锂离子电池LiNiO2正极材料的高温固相合成及其影响因素研究

采用高温固相法合成了LiNiO2,XRD确定了合成物的结构。用SEM表征LiNiO2粉体的形貌．探讨了反应条件：包括原材料、Li/Ni摩尔比、烧结气氛和温度对产物结构和性能的影响,从而优化了LiNiO2的合成工艺．在空气中合成只能得到Li2Ni8O10相,在O2中才能得到LiNiO2相,所得LiNiO2的电化学性能明显优于所得Li2Ni8O10合成电化学性能良好的LiNiO2需要稍过量的锂和在氧气中600℃恒温3h,720℃恒温6h,合成过程中得预热处理,解决了低温下反应速度慢,高温下易于烧结而难于控制产物粒径的问题．分析了采用固相配位法合成LiNiO2失败的原因．     

LiNiO2正极材料的固气法合成研究

采用固气反应法 ,以LiOH·H2 O和预氧化纳米粉Ni3 O2 (OH) 4 为原料 ,在加入H2 O2 和通入O2 的条件下合成LiNiO2 ,其固气反应温度为 70 0℃ ,烧结时间为 6h .所得产物经过XRD ,XPS以及IR测试 ,结果表明LiNiO2 为单相 ,镍以Ni3 + 离子形式存在 ;采用Scherrer公式测试产物粒度的结果表明 ,LiNiO2 产物粒度范围为 4 9～ 6 1nm .     

煅烧制度对Li4Ti5O12材料结构与电化学性能的影响

研究高温固相合成Li4Ti5O12的煅烧制度,探讨Li2CO3与TiO2反应生成Li4Ti5O12的机理.分别采用一段煅烧(于800℃保温10 h)、两段煅烧(于800℃保温2 h,于650℃保温8 h)、低温预烧(于650℃保温8 h,于800℃分别保温2,4,6和8 h)3种高温固相煅烧制度合成Li4Ti5O12.研究结果表明:与一段煅烧和两段煅烧制度相比,在低温预烧制度下,随着高温阶段保温时间延长,合成产物中TiO2杂相含量逐渐减少直至消失;原料经650℃低温预烧8 h,再于800℃保温6 h条件下所得产物纯度达95%,仅含有少量富锂杂相Li2TiO3,材料首次放电比容量高达170.1 mA·h·g-1.     

锂离子电池正极材料LiNi_(0.8)Co_(0.2)O_2的制备与表征

用2次干燥化学共沉淀法制得高密度前驱体Ni0.8Co0.2(OH)2,使之与LiOH.H2O混合经过2个恒温阶段烧结(600℃恒温6 h、850℃恒温24 h)得到LiNi0.8Co0.2O2材料,探讨了镍源、Li/(Ni+Co)摩尔比、合成温度、合成时间等因素对产品的影响,从而优化了LiNi0.8Co0.2O2的合成工艺.所得非球形LiNi0.8Co0.2O2粉末振实密度高达2.94 g/cm3,X射线衍射分析表明该材料具有规整的层状NaFeO2结构,充放电测试表明材料具有良好的电化学性能.     

锂离子电池正极材料锂钒氧的固相合成

以Li2CO3和V2O5为原料,进行了固相法制备锂离子电池正极材料Li1+xV3O8的实验研究.通过TG-DTA,XRD及交流阻抗等测试方法考察了合成条件对Li1+xV3O8样品结构、电导率及电化学性能的影响.XRD结果表明:随着焙烧温度的提高,产物的(100)衍射峰相对强度增强,这使Li+在LiV3O8中嵌入脱出的路径较长.交流阻抗测试表明:随着烧结温度的提高,电导率增大,而随着烧结时间的延长,电导率出现先增大而后又减小的趋势.电化学测试结果表明,580℃焙烧20 h合成的产物具有优良的电化学性能,放电比容量最高达到254.0 mAh.g-1,10次循环后仍保持在245.6 mAh.g-1,...     

锂铌氧化物包覆改性Li[Li_(0.2)Co_(0.13)Ni_(0.13)Mn_(0.54)]O_2的研究

采用高离子导电率、电化学惰性的锂铌氧化物对富锂层状材料Li[Li0.2Co0.13Ni0.13Mn0.54]O2进行包覆改性研究.Li[Li0.2Co0.13Ni0.13Mn0.54]O2通过共沉淀-高温固相法合成,不同包覆量的复合材料通过一个简单的化学水解沉积的方法得到.研究了包覆材料的结构随温度变化对其主体材料结构、形貌及电化学性能的影响.XRD测试表明,包覆材料结构从LiNbO3(500℃)、LiNbO3-Li3NbO4(600~700℃)的混合相,到Li3NbO4(800℃)发生递变.包覆材料的电化学循环性能得到提升,混合相存在时尤为显著.     

锂离子电池La2O3包覆LiNi1/3 Co1/3 Mn1/3 O2正极材料的制备

采用液相共沉淀法与高温固相法合成了La2O3包覆Li(Ni1/3 Co1/3 Mn1/3 )O2的锂离子电池正极材料,采用XRD和电化学方法表征了材料的结构与电化学性能.结果表明,在1 000 ℃焙烧10 h制备的Li(Ni1/3 Co1/3 Mn1/3 )O2材料经包覆2%的La2O3后,具有较佳的电化学性能.其0.1 C倍率首次放电容量和首次充放电效率分别为151.2 mAh·g-1 和83 8%,首次循环后的交流阻抗为162.2 Ω,以0.2 C倍率循环20次后的放电容量为140.7 mAh·g-1 .     

锂源对固相合成LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2正极材料性能的影响

采用高温固相法烧结制备得到正极材料Li Ni0.5Co0.2Mn0.3O2,通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)以及循环伏安(CV)、交流阻抗(EIS)等电化学性能测试手段,探讨高温烧结工艺中不同锂源对材料结构、形貌及电化学性能的影响,结果表明,采用Li OH作为锂源合成的材料与采用其他锂源相比,具有较好的层状结构和电化学性能.该材料在0.1C倍率下的首次充放电容量和库伦效率较高(172.7 m Ah/g,89.08%),在0.5C、1C倍率下循环50次后,材料的放电容量仍保持在144.5 m Ah/g和136.2 m Ah/g.     

Li4Ti5O12作为混合电化学电容器负极材料的电化学性能

通过XRD,SEM,BET及电化学测试等手段研究了高温固相合成条件对尖晶石Li4Ti5O12粉体结构、形貌、孔径分布的影响及其在Li4Ti5O12/C混合电化学电容器中的电化学性能.研究表明:采用800.℃合成温度,保温2.h的合成条件获得的尖晶石Li4Ti5O12中孔发达,电化学性能良好,其比表面积为4.4.m2·g-1.该样品采用175.mA·g-1充放电时的比容量约为150.mAh·g-1,功率特性和循环性能良好.     

LiV3O8电池材料的固相配位法合成研究

以LiCO3和V2O5为原料,采用固相配位化学反应法合成了层状锂钒氧化物LiV3O锂离子正极材料.通过TG-DTA得出该合成反应的机理并分析了合成条件对产物的影响.结果表明：550℃左右烧结24h可得到单一相产物LiV308,且TEM图显示其形貌及粒度均较好.     

层状化合物K_(0.81)Li_(0.27)Ti1.73O_4的合成

研究以K2CO3,Li2CO3和TiO2为反应原料合成层状钛酸盐K0.81Li0.27Ti1.73O4过程中合成条件对产物的影响.结果表明:反应温度在1000～1200℃,反应原料配比为n(K2CO3):n(Li2CO3):n(TiO2)=(0.405～0.42):(0.135～0.165):1.73时,均可以得到产物K0.81Li0.27Ti1.73O4,延长反应时间及升高反应温度均有利于产物的生成;在1200℃高温条件下,使用刚玉坩埚为反应容器时,最佳的反应条件是:反应温度为1100℃,反应原料配比为n(K2CO3):n(Li2CO3):n(TiO2)=0.405:0.135:1.73,反应24h.     

层状化合物K_(0.81)Li_(0.27)Ti_(1.73)O_4的氢离子交换反应与胺剥层反应

采用固相法合成层状化合物K0.81Li0.27Ti1.73O4,考察不同原料配比、反应时间及反应温度等条件对其氢离子交换反应和有机胺插层剥层反应的影响.结果表明:在0.1～14mol/L的HNO3溶液中K0.81Li0.27Ti1.73O4均可以通过氢离子交换生成H1.08Ti1.73O4·H2O固体钛酸,若反应温度高,则产物容易转变成TiO2.合适的氢离子交换条件是:室温下浸泡4～7d,n(HNO3)∶n(KLiTiO)=10～20,c(HNO3)=1～10mol/L.在正丙胺(n-PA)和正丁胺溶液中H1.08Ti1.73O4·H2O均可以进行插层剥层反应.反应温度高和有机胺与H1.08Ti1.73O4·H2O的物质的量比过小都容易使生成物转变成TiO2相.理想的插层剥层反应条件为:120℃,反应1d,n(n-PA)∶n(HTiO)=20～100.     

纯相Li_4Ti_5O_(12)负极材料的制备

通过高温固相法,选择不同的焙烧温度、焙烧时间、锂源过量比例(质量比)及研磨方式、焙烧程序等合成条件,研究了制备纯相Li_4Ti_5O_(12)的最适合条件.结果表明:多次研磨和1次焙烧有助于制备较纯产物,焙烧温度和焙烧时间对产物的纯度有一定影响,锂源过量比例对产物纯度影响较大.通过XRD分析,当锂源过量8%时,产物在2θ=20.5°处有杂峰(Li_2TiO_3),主峰(2θ=43.4°)略有分裂(LiTiO_2);当锂源过量5%时,产物基本为纯相Li_4Ti_5O_(12)杂峰消失.研究表明制备纯相Li_4Ti_5O_(12)最适合的实验条件为:锂源过量5%,焙烧温度800℃,焙烧时间12 h,反应物经过2次研磨,1次焙烧得到纯相Li_4Ti_5O_(12).     

低温离子交换法合成镍酸锂及其电化学性能研究

采用低温离子交换反应法在空气气氛下合成了锂离子电池正极材料——镍酸锂。系统研究了低温离子交换法制备镍酸锂的工艺条件，如合成温度、反应时间、原料摩尔比和不同原料等对合成镍酸锂晶体的影响。用XRD和SEM等测试手段，对镍酸锂样品进行了结构表征。通过充放电实验测试，研究了镍酸锂电极的电化学性能，结果表明，镍酸锂具有高达142 mAh/g的首次放电容量和良好的循环寿命。     

烧结法制备Li2O—Al2O3—SiO2系统低膨胀微晶玻璃

本文研究了以Ｌｉ２Ｏ－Ａｌ２Ｏ３－ＳｉＯ２系统玻璃为基础，添加Ｌｉ２Ｏ／Ａｌ２Ｏ３＝１：１混合物，用烧结法制备膨胀微晶玻璃。通过ＤＴＡ．Ｘ－射线衍射等鉴定了各样品中析出的主晶相，对各种样品的热膨胀系数亦作了测定。对烧结过程中固相反应的机理，化学组合与晶相组成对热膨胀性能的影响也作了探讨。     

层状Li(Ni1-xCox)O2中Li离子首次脱出和嵌入行为研究

共沉淀法合成的层状Li（Ni1-xCox）O2，其中X=0．1，0．2，0．3和1，采用XRD和电化学方法对合成的层状Li（Ni1-xCox）O2进行了研究。研究表明在镍酸锂中随着Co含量的增加，Co的增加改变了镍离子与周围氧离子和锂离子的相互作用，阻止了锂离子择优位离开镍酸锂晶体，因此，在镍酸锂中增加一定Co可以阻止镍酸锂由H1向M相转变。同理，在钴酸锂中增加一定Ni可以阻止钴酸锂由H1向H2相和H2相向M相转变。锂离子择优位离开镍酸锂时，存在J—T效应，使得镍酸锂在脱锂过程中发生H1向M相转变，与镍酸锂不同，由于钴酸锂在锂离子择优位离开钴酸锂晶体时，不存在J—T效应，钴酸锂在脱锂时发生H1向H2相和H2相向M相的转变。     

La0.9Sr0.1Ga0.8Mg0.2O3-δ的甘氨酸-硝酸盐燃烧法制备和表征

分别采用固相反应法、甘氨酸一硝酸盐燃烧法合成了具有钙钛矿结构的中温固体电解质La0.9Sr0.1Ga0.8Mg0.2O3-δ（LSGM）。用XRD、直流四电极和扫描电镜分析了电解质的晶体结构、电化学性能和显微结构。扫描电镜分析表明：用甘氨酸-硝酸盐燃烧法制备LSGM成相温度低,1400℃烧结2h即可获得单相的LSGM。SEM表明烧结体具有良好的微观结构。用甘氨酸-硝酸盐燃烧法制备的LSGM在850℃时的电导率为0.1 S·cm-1,高于固相反应法制备的样品的电导率。与固相反应法制备LSGM相比,用甘氨酸-硝酸盐燃烧法合成LSGM有利于降低烧结温度,提高纯度,改善电解质的性能。     

A designed core-shell structural composite of lithium terephthalate coating on Li4Ti5O12 as anode for lithium ion batteries

A core-shell structural composite was synthesized with lithium terephthalate（Li₂C₈H₄O₄） coated on spinel Li₄Ti₅O₁₂（LTO）. The composite displays a capacity of about 200 mA h g^-1 and a good rate capability with two charge/discharge platforms at 1.55 and 0.8 V. The excellent cycling performance of the composite is attributed to the successful combination of high cycling stability of LTO and high specific capacity of Li₂C₈H₄O₄. In addition, an interesting phenomena is observed for the first time for this composite which is that lithium ions transfer between LTO and Li₂C₈H₄O₄ at a fast speed. This is investigated in details via the asymmetric charge/discharge measurement and cyclic voltammogram（CV）.The LTO/Li₂C₈H₄O₄ composite may have potential applications to be used as an anode material for the electric vehicle batteries, which is shallowly charged/discharged at ordinary times using the charge/discharge platform of LTO and fully charged/discharged at emergency to release the extra high capacity from Li₂C₈H₄O₄.     

低温固态反应制备纳米锆酸钡及其反应机理

以Ba(OH)2.8H2O和ZrOCl2.8H2O为原料,首先将ZrOCl2.8H2O水解制备高活性ZrO2.H2O(H2ZrO3),再与Ba(OH)2.8H2O按1∶1(物质的量比)均匀混合研磨1h后,在100℃烘干反应15h,得到了立方相锆酸钡纳米晶.TEM形貌观察,粒子为均匀方形,并且分散均匀,粒径为40～80nm.通过对不同反应温度和反应时间所制备样品的XRD图谱分析,确定出了化学反应为该低温固态反应速度控制步骤的反应机理.