钕离子掺杂锰酸锂纳米颗粒的自蔓延燃烧制备与性能研究

采用自蔓延燃烧法制备钕离子掺杂锰酸锂(LiMn_1.99Nd_0.01O₄)纳米颗粒,通过XRD、SEM、CV等表征分析了材料的晶体结构、微观形貌和电化学性能.结果表明:钕离子掺杂不影响晶体结构,但可减小LiMn₂O₄颗粒粒径,进而提高其电化学性能.在0.2C倍率下的放电比容量高达125.6 mAh·g^－1.在1C倍率下的首次放电容量为118.4 mAh·g^－1,循环100次后的放电比容量为110.4 mAh·g^－1,容量保持率为93.2%.     

纳米Li1.05Ni0.05Mn1.90O4正极材料的合成及电化学性能

采用液相无焰燃烧法在500℃反应1 h,然后在600℃二次焙烧3、6、9 h和12 h制备了尖晶石型Li_1.05Ni_0.05Mn_1.90O₄正极材料.结果表明,不同二次焙烧时间制备的Li-Ni复合共掺材料没有改变LiMn₂O₄的尖晶石结构,随着焙烧时间的增加,颗粒尺寸增大,结晶性提高.二次焙烧时间为9 h的Li_1.05Ni_0.05Mn_1.90O₄样品的颗粒尺寸约为70～100 nm,具有优异的电化学性能,在1 C(1 C=148 mA·h·g^-1)倍率,初始放电比容量为94.8 mA·h·g^-1,400次循环后展现出72.15%的容量保持率;在5 C下初始放电比容量可达到89.7 mA·h·g^-1,800次循环后,仍能维持70.79%的容量保持率.并且具有较小的电荷转移电阻和较低的表观活化能.Li-Ni复...     

锂离子电池正极材料LiMn2O4/Ag的合成及表征

以醋酸锂、醋酸锰和硝酸银为原料,采用柠檬酸络合燃烧法制备LiMn₂O₄/Ag复合材料.通过X射线衍射、扫描电子显微镜、恒电流充放电以及交流阻抗技术分析和检测合成产物的物相、形貌及电化学性能.结果表明:LiMn₂O₄/Ag复合材料由LiMn₂O₄和金属Ag组成,银均匀地分布在LiMn₂O₄颗粒中;与LiMn₂O₄相比,LiMn₂O₄/Ag复合材料具有更高的比容量、更高的库伦效率和更低的极化;Ag的添加可提高LiMn₂O₄的循环性能,尤其是高倍率充放电循环性能.     

基于新型正极材料的高功率锂离子电池

采用尖晶石LiMn₂O₄材料制作了18650型锂离子电池, 分析了影响锂离子电池大电流放电性能的主要因素如极耳、极片、电解质溶液等。又采用新型正极材料LiMn_xNi_yCo_zO₂开发出性能更优越的18650型高功率锂离子电池, 该电池可10C连续放电和8C快速充电, 并具有优秀的循环性能和搁置性能。18650型高功率锂离子电池的开发, 为研制混合电动车(HEV)用高功率锂离子电池提供了实验依据。     

Al2O3/LiAlO2表面包覆改性LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2三元正极材料研究

三元正极材料因比容量高、成本低和较为环保而备受研究者的关注和青睐,但其循环稳定性与倍率性能较差。通过固相包覆法制备了纳米Al₂O₃以及LiAlO₂包覆的LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂材料,对所制备材料的结构及形貌进行系统表征,结果表明,两种包覆均在保持正极材料结构的基础上成功形成了表面包覆层。电化学性能测试表明,用质量分数为1%的Al₂O₃包覆时,其初始放电容量从原始材料的159 mA·h·g^-1提升至162.57 mA·h·g^-1,循环35次的容量保持率由74.38%提升至94.89%;用质量分数为3%的LiAlO₂包覆时,初始放电比容量提升至164.85 mA·h·g^-1,前35次的容量保持率较未包覆材料均有所提高。此外,经包覆后正极材料循环性能和倍率性能均有所提高,电压衰减和电化学阻抗降低,...     

高密度LiMn0.4Ni0.4Co0.2O2正极材料的合成与研究

用一种改进的氢氧化物共沉淀法制备了粒径均一、近球形的Mn_0.4Ni_0.4Co_0.2(OH)₂, 再通过高温固相合成法制备了高密度的LiMn_0.4Ni_0.4Co_0.2O₂正极材料。结果表明,在沉 淀体系中加入F^-,可以在较为宽松的条件下制备出振实密度为2.3g·cm^-3的LiMn_0.4Ni_0.4Co_0.2O₂正极材料。对产物进行了XRD、SEM和充放电测试。SEM测试结果表明,产物具有良好的形貌; XRD测试表明,产物具有良好的层状结构,无杂质相存在。在充放电电压区间为3.0~4.4V,电流密度为30mA·g^-1时,首次充电和放电容量分别为185和164mAh·g^-1,经过50次循环,放电容量仍能保持90%。     

镁离子掺杂对LiFePO4/C复合正极材料性能的影响

为了提高正极材料LiFePO4的电化学性能,采用两步固相法合成LiFe1-xMgxPO4/C(x=0、0.01、0.02、0.03、0.04)复合正极材料,并对所得样品进行XRD、SEM、以及充放电循环性能测试.测试结果表明:掺杂少量的Mg2+并没有影响材料的结构,所得样品都为单一的橄榄石型;充放电结果表明掺杂Mg2+为0.02的样品即LiFe0.98Mg<,002>PO4/C电化学性能最佳,在0.2C倍率下首次放电比容量为149.32 mAh/g,经过50个循环,仍然有138.37 mAh/g,衰减仅率为7.33%.     

(1-x)Li2MnO3·xLiNi1/2Mn1/2O2的低温固相制备及电化学性能研究

采用低热固相法在700 ℃合成了 (1-x)Li2MnO3·xLiNi1/2Mn1/2O2 (x=0.3, 0.5, 0.7)正极材料,并对其相组成、结构、微观形貌进行了表征,对电化学性能进行了测试. 实验结果表明,x=0.7时合成样品中出现尖晶石LiMn2O4相. X=0.3、0.5材料在循环中比容量逐渐升高,后续循环稳定性较好. Fe掺杂加速了x=0.5材料容量的上升,第二次循环时放电比容量高达189.5 mAh/g.     

喷雾包覆对三元单晶正极材料高电压下高温电化学性能的影响

采用高温固相法制备三元单晶正极材料LiNi_0.5Mn_0.3Co_0.2O₂（NMC532），并采用碳酸锆铵对其进行表面喷雾包覆，通过XRD、场发射电子扫描显微镜、能量色散光谱仪、电池充放电、电化学阻抗和循环伏安测试研究了碳酸锆铵喷雾包覆对材料结构和电化学性能的影响.电化学性能测试表明，碳酸锆铵喷雾包覆可有效改善材料的高温循环性能，保持首圈库仑效率基本不变，但会牺牲材料的首圈放电比容量.相比于未喷雾包覆的三元单晶NMC532样品，喷雾包覆量为0.3%的NMC532样品，具有最优异的电化学性能，在55℃0.3C下的首次放电比容量为185.2 m Ah/g，库仑效率88.2%；在1.0C下经80次循环后容量保持率为95.5%.     

尖晶石型Li4Ti5O12的合成及其性能

采用高温固相法、溶胶-凝胶法和热聚合法制备锂离子电池负极材料Li₄Ti₅O_12.通过X-射线衍射、扫描电镜显微镜、电化学阻抗和恒流充放电表征产物的结构、形貌及电化学性能.3种方法制备的Li₄Ti₅O₁₂均为尖晶石结构,用高温固相法所得的粉体颗粒较大,而用溶胶-凝胶法所得粉体颗粒最小,其平均粒度在200~350 nm范围内,表现出较好的电化学性能;溶胶-凝胶法制备的样品粉末在0.2 C倍率下首次放电容量为174.5 mAh/g,经过25次循环后容量衰减仅5.7%.     

锂离子在LiMn2O4正极材料中的界面过程

采用交流阻抗法研究了锂离子在LiMn₂O₄正极材料中的界面过程.结果表明：LiMn₂O₄电极的交流阻抗复平面图中高频区的半圆，是由电解液中的锂离子在LiMn₂O₄表面吸附形成表面层的电阻和电容引起的，中频区的半圆是由电极LiMn₂O₄内的电荷转移反应电阻和双电层电容引起的，而低频区的直线则是由锂离子在LiMn₂O₄中的扩散引起的.     

优化富锂材料亮相分布提高结构稳定性及抑制电压衰减

富锂材料虽然具有超高的比容量，但由于氧的氧化还原不完全可逆，因此会出现电压衰减和结构不稳定的现象。本文首次采用分布共沉淀的方法以通过控制过渡金属元素的分布来实现对两相分布的调控。经过检测发现成功的增加了颗粒内部中LiMO₂（M = Ni、Co、Mn）相的含量以及颗粒表面Li₂MnO₃相的含量，并在表面形成了Li₄Mn₅O₁₂尖晶石相。这使得材料表现出优异的电化学性能:LR（原始）在 1 C 500 圈循环后的放电比容量为 72.7 mAh?g?1，而GR（改性样品）的放电比容量仍为 137.5 mAh?g?1。在1 C循环220圈后，GR 的放电中压仍然保持在3 V以上。因此，通过调节两相的局部状态可以有效地稳定材料结构和抑制电压衰减。     

锂离子电池正极材料Li［CoxLi 1/3-x/3Mn2/3-2x/3］O2的制备与表征

采用柠檬酸盐法合成了Li［Co_xLi _{1/3-x/3}Mn_2/3-2x/3］O₂（x=0.1,0.2,0.3,0.4,0.5）正极材料. 利用X射线衍射(XRD), Raman光谱和红外光谱(FTIR)等方法研究不同质量分数的Co对材料晶体结构的影响, 并分析了原因. 对不同组分的材料进行了电化学性能测试, 结果表明, 当x=0.5时, 样品充放电容量高, 循环性能优良.      

Li4Ti5O12/石墨负极材料的湿法制备与电化学表征

以无水乙醇为溶剂,醋酸锂、钛酸丁酯和石墨为原料,采用湿法制备了Li₄Ti₅O₁₂/石墨复合材料.采用X-射线衍射、红外光谱、扫描电镜和电化学测试等对合成产物进行了表征.结果表明：600 ℃氩气气氛中煅烧6 h可制得碳质量分数5%左右的Li₄Ti₅O₁₂/石墨复合材料,其可逆容量达到167.1 mAh·g^-1;经80次循环后,0.1C放电时,容量保持率为99.0%,2.0 C放电时容量保持率达到105.1%.与纯Li₄Ti₅O₁₂相比,Li₄Ti₅O₁₂/石墨复合材料具有更好的循环性能和倍率性能,是一种优良的锂离子电池负极材料.     

共沉淀中热力学耦合对正极材料电化学性能的影响

以共沉淀法制备钠离子层状氧化物正极材料NaNi_0.4Mn_0.4Fe_0.2O₂,采用Al³⁺有效控制和平衡共沉淀反应的过程.考察了加入Al元素带来的热力学耦合效应及对正极材料电化学性能的影响.结果表明,在Mn²⁺,Ni²⁺和Fe²⁺离子共存的环境中,由于Al³⁺更高的过饱和度和更负的吉布斯自由能变(ΔG)所产生的热力学耦合效应,显著改变了溶液离子之间的沉淀驱动力,加速Ni²⁺和Mn²⁺的沉淀并抑制Fe³⁺的沉淀.Na［Ni_0.4Mn_0.4Fe_0.2］_0.995Al_0.005O₂正极材料表现出优异的电化学性能,这归因于引入Al³⁺制备得到高质量的前驱体(［0.4MnCO₃·0.4NiCO₃·0.2Fe(OH)₃］_0.995·0.005Al(OH)₃).     

五氧化二钒纳米颗粒的制备及其电化学性能研究

通过共溶剂水热法制备五氧化二钒纳米棒，使用X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM、EDS）、电化学工作站和蓝电测试系统对样品的形貌结构和电化学性能进行分析。结果表明，所得样品均为纯V₂O₅相，结晶度较高；金属离子掺杂后V₂O₅的形貌由棒状变成微球状。CV曲线结果表明，该材料作为锂离子电池正极材料时具有良好的可逆性；掺杂金属铜离子的V₂O₅表现出更好的电化学性能，初始比容量为273.30mA·h/g，在循环50次后，容量保持率为99.04%；金属铜离子的掺杂可进一步提高材料的电化学性能。     

LiMn1.8Co0.1Ni0.1O4络合燃烧法合成及其性质

以醋酸锂、醋酸锰、醋酸钴、醋酸镍、柠檬酸、乙二醇为原料,利用燃烧辅助有机酸络合法合成LiMn_1.8Co_0.1Ni_0.1O₄,并用X射线衍射、扫描电子显微镜检测和分析产物物相、晶格常数和形貌,用交流阻抗技术研究产物的界面过程,用恒流充放电测试产物的容量和循环性能.研究结果表明：各条件下合成的LiMn_1.8Co_0.1Ni_0.1O₄粉末的X射线衍射峰强度大、峰尖锐,粉末具有良好的结晶性和均匀性;LiMn_1.8Co_0.1Ni_0.1O₄容量随热处理温度的升高而增大;相对于LiMn₂O₄,LiMn_1.8Co_0.1Ni_0.1O₄的初始容量虽略有下降,但双掺杂后的循环性能得到显著提高.     

正极材料尖晶石LiMn2O4掺杂Ce6+的合成与性能研究

由高温固相法合成了锂离子电池正极材料尖晶石LiCexMn2-xO4(x=0～0.5),并经XRD和电化学等测试。实验结果表明,材料LiCe0.03Mn1.97O4在常温和高温下都具有较好的循环性能和电化学性能。     

锂离子电池正极材料LiFePO4的制备及电化学性能研究

∶采用高温固相法合成LiFePO4锂离子电池正极材料,为提高LiFePO4材料的电化学性能,对其进行Ti4 掺杂改性.用XRD、SEM等测试手段对材料进行表征,并对以Li1-xTixFePO4(x=0,0.01,0.03,0.05)为正极的电池进行电化学性能测试.研究表明,掺杂过程中,掺杂离子能与LiFePO4形成晶格完整、有序的单相固溶体;少量的掺杂离子还可以提高材料的电导率和电化学性能,特别是大电流放电性能,其中Li0.97Ti0.03FePO4性能最优,以0.2C5放电,首次放电质量比容量为132.0 mA.h/g,50次循环后仍保持为131.5 mA.h/g.     

Al^3＋、Cl^掺杂LiMn2O4的电化学性能研究

采用以柠檬酸为配位剂的溶胶-凝胶法制备了复合掺杂Al、Cl两种元素的锂离子电池正极材料LiMn2_xAlxO4_yCly.采用X射线衍射、透射电子显微镜及充放电循环等方法分析研究了不同掺杂量对材料结构、粒径及电化学性能的影响.结果表明,制备的样品具有良好的尖晶石结构,其中LiMn1.9A10.103.9C10.1的高温(55C)循环性能最佳,初始放电比容量为105.2 mAh/g,25次循环后容量仅衰减4.37%.显示Al-Cl复合掺杂能有效的改善尖晶石的高温电化学性能.