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.     

层状LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2正极材料的合成

用碳酸盐同沉淀法合成了LiNi_1/3Mn_1/3Co_1/3O₂正极材料,采用XRD(X7-Ray Diffraction)、SEM (Scanning Electron Microscope)、差分计时电位法和充放电循环等对材料的物理化学性质及电化学性能进行了测试分析。XRD分析表明在合成温度为800℃或更高时,所合成的产物均为α-NaFeO₂型的层状结构,SEM分析表明在合成温 度为800或850℃时,产物为微小晶粒团聚成的球形颗粒,合成温度为900℃以上时,产物颗粒发生破碎,形状不规则。950℃合成的LiNi_1/3Mn_1/3Co_1/3O₂材料在2.5～4.4V电位区间内, 首次放电容量为162 mAh·g^-1, 并具有良好的循环性能。随着充放电电压的升高,首次不可逆放电容量增大, 循环稳定性减弱。在低温(800, 850℃)下合成的LiNi_1/3Mn_1/3Co_1/3O₂材料与高温下(900, 950℃)得到的材料性能有很大差别,这是由于在高温和低温下得到材料的结构差别所造成的。     

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...     

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%.     

高密度LiMn0.4 Ni0.4 Co0.2 O2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Mn0.4Ni0.4Co0·2(OH)2,再通过高温固相合成法制备了高密度的LiMn0.4Ni0.4Co0·2O2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LiMn0.4Ni0.4Co0·2O2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%。     

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%。     

自组装CaCO3模板法合成锂离子电池负极材料SnO2@voids@C-SnO及改性研究

基于CaCO₃模板法制备出具有三维分级多孔碳骨架结构SnO₂@voids@C-SnO材料，并通过溶胶凝胶法进行Ni的添加.利用XRD和SEM对所得产物的晶体结构和微观形貌进行表征，并对电池进行电化学性能测试.结果表明，SnO₂@voids@C-SnO材料在电流密度50 mA·g^-1时首次放电比容量为1 092 mAh·g^-1.添加Ni可以有效增加负极材料的比容量.当Ni质量分数达到25%时，材料的首次放电比容量达到1 414.6 mAh·g^-1,70次循环后的放电比容量仍能保持617 mAh·g^-1,倍率性能优良.这主要是因为Ni的添加在一定程度上避免了纳米粒子的团聚，缓解了体积膨胀带来的影响，明显改善了负极材料的电化学性能.     

葡萄糖的添加对富锂锰基正极材料Li1.2Ni0.2Mn0.6O2的影响

采用溶胶凝胶法制备合成富锂锰基正极材料Li_1.2Ni_0.2Mn_0.6O₂,在前期配制金属离子溶液时,通过添加不同量的葡萄糖（葡萄糖添加量分别为试剂总质量的0,6%,12%,36%,48%）来分析其对Li_1.2Ni_0.2Mn_0.6O₂的结构、形貌、电化学性能以及倍率性能的影响.恒流充放电测试结果显示,少量葡萄糖（6%,12%）加入,可以明显提高材料首次放电比容量.0.05C首次放电比容量由未加入葡萄糖材料的174 mAh/g提升至添加12%葡萄糖材料的265.9 mAh/g.倍率性能测试结果显示,葡萄糖的加入可以明显提高材料倍率性能.其中葡萄糖添加量为48%的材料倍率性能最好,首次放电比容量达到141 mAh/g,经过0.05C,0.1C,0.2C,0.5C,1C循环测试后再进行0.1C循环测试30次,放电比容量为110 mAh/g,容量保持率为78%.     

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%。     

正极材料Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)1-xCrxO2的合成与表征

采用草酸盐共沉淀法合成一系列的Li(Ni_1/3Co_1/3Mn_1/3)_1-xCr_xO₂正极材料(0 ≤x ≤0.1),用X射线衍射仪（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）分析合成产物的晶体结构及表面形貌;利用充放电仪测定了产物的电化学性能.结果表明,合成的Li(Ni_1/3Co_1/3Mn_1/3)_1-xCr_xO₂( x = 0.01,0.03,0.05,0.07) 均保持α-2NaFeO₂ 层状结构相,属于空间R3m点群.Li(Ni_1/3Co_1/3Mn_1/3)_0.95Cr_0.05O₂的电化学性能最佳,首次放电容量达158.6 mAh/g,在2.5～4.5 V区间30次循环后比容量衰竭率仅为3.92%.Li(Ni_1/3Co_1/3Mn_1/3)_0.95Cr_0.05O₂和Li(Ni_1/3Co_1/3Mn_1/3)CrO₂ 的电极阻抗变化不同,进而影响其电化学性能.     

2维层状Ti2CTx电极材料的制备和电化学性能研究

以Ti₂AlC为前驱体,以盐酸与氟化锂的溶液为刻蚀剂,在40 ℃磁力搅拌条件下,刻蚀48 h制得Ti₂CT_x材料.分别采用N₂吸附/脱附、X-射线衍射、拉曼光谱、扫描电子显微镜、能量色散X-射线光谱仪和透射电镜等方法对试样的比表面积、孔分布、晶相结构、形貌特征等物理性质进行了表征; 用循环伏安、恒流充放电和交流阻抗等电化学方法研究了Ti₂CT_x材料在2 mol·L^-1 KOH溶液中的电化学特性.实验结果表明:Ti₂CT_x是2维层状材料,在电流密度为1 A·g^-1时,该材料的比容量为119 F·g^-1,经10 000次充放电循环后,比容量保留率为98%,且保持较高的库伦效率.     

二氧化钛-聚萘/硫正电极的制备及其电化学性能

以3,4,9,10-二萘嵌苯(PTCDA)为原料成功合成聚萘(PPN),然后利用硫代硫酸钠为硫源,通过化学还原法制备聚萘/硫(PPN/S)复合材料,接着在PPN/S外表面包覆一层二氧化钛(TiO₂),最后制备出二氧化钛-聚萘/硫(TiO₂-PPN/S)复合材料.采用扫描电镜、X-射线衍射和热重分析对复合材料TiO₂-PPN/S进行表征; 采用充放电测试系统和电化学工作站对TiO₂-PPN/S电极的电化学性能进行测试.结果表明:PPN/S复合材料表面被TiO₂成功包覆,制得一种新型TiO₂-PPN/S复合材料; TiO₂-PPN/S电极具有良好的循环稳定性,在电流密度为400 mA·g^-1时,首次放电容量达到1 334.8 mA·h·g^-1,循环150次后,放电容量仍保持在691.4 mA·g^-1; 与含硫量相当的PPN/S电极相比,TiO₂-PPN/S电极具有更佳的电化学性能.     

Ag,Er,Cu双掺杂对Ca3Co2O6热电性能的影响

采用溶胶 凝胶法和常压烧结技术, 制备一系列钴基氧化物热电材料Ca₃Co₂O₆和Ca_2.85M_0.15Co_2-yCu_yO₆(M=Ag,Er; y=0,0.1,0.2), 并通过X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)考察样品的物相组成和微观形貌, 在300~1 000 K测定样品的电导率和Seebeck系数, 分析掺杂不同元素对复合物热电性能的影响. 结果表明: 制备的所有材料均为单一物相, 结构致密; 不同双掺杂元素对材料的热电性能均有提升作用; 当Ag⁺和Cu²⁺的掺杂量分别为0.15,0.2时, 可获得最优的热电性能, Ca_2.85Ag_0.15Co_1.8Cu_0.2O₆在965 K时的功率因子为71 μW/(K₂·m).     

SOFCs阴极材料La0.6Sr0.4Co1-x Fex O3-δ溶胶凝胶自燃烧法的制备

以分析纯La（NO₃）₃·6H₂为O、Sr（NO₃）₂、Co（NO₃）₂·6H₂O和Fe（NO₃）₁·9H₂O为原料,采用溶胶凝胶-自燃烧法制备了不同组成的La_0.6Sr_0.4Co_1-xFe_xO_3-δ（LSCF）超细粉体。采用X线衍射（XRD）和透射电子显微镜（TEM）对合成超细粉体的结构和形貌进行测定和表征。结果表明:溶胶凝胶-自燃烧法可一步合成粒径为30～70 nm的LSCF超细粉体,且随着Fe³⁺含量的增加,衍射峰值向低角度方向略有偏移。对超细粉体的烧结性能、热膨胀性能及电性能进行测试,结果表明:该粉体在1 100℃下烧结2 h,其相对密度达到97%。热膨胀系数随x(Fe³⁺含量)增加而增大,由x=0.1时的8.42×10^-6K^-1增大至x=0.5时的9.56×10^-6K^-1。直流四端子法电导测试表明:电导率随温度的升高（200～800℃）出现极大值,最大值可达950 S/cm,在500～700℃范围内,电导率均在200 S/cm以上,能够很好地满足中低温固体氧化物燃料电池对阴极材料的要求。     

δ-MnO2/Ti2CTx复合材料的制备与电化学性能研究

以Ti₂AlC为前驱体、LiF-HCl的水溶液为刻蚀液、KMnO₄为氧化剂和锰源,采用溶液-沉积法制备了δ-MnO₂/Ti₂CT_x复合电极材料.分别采用X-射线衍射仪、扫描电子显微镜、拉曼光谱等方法对试样进行了表征; 以镍网为对电极、银/氯化银为参比电极、2 mol·L^-1 KOH溶液为电解质溶液,在3电极体系中采用循环伏安、恒流充放电和交流阻抗等电化学方法研究了复合材料的电化学性质.结果表明:当δ-MnO₂/Ti₂CT_x复合电极材料在电流密度为1 A·g^-1时,复合材料的比电容高达227 F·g^-1.δ-MnO₂/Ti₂CT_x是一种性能良好的电化学电极材料,具有潜在的应用前景.     

新型钠离子电池正极材料Na(Ni_(0.5)Mn_(0.5))O_2的制备和电化学性能

以CH_3COONa,Ni(CH_3COO)_2·4H_2O和Mn(CH_3COO)_2·4H_2O为原料,经过溶解、干燥和焙烧,得到产物Na(Ni_(0.5)Mn_(0.5))O_4.利用XRD,SEM对材料进行了结构和形貌的分析,结果显示产物含有少量的NiO相,呈片状形貌,颗粒小于5μm,有一定程度的团聚.对材料进行了不同倍率的充放电性能测试,产物展示了较好的电化学性能,0.1,0.2,0.5,1和5倍率时的放电容量分别为124,121,116.7,110.1和73.8mA·h/g.产物在2.0~4.0V电压区间充放电循环30次后,室温和55℃下的容量保持率分别为94.8%和91.1%,显示具有较好的高温性能,可以作为钠离子电池正极材料.     

MOF基多孔炭的制备及其在超级电容器中的应用

金属有机框架材料(MOFs)由于其具有较高的比表面积,可调节的孔隙结构,以及结构、功能多样性,使其作为前驱体在电化学等方面具有广阔的应用前景.采用水热法合成了金属有机框架材料[Zn₃(bpdc)₃(bpy)]·2DMF·4H₂O](ZBB),并以此为前驱体,通过炭化-活化法制备了多孔炭ZBBC-T-A,研究了不同炭化温度,不同的炭碱比对多孔炭微观结构及电化学性能的影响.结果表明:多孔炭ZBBC-800-1∶3是以微、介孔为主,且最大比表面积达2 294.6 m² ·g^-1;以6 mol·L^-1 KOH为电解液,在电流密度为1 A·g^-1时,其比电容为304.8 F·g^-1;电流密度从1 A·g^-1增加到10 A·g^-1时,电容损失率为21.26%;在1 A·g^-1的电流密度下,经过5 000次循环后,电容保持率为95.85%.其能量密度为8.06 Wh·kg^-1.