温度对水热反萃法合成锂离子电池正极材料LiFePO_4的影响

采用水热反萃法合成了锂离子电池正极材料LiFePO_4,重点研究了温度对LiFePO_4结构、形貌和电化学性能的影响.分别采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、循环伏安(CV)、交流阻抗(EIS)及恒电流充放电测试对样品的结构、形貌和电化学性能进行了表征.结果表明:在140~250,℃范围内水热反萃法可以合成纯相的LiFePO_4.用制备的LiFePO_4作为电池的正极材料,其电化学测试表明:250,℃合成的样品极化最小,同时具有最小的电荷转移阻抗和最大的Li+扩散系数,0.1,C下首次放电比容量为151.7,m A·h/g,较高倍率下循环40次再采用0.1,C时的放电比容量可达到161.9,m A·h/g,具有良好的倍率循环性能.     

层状-尖晶石复合正极材料LiNi_(0.25)Mn_(0.75)O_(2.25)的制备与性能

以共沉淀法制备Ni0.25Mn0.75(OH)2,并以Ni0.25Mn0.75O2.25(OH)2为前驱体,在不同温度下与Li2CO3烧结制备Li Ni0.25Mn0.75O2.25。利用X线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)对不同温度下制备材料的结构和形貌进行表征。研究结果表明:制备的材料Li Ni0.25Mn0.75O2.25均具备层状和尖晶石型结构。800℃下制备的样品具有最好的电化学性能。在2.0~4.8 V电压范围内,该样品在0.1C倍率下的首次放电比容量达到250 m A·h/g,首次库仑效率为90.9%,循环50次后的容量保持率达到95.9%,10C放电比容量达到69 m A·h/g。800℃下制备的样品具有最小的电荷转移阻抗。     

改进共沉淀法制备LiCo1/3Ni1/3Mn1/3O2正极材料

采用改进共沉淀法制备LiCo1/3Ni1/3Mn1/3O2正极材料,该法与传统共沉淀法相比,在共沉淀的过程中增加络合剂(NH3.H2O)和分散剂(PEG)。对比研究2种方法制得的产品的形貌和性能。研究结果表明:采用改进共沉淀法制备得到的Ni1/3Co1/3Mn1/3(OH)2前躯体呈球形二次颗粒,粒径为2μm左右,是由球形和片状的一次颗粒组装而成;其与LiOH充分研磨煅烧制得的正极材料LiCo1/3Ni1/3Mn1/3O2,振实密度达到2.78 g/cm3,在0.2C倍率和2.80~4.25 V的电压范围内,首次充、放电比容量分别为185.2和158.3 mA·h/g,30次循环后放电比容量为142.8mA·h/g,容量保持率高达90.2%,电化学性能得到很大的改善。     

水热温度对TiO2/C负极材料储钠性能的影响

为了提高TiO_2负极材料的导电能力和储钠性能,在低共熔溶剂中采用溶胶凝胶-水热法制备TiO_2/纤维素复合前驱体,再经热处理获得TiO_2/C负极材料,分析了水热温度对材料结构、形貌和电化学性能的影响。80℃条件下制备的电极材料TiO_2晶型完整,在1 C电流条件下循环200圈后放电比容量为189.5 (mA·h)/g,容量保持率达到80%;在电流为5 C的大倍率条件下充放电2 000圈后容量仍保持在152.9 (mA·h)/g,循环稳定性优异。     

锂离子电池正极材料LiNi_(0.8)Co_(0.15)Al_(0.05)O_2的制备及性能研究

以Ni SO4·6H2O、Co SO4·7H2O和Al2(SO4)3·18H2O为原料,氨水为络合剂,在碱性条件下通过液相共沉淀法制备了前驱体Ni0.8Co0.15Al0.05(OH)2。将前驱体与Li OH·H2O混合均匀后在氧气氛围下煅烧得到锂离子正极材料Li Ni0.8Co0.15Al0.05O2;通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和电化学性能测试仪对样品性能进行了表征。研究结果表明,在2.8~4.3V电压范围内,在0.1C、0.2C和1C的充放电倍率下,首次放电比容量分别为186.6m Ah·g-1、184.8m Ah·g-1和176.7m Ah·g-1;在0.2C倍率下循环10次后,放电比容量为177.6m Ah·g-1,容量保持率为96.1%;在1C倍率下循环40次后,放电比容量为150.1m Ah·g-1,容量保持率为85.0%。     

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.     

高密度球形LiNi_(0.8)Co_(0.2)O_2的制备及性能

采用控制结晶法合成球形 β- Ni0 .8Co0 .2 (OH) 2 ,与L i OH.H2 O 混合 ,在 75 0℃通 O2 热处理 8h 合成球形L i Ni0 .8Co0 .2 O2 粉末。用 X光衍射和扫描电镜分析对 β- Ni0 .8Co0 .2 (OH) 2 和 L i Ni0 .8Co0 .2 O2 粉末的结构进行了表征。充放电测试表明该球形 L i Ni0 .8Co0 .2 O2 正极材料具有优良的电化学性能 :首次充电比容量为 2 17m A.h.g- 1 ,放电比容量为172 m A.h.g- 1 ,5 0次充放电循环后保持初始放电比容量的97.5 %。该球形 L i Ni0 .8Co0 .2 O2 粉末的振实密度高达 2 .8g.cm- 3,远高于一般非球形 L i Ni0 .8Co0 .2 O2 正极材料。高密度球形 L i Ni0 .8Co0 .2 O2 正极材料用于锂离子电池可以显著提高电池的能量密度。     

三价铁离子掺杂对钛酸锂结构和化学性能的影响

采用溶胶凝胶法制备Li4-x/3FexTi5-2x/3O12(x=0,0.03,0.06,0.09)粉体活性材料,并优化了最佳掺杂量为x=0.03。通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、恒流充放电测试对材料进行结构、形貌及电化学性能表征。结果表明:掺杂适量的铁离子不会改变钛酸锂的尖晶石结构和形貌。1C时,Li3.99Fe0.03Ti4.98O12首次放电比容量为145.40 m A·h/g;纯相的首次放电比容量仅为116.95 m A·h/g。     

胶晶模板法制备尖晶石型正极材料LiMn2O4

通过聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)胶晶模板法制备尖晶石型LiMn2O4材料,并探讨焙烧温度对材料性能的影响.运用热重分析(TG)、X线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、充放电测试和循环伏安测试等方法对LiMn2O4样品的结构、形貌以及电化学性能进行表征和测试.研究结果表明:在不同温度下制备的LiMn2O4样品均具有较好的尖晶石型结构,且粒径分布均匀:在700℃时制备的LiMn2O4样品(S-700)具有最佳的电化学性能,在3.0～4.4 V时,0.2C倍率首次放电比容量为130.9 mA·h/g; 0.5C倍率首次放电比容量为126.4 mA·h/g,50次循环之后容量仍有102.7 mA·h/g,具有良好的循环稳定性.     

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%。     

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.     

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%.     

微反应器-共沉淀法制备LiCoPO_4/C及其电化学性能

采用微反应器-共沉淀法制备锂离子电池正极材料LiCoPO_4,并对LiCoPO_4进行碳包覆改性研究,分别用X线衍射(XRD)、电感耦合等离子体(ICP)、场发射电子显微镜(FESEM)、透射电子显微镜(TEM)和电化学测试系统对样品进行表征。结果表明:制得的LiCoPO_4颗粒尺寸在200 nm左右,在650℃煅烧温度下,首次放电比容量最佳。经过碳包覆改性之后,颗粒表面包覆了一层碳层,首次放电比容量和循环性能均得到明显提升,在650℃煅烧温度下制备的LiCoPO_4/C复合材料,首次放电比容量达到130 m A·h/g,经过20次循环后还剩70 m A·h/g左右。     

化学共沉淀法制备铝掺杂α-Ni(OH)2的控制条件

采用化学共沉淀法制备掺杂Al的α-Ni(OH)2,用正交实验研究pH值、掺杂Al的含量、陈化时间、反应温度等制备因素对活性物质放电比容量的影响,并用极差法分析各制备因素影响的显著性。结果是,制作性能优良的掺杂Al的α-Ni(OH)2的最佳条件为:反应温度40~50℃,掺杂10%摩尔含量的Al,陈化12~16h,pH值7.5~9.5;各因素对活性物质放电比容量影响的显著性顺序为:掺杂Al的含量>pH值>反应温度>陈化时间,在选择合成条件下制备的样品电极具有较好的充放电效率和活性物质利用率,电化学阻抗较小,最大放电比容量为345.2mAh·g-1。     

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.     

正极材料LiNi0.5Mn1.5O4的制备与性能

采用共沉淀法制备Ni0.25Mn0.75(OH)2,通过不同的烧结制度在高温下合成LiNi.5Mn1.5O4,并通过XRD和SEM对样品进行表征.研究结果表明:两段法和三段法合成的LiNi0.5Mn15O4均具有良好的尖晶石结构和规则的几何外形.其首次放电容量分别为130和139 mA·h/g.80次循环后容量保持率分别为96.5％和97.5％.5C放电比容量分别为93和115mA·h/g;两段法烧结样品的极化程度要大于三段法烧结样品的极化程度.     

层状结构α-Ni(OH)_2/膨胀石墨纳米复合材料及其电化学性能

以层状膨胀石墨为模板,采用化学浴沉积法首次制备了α-Ni(OH)2/膨胀石墨(α-Ni(OH)2/EG)层状结构的纳米复合材料,分别利用扫描电镜、透射电镜、X射线衍射测试其表面形貌及结构.利用热重分析来检测α-Ni(OH)2在复合材料中的负载量.使用循环伏安和恒流充放电测试等表征其电化学性能.结果表明,制备的α-Ni(OH)2/EG纳米复合材料表现出了优异的电化学性能:在6mol/L KOH电解质溶液中的比电容达到1 180F/g(0.5A/g的电流密度),对应的有效α-Ni(OH)2比电容高达1 920F/g;同时,该复合材料在10A/g的大电流密度下依然能保持较高的比电容(585F/g).优秀的循环稳定性能进一步保证了其成为超级电容器电极材料的合适选择.     

LiNi0.2Li0.2Mn0.6O2正极材料的合成与碳包覆

通过共沉淀-高温固相法合成LiNi0.2Li0.2Mn0.6O2固溶体正极材料,并通过球磨-低温热解对LiNi0.2Li0.2Mn0.6O2进行碳包覆;通过XRD,SEM和TEM对包覆前后的样品进行分析和表征.结果表明:球磨包覆前后样品具有层状固溶体结构,但包覆后颗粒粒径有所减小;包覆后LiNi0.2Li0.2Mn0.6O2 0.1C的放电比容量由包覆前的219 mA·h/g增加到246 mA·h/g,5C的放电比容量由包覆前的60 mA·h/g增加到包覆后的125 mA·h/g.50次循环后容量保持率由94.7％提高至97.8％.包覆后正极材料电荷转移阻抗从原来的62 Ω减小至37 Ω.     

锂离子电池正极材料LiNi0.3Co0.4Mn0.3O2的制备及性能

采用共沉淀法制备前驱体,并采用高温固相法合成单相层状结构LiNi0.3Co0.4Mn0.3O2 材料(R-3m 空间群).用X 射线衍射、恒电流充放电方法对所合成材料与LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2 材料进行结构和电化学性能对比分析.研究结果表明,LiNi0.3Co0.4Mn0.3O2 具有有序的二维层状结构,在2.75～4.3 V 电压区间以0.1C 倍率进行充放电,首次放电容量、效率分别为152.3 mA·h/g 和84.4%,LiNi0.3Co0.4Mn0.3O2 具有更高的放电平台率,首次放电时3.6 V平台率为95.0%;以0.2C 倍率进行30 次充放电循环后,放电容量保持率为初始容量的97.4%.     

硫/氧化石墨烯锂硫电池电极材料的制备与性能表征

以改进Hummers法制备的氧化石墨烯作为载体,运用简单化学沉积并加以热处理制备硫/氧化石墨烯(H-GO/S)复合材料。采用傅里叶红外光谱仪(FT-IR)、X线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、热质量分析仪(TGA)等表征手段对H-GO/S复合材料的微观结构、形貌和组成进行表征;同时运用恒流充放电和循环伏安对电极材料进行电化学性能测试。在0.1 C倍率下H-GO/S复合材料首次放电比容量达1 060 m A·h/g,20次循环之后,放电比容量趋向稳定,160次循环后放电比容量仍可达到620 m A·h/g,衰减率仅为0.068%,库伦效率始终保持在97%以上。以上结果表明H-GO/S复合材料具有优良的循环稳定性以及比较高的库伦效率。