微反应器辅助合成磷酸锰铁锂正极材料

采用微反应器法制备前驱体Fe_3(PO_4)_2·8H_2O和Mn_3(PO_4)2·3H_2O磷酸盐材料,并通过固相法制备含C的磷酸铁锂LiFePO_4/C(LFP/C)、磷酸锰锂LiMnPO_4/C(LMP/C)和磷酸锰铁锂LiFe_(0.5)Mn_(0.5)PO_4/C(LFMP/C)以及不含C的磷酸锰铁锂LiFe_(0.5)Mn_(0.5)PO_4(LFMP)4种正极材料。分别采用X线衍射仪(XRD)、拉曼光谱仪(Raman)、扫描电子显微镜(SEM)和电化学测试系统进行样品结构、形貌和电化学性能的表征。结果表明:通过微反应器法控制p H可获得颗粒细小、均匀的纳米磷酸盐前驱体,LFMP/C拥有最高的首次放电比能量526.12W·h/kg,且放电比容量达146.82 mA·h/g,50次循环后容量保持率达94%,电化学性能优异。     

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。     

固相法制备Li~+电池正极材料LiMnPO_4

采用固相法制备橄榄石型磷酸锰锂(LiMnPO4)正极材料。通过热分析仪(TG-DSC)及X线衍射仪(XRD)对球磨产物前驱体进行分析,通过XRD、场发射扫描电子显微镜(FESEM)及恒电流充放电等测试手段,考察不同煅烧温度及保温时间对LiMnPO4的物相结构、形貌及电化学性能的影响。结果表明:前驱体合理的煅烧温度范围为475~625℃。在475℃下保温10 h得到纯相LiMnPO4颗粒,其在0.05 C下的放电容量为95.7 mA·h/g。     

不同碳源对LiFePO4／C复合正极材料电化学性能的影响

取不同碳源(蔗糖、葡萄糖、聚乙烯醇)原料,采用两步固相法制备LiFePO4/C复合锂离子电池正极材料,对其进行XRD和电化学性能测试.XRD分析表明,所制产物均为单一相的橄榄石型晶体结构;恒流充放电测试结果显示,覆碳后的LiFePO4/C放电比容量和循环性能均得到明显改善,添加聚乙烯醇的LiFePO4/C首次放电容量达142.9 mA·h·g -1,充放电循环20 周后,其放电容量仍为143.1 mA·h·g-1.     

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。     

钛酸锂/石墨烯复合电极材料电化学性能

以锐钛矿型TiO_2和LiOH·H_2O为主要原料,采用球磨喷雾技术辅助高温固相法合成了钛酸锂/石墨烯复合材料.使用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)对样品进行物相分析和形貌表征,通过恒流充放电和循环伏安测试对其电化学性能进行表征.结果表明:通过该方法制备得到了结晶度高、呈微球形的纯相钛酸锂粉体;掺入石墨烯后,物相结构并未发生改变,且未见其他杂质出现,而晶粒尺寸减小,晶粒形貌由规则外形变为近球形.该种结构改变导致钛酸锂材料的锂离子扩散系数由2.64μm~2/s提高至5.82μm~2/s,是电化学性能提高的内在原因.充放电测试结果表明,首次放电比容量由162mA·h/g提高到182mA·h/g,有望今后得到应用.     

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.     

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%.     

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%.     

LiFePO_4锂电池正极材料的共碳包覆和Mn掺杂的改性

采用高能球磨辅助固相法制备碳包覆并掺杂Mn的LiFePO4正极材料LiFe1-xMnxPO4(x=0.04、0.05、0.06和0.07)。通过X线衍射光谱仪(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)、比表面积(BET)及恒流充放电等测试手段考察Mn的掺杂量及碳的包覆量对LiFePO4的结构、形貌及电化学性能的影响,最终确定优化条件。结果表明:Mn掺杂量x=0.06及碳的前驱体(蔗糖)添加量为LiFe0.94Mn0.06PO4质量的2.5%(碳最终质量分数为1.26%)时,所获得的碳包覆和Mn掺杂的LiFePO4正极材料的电化学性能最优异,其0.1C倍率的放电比容量为165.1 mA·h/g,10C倍率的放电比容量仍达92.4 mA·h/g,50次循环后容量保持率分别为96.7%及89.2%。     

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.     

锌掺杂对包碳磷酸钒锂电化学性能的影响

以Li_2CO_3、V_2O_5、NH_4H_2PO_4和ZnO为原料,用葡萄糖作为碳源和还原剂,然后通过高温煅烧法制备了Li_3V_(2-x)Zn_x(PO_4)_3/C(x=0,0.05,0.10)。用X射线衍射、扫描电子显微镜和高分辨透射电子显微镜,对制得的样品进行物相、结构和微观形貌分析表征。用恒电流充放电、循环伏安和电化学阻抗谱法测试样品的电化学性能。研究结果表明:掺杂Zn~(2+)不会改变Li_3V_2(PO_4)_3的结构。适量地掺杂Zn~(2+)能使Li_3V_2(PO_4)_3颗粒更加均匀、结构更稳定,同时显著改善其电化学性能。当x=0.05时,样品的首次放电比容量为123.1 m A·h·g~(-1),并且以0.5C充放电循环20圈后容量保持率仍达99.76%。     

多孔LiFePO_4锂电池正极材料制备及电化学性能研究

聚苯乙烯微球(PST)作模板成功地制备出了三维(3D)多孔LiFePO4锂电池正极材料,并与传统固相法制备的LiFePO4比较,分析形貌、性能差异.结果显示,固相法合成的LiFePO4近似呈球形,颗粒大小不均,平均粒径约80~220nm.而模板法合成产物具有3D多孔结构,孔径较为均匀.BET测试显示,3D多孔LiFePO4比表面积较大,为11.239 8m2/g,单孔体积为0.034cm3/g,而固相法合成产物比表面积为2.003 2m2/g,单孔体积为0.006cm3/g.因此,3D多孔LiFePO4为锂电池中锂离子嵌入和脱出提供便利通道.电化学性能显示,两种方法在3.3~3.5V电压区间有一个较好充电和放电平台,固相法最大充放电比容量为60~70mAh·g-1,而模板法合成的多孔材料其稳定性较好,充放电比容量基本稳定在170mAh·g-1左右.电化学阻抗谱(EIS)分析,多孔的LiFePO4材料其欧姆接触电阻(R1)、电化学反应的电荷转移电阻(R2)和半无限边界条件下的扩散阻抗(W1)较之固相法合成LiFePO4材料均小,3D多孔结构有利于减少因阻抗引起的电池容量的损耗,增强电池的稳定性,提高可逆比容量.     

Li~+电池正极材料Li_2FeTiO_4/CNTs的制备与电化学性能表征

采用固相法合成Li_2FeTiO_4正极材料并添加CNTs对其进行复合改性,得到Li_2FeTiO_4/CNTs复合材料。采用X线衍射分析(XRD)、场发射扫描电子显微分析(FESEM)以及电化学测试等手段表征Li_2FeTiO_4正极材料的微观结构和电化学性能。结果表明:固相法合成的Li_2FeTiO_4具有低温单斜结构,添加CNTs后,电化学性能有了明显的提升。在10 m A/g的电流密度下,Li_2FeTiO_4/CNTs首次充放电容量分别为165.8和149.7 m A·h/g,实现了大于1个Li~+的可逆脱出与嵌入;Li_2FeTiO_4/CNTs复合材料具有较好的高倍率性能,1 C下的放电容量为61.8 m A·h/g,而未添加CNTs的Li_2FeTiO_4容量仅为37.5 m A·h/g。     

掺钴LiFePO4/C的电化学性能研究

通过固相烧结法制备了掺钴的LiFePO4/C正极材料. 采用充放电测试、循环伏安和交流阻抗等现代技术测试了样品的电化学性能. 结果表明,750 ℃烧结的掺钴样在2 C倍率电流下首次循环的放电容量达到115 mAh/g. 该样品50次循环的容量衰减率仅为2.61%,电化学性能稳定.     

锂电池负极材料Fe_3O_4/C多孔纳米片的制备及其电化学性能

以柠檬酸钠作为表面活性剂调控六方片状铁醇盐(Fe-EG)的生长过程,实现Fe-EG纳米片的厚度可控制备,并将其作为前驱体在N_2条件下450℃热处理3 h,获得多孔超薄Fe_3O_4/C纳米片。利用X线衍射仪(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)、拉曼光谱(Raman)、透射电子显微镜(TEM)和红外光谱仪(IR)等分析方法对Fe-EG前驱体和Fe_3O_4/C纳米片进行物相测定和微结构观察,并分析了Fe-EG纳米片的生长机制。结果表明:Fe_3O_4/C纳米片作为锂电池负极材料表现出优异的电化学性能,0.4 A/g电流密度条件下循环100次后高达898.3m A·h/g的放电比容量以及5 A/g条件下518.3 m A·h/g的倍率性能。     

锂离子电池正极材料LiMn0.75Fe0.25PO4/C及其储能特性研究

文章首先采用溶剂热法合成了系列LiMn_(1-x)Fe_xPO_4(x=0.15、0.25、0.35、0.45)微纳颗粒,随后采用热分解的方法对微纳颗粒进行碳包覆处理。采用X射线衍射仪(X-ray diffraction, XRD)和扫描电子显微镜(scanning electron microscope, SEM)对微纳颗粒进行表征,结果可知所获微纳颗粒均为橄榄石结构,而LiMn_(0.75)Fe_(0.25)PO_4/C分散性较好,颗粒大小较均匀。与LiFePO_4/C正极材料相比,LiMn_(0.75)Fe_(0.25)PO_4/C的导电性、放电电压、循环稳定性和储锂性能均有明显提高。LiMn_(0.75)Fe_(0.25)PO_4/C充放电电压平台为4.1 V;在0.5C的电流密度下,首次放电比容量为160 mA·h/g,在100圈循环后容量依然保持在140 mA·h/g;在10C的电流密度下,保持了60 mA·h/g的容量。该文对于研究和发展新型可替代LiFePO_4的锂离子电池正极材料具有重要的意义。     

固相燃烧法合成LiNi_(0.10)Znx Mn_(1.90-x)O_4(x≤0.15)正极材料及其电化学性能研究

用固相燃烧法合成LiNi_(0.10)Znx Mn_(1.90-x)O_4(x≤0.15)正极材料. XRD与SEM表明,所有样品都属于LiMn_2O_4材料典型的尖晶石结构,无杂相生成,且均为分散性好、结晶性高的类球多面体,颗粒尺寸为100～200 nm.其中,LiNi_(0.10)Zn_(0.02)Mn_(1.88)O_4样品的粒径相对较小,为130 nm.电性能结果表明,LiNi_(0.10)Zn_(0.02)Mn_(1.88)O_4样品具有优异的循环稳定性和倍率性能,在1 C循环1 000次后可维持76.3%的容量保持率,在较高倍率5 C、10 C和20 C,分别释放出98.0,91.7 mA·h·g~(-1)和88.8 mA·h·g~(-1)的比容量,表现出最优的电化学性能.     

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%。     

微波诱导液相无焰燃烧法制备LiMn1.925Cu0.075O4正极材料及电化学性能

采用微波诱导液相无焰燃烧法快速制备LiMn_1.925Cu_0.075O₄正极材料.通过X射线衍射分析(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)测试手段表明,Cu掺杂未改变尖晶石LiMn₂O₄的晶体结构;随着焙烧时间的延长,颗粒尺寸逐渐增大,晶界逐步清晰;Cu²⁺进入LiMn₂O₄晶格中.电化学测试表明,二次焙烧8 h的LiMn_1.925Cu_0.075O₄正极材料表现出优异的电化学性能.在1 C倍率下,首次放电比容量为110.9mA·h·g^-1,循环400次后容量保持率63.9%;在5 C和10 C高倍率下可实现1 000次循环,首次放电比容量分别为108.9、94.8 mA·h·g-1,保持率分别为61.3%、68.1%. Cu掺杂有效抑制Mn的溶解和Jahn-Teller效应,提高材料的结构稳定性与电化学...