时,合成的SnO₂具有良好的循环及倍率性能,首次放电比容量为2 774 mAh/g,循环50次后放电比容量为600 mAh/g,电化学性能较改性前的SnO₂有了明显改善.     

锂离子电池层状结构三元正极材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2研究进展

 三元层状结构LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂具有较高的可逆容量、结构稳定性、热稳定性和相对较低的成本,成为电动汽车领域最具前景的锂离子电池正极材料之一。综述了锂离子电池正极材料LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂的结构、电化学性能及对其进行性能优化的掺杂、表面包覆和制备特殊纳米结构材料的3 种方法。其中,纳米材料的研究是锂离子电池正极材料的研究热点之一。材料的电化学性能与粒子尺寸、形貌、多孔性、结晶性和比表面积紧密相关。因此,提高正极材料LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂的电化学性能时,要充分考虑到这些因素的影响。     

正极材料镍锰酸锂LiNixMn1-xO2(0x<1)的合成与电化学性质的研究

在高温下合成了球型的锂离子二次电池正极材料镍锰酸锂(LiNi_xMn_1-xO₂(0x<1))。作为反应物质的球型镍锰碳酸盐是采用均相沉淀法合成。文章讨论了不同的镍、锰含量对产物形貌、结构和电化学性能的影响。所生成的镍锰酸锂LiNi_xMn_1-xO₂颗粒由一级晶粒构成,具有较大的比表面积,经过X射线粉末衍射的分析,在006和102以及008和110分峰明显,为典型的层状盐结构。根据实验结果,在不同的n(Ni)/n(Mn)比例有不同的最佳反应温度,x=0.5时,合成温度1000℃时,其放电比容量为153mAh/g,循环性能很好。     

模板法合成介孔锂离子电池正极材料LiFePO4

以表面活性剂为模板通过自组主装的方式合成了介孔的锂离子电池正极材料LiFePO4.采用XRD、SEM、BET和电化学测试对材料的结构、形貌、比表面积和电化学性能进行表征.介孔LiFePO4的平均粒度在200～300 nm,首次放电比容量可达133.2 mAh/g.介孔LiFePO4的电化学性能与非孔结构的LiFePO4相比有很大提高.     

锂离子电池5V正极材料LiCoPO4/C的合成与性能

采用高温固相法合成锂离子电池用LiCoPO4/C复合正极材料.通过X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)对材料的微观结构和表面形貌进行分析.电化学测试结果表明,在0.1 C倍率下,LiCoPO4/C首次放电容量达到75 mAh.g-1,50次循环容量保持92%.     

喷雾闪速热分解法制备LiCoPO_4工艺

以锂盐、钴盐、磷酸盐为原料,以柠檬酸为碳源,采用喷雾闪速分解法制备锂离子电池正极材料LiCoPO_4粉体.研究前驱体溶液体系、喷雾闪速热分解温度、前驱体溶液浓度、热处理温度对锂离子电池正极材料LiCoPO_4粉体结构组分和微观形貌的影响.粉体结构组分和微观形貌通过XRD、SEM表征.结果表明:采用硝酸盐体系、选择前驱体浓度0.2mol/L、闪速热分解温度400℃、热处理温度600℃、热处理时间6h,可得到晶型完整、粒度分布均匀的实心球体LiCoPO_4.     

Mg2+掺杂对锰酸锂正极材料电化学性能的影响

尖晶石型LiMn₂O₄正极材料的电压平台高、原料来源丰富、生产成本低廉,但由于Jahn-Teller效应导致晶格畸变和Mn³⁺歧化分解导致过渡金属锰的溶解严重影响电池的循环性能。本文探究了不同Mg²⁺掺杂量对LiMn₂O₄正极材料电化学性能的影响。采用高温固相法制备了LiMg₍(x))Mn₍(2-x))O₄(x=0,0.01,0.03,0.05)样品,并对其组织结构和电化学性能进行分析。结果表明,所有样品均为立方尖晶石结构,呈截断八面体形貌。电化学性能测试表明,当x=0.03时,LiMg_0.03Mn_1.97O₄样品在0.2 C下具有较高的放电比容量和最高的首次库伦效率(98.44%),循环稳定性最佳;在0.5 C下循环100圈后仍具有119.3 mAh/g的放电比容量,容量保持率高达92.62%。     

新型钾离子电池层状正极材料P3型K0.5MnO2的制备及储钾性能研究

【目的】钾离子电池具有低成本和能量密度高等优势，成为锂离子电池潜在的替代品，受到人们广泛的关注。但是，由于缺乏高比容量、循环寿命长的正极材料，使得这类新型电池的发展受到了限制。【方法】采用水热前驱体法、溶胶凝胶法和草酸盐共沉淀法制备了新型钾离子电池正极材料P3型K_0.5MnO₂.【结论】结果表明与其他两种方法相比，水热前驱体法制备的K_0.5MnO₂(H-K_0.5MnO₂)具有粗糙的表面和较多的内部孔隙，有利于电子的传递和提供更多的活性位点。H-K_0.5MnO₂电极在电流密度20 mA/g下，首周放电比容量最高，达到85 mAh/g, 60周循环后电极片的XRD和EIS测试结果表明在重复的脱嵌K⁺后，H-K_0.5MnO₂仍保持最稳定的结构以及最小的电荷传递阻抗。储钾性能研究的结果表明在高倍率下H-K_0.5MnO₂     

MnO2/CNTs复合物的合成及其AZIBs正极材料性能

以乙酸锰和过硫酸铵为原料，通过水热合成法制备MnO₂,再通过超声法制备MnO₂/CNTs复合物.运用X射线衍射、傅里叶变换红外光谱、扫描电子显微镜对产物进行表征，并运用循环伏安、交流阻抗和恒电流充放电测试MnO₂/CNTs复合物作为AZIBs正极材料的电化学性能.结果表明：在反应温度140℃,反应时间22 h的条件下，制得的MnO₂产物为β-MnO₂纳米线；将其与CNTs复合后，β-MnO₂的化学结构没有发生改变；在0.1C倍率下循环20次，β-MnO₂/CNTs电极在1 mol/L ZnSO₄+0.5 mol/L MnSO₄水溶液中的首次放电比容量为140 mAh/g,较β-MnO₂/CNTs电极在1 mol/L ZnSO₄水溶液中的首次放电比容量(45 mAh/g)提高了2倍，较β-MnO₂电极在1 mol/L ZnSO<...     

CoMoO4水热法制备及其在锂/钠离子电池中的应用

碳基负极材料比容量低,无法满足高能量密度电池的需求.为了进一步寻找高容量长循环寿命的电池负极材料,采用水热反应法制备了自支撑CoMoO₄负极,通过X射线衍射（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）对材料的结构、形貌进行表征,利用循环伏安法和恒电流充/放电等技术对比研究了材料在锂/钠离子电池中的电化学性能.结果表明,CoMoO₄负极在锂离子电池中的首次可逆比容量为1 403.6 mAh/g,首次库伦效率为146.5%,在100 mA/g电流密度下经50次循环后仍然高达793.6 mAh/g;而CoMoO₄负极在钠离子电池中首次可逆比容量仅为314.2 mAh/g,但经50次循环后容量保持率仍有76.4 %.该自支撑负极无需导电剂和粘结剂,电极材料与泡沫镍结合力强,具有优异的循环稳定性.     

环氧树脂作还原剂制备Li3V2(PO4)3的结构和性能

采用高温固相法,以环氧树脂为还原剂合成锂离子电池正极材料Li3V2(PO4)3.通过X射线衍射分析和扫描电子显微镜对样品的晶体结构和微观形貌进行表征,并用恒电流充放电和循环伏安实验研究材料的电化学性能.结果表明所制备的Li3V2(PO4)3为结晶完善的单斜结构,颗粒分布均匀且粒径较小,0.2C时在3.0V~4.3V电压范围的首次放电比容量为126.9mAh/g,30次循环后的比容量为126.0mAh/g,容量保持率达到99.29%.     

Li1+xCo0.2Ni0.8O2的合成与电化学性能研究

采用共同沉淀和溶液浸渍相结合的方法合成了锂离子二次电池正极材料Li_1+xCo_0.2Ni_0.8O₂(0≤x≤0.10)。用粉末X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、电感耦合等离子体-原子发射光谱(ICP-AES)、电化学等方法对生成物进行了元素组成、形貌、物相与结构、充放电循环等分析。分析结果表明所得到的生成物为球形颗粒,粒径大小均匀,其结构为αNaFeO₂型的层状结构, 生成物中无杂质相, 生成物的首次充放电效率高、比容量高、循环性能好。在2.00mA/cm²电流密度下,首次放电容量可达183mAh/g, 50次循环的保持率为3.4%。     

溶胶凝胶法制LiFePO4作为锂电池正极材料的研究

采用固相法和溶胶凝胶法(sol-gel)成功地制备出了L iFePO4.并利用X射线衍射、扫描电镜以及电化学测试等手段,系统地研究了合成条件和方法对材料的结构和电化学性能的影响.研究表明,使用sol-gel方法和固相法,制备出单一相的L iFePO4,其比容量分别为130mAh/g和80mAh/g.采用sol-gel方法制备的L iFePO4作为电池正极材料具有高的比容量和优良的电化学性能.     

一种新型锂离子电池复合正极材料的研制与性能研究

将Co3O4与三元前驱体材料（Ni1/3Co1/3Mn1/3）（OH）2分别以重量比5∶5、6∶4、8∶23个不同配比与适量的Li2CO3材料均匀混合,以980℃的温度焙烧15h,制备出一种新型复合正极材料。采用扫描电镜（SEM）、X射线衍射（XRD）对其形貌及物相进行对比分析,并将该材料组装成扣式电池和实效电池,对材料的电性能进行评估。结果表明,以8∶2的比例混合后制备的新型复合材料性能最为优异,该材料综合了LiCoO2材料和三元材料的优点于一身,比LiCoO2材料在安全性、容量以及循环性能等方面有了显著提高,同时还具有较高的压实密度,弥补了三元材料的不足。     

LiCo0.95Al0.03Zr0.02O2材料的制备与电化学性能研究

以碳酸锂、四氧化三钴为原料,采用高温固相烧结法制备了锂离子电池正极材料L iCo0.95A l0.03Zr0.02O2,用X-射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)对材料的结构与形貌进行了表征,并组装实际电池测试了材料的电化学性能.研究结果表明,材料的实际电化学可逆容量达142mAh/g,3.6v以上电压放电容量比例达85%,循环性能好.     

锰含量对LiNi0.85-xCo0.15MnxO2结构及形貌的影响

采用共沉淀法先合成出氢氧化物前驱体Ni0.85-xCo0.15Mnx(OH)2,其中X=0、0.1、0.2和0.4,前驱体与Li2CO3在空气气氛中固相烧结制得正极材料LiNi0.85-xCo0.15MnxO2。用XRD、SEM研究了锰含量对材料结构和形貌的影响。研究发现,LiNi0.85Co0.15O2的X射线衍射图中存在微量第二相,而锰掺杂有利于减小反应过程中锂离子损失和镍离子占据锂位,容易形成有序层状结构材料。随着Mn离子替代Ni离子量的增加,晶胞参数a减小,晶胞参数c、c/a及I003/I104值增大。SEM结果表明前驱体和最终产物形貌均随锰含量增加颗粒均匀性增强,粒子尺寸变小,粒径分布变窄。     

尖晶石LiMn2O4的低热固态反应法合成及其表征

尖晶石LiMn2O4是性质稳定的化合物,主要应用于锂离子电池的正极材料．利用低热固态反应法制备尖晶石LiMn2O4具有便于操作、污染小和容易控制的优点．本实验以柠檬酸、氢氧化锂和醋酸锰为原料合成前驱体,通过红外光谱、差热分析等对前驱体组成、结构及热分解过程进行了研究,将前驱体进一步焙烧得到尖晶石LiMn2O4,通过对其磁化率的测定对其组成进行确认．