高密度锂离子正极材料前驱体Ni_(0.8)Co_(0.2-x)Al_x(OH)_2的制备

采用二次干燥的化学共沉淀法制备出了Co-Al共掺杂的高密度锂离子电池正极材料前驱体Ni0.8Co0.2-xAlx(OH)2(X=0,0.05,0.1,0.15,0.2).研究了不同Co-Al的掺杂比例,NaOH溶液的浓度、滴定速率、烘干方式等因素对前驱体振实密度的影响.XRD分析表明,不同掺杂比例的Ni0.8Co0.2-xAlx(OH)2均为六方层状的β型结构,晶型结构规整.充放电测试表明以此前驱体与LiNO3反应制得的LiNi0.8Co0.15Al0.05O2材料具有良好的电化学性能.     

共沉淀法合成Ni_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)(OH)_2的热力学分析

对Me2+(Me=Ni,Co,Mn)-NH3-OH--H2O共沉淀反应体系进行了热力学分析,采用共沉淀法合成了LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2正极材料前驱体Ni1/3Co1/3Mn1/3(OH)2,研究了pH值和氨水浓度[N]对前驱体振实密度的影响.热力学分析表明:以氢氧化钠为沉淀剂、氨水为络合剂,采用共沉淀法合成前驱体的最佳pH值为11,最佳[N]为0.1～0.5mol/L;在此条件下,金属阳离子Ni2+、Co2+和Mn2+的损失最小,分别小于1×10-3、1×10-3和1×10-6mol/L.在pH=11、[N]=0.24mol/L条件下,所合成的前驱体中Ni、Co、Mn的摩尔比为0.324∶0.349∶0.327,与理论设计值1∶1∶1非常接近,其振实密度高达1.32g/cm3.     

尖晶石LiMn2O4的低热固态反应法合成及其表征

尖晶石LiMn2O4是性质稳定的化合物,主要应用于锂离子电池的正极材料．利用低热固态反应法制备尖晶石LiMn2O4具有便于操作、污染小和容易控制的优点．本实验以柠檬酸、氢氧化锂和醋酸锰为原料合成前驱体,通过红外光谱、差热分析等对前驱体组成、结构及热分解过程进行了研究,将前驱体进一步焙烧得到尖晶石LiMn2O4,通过对其磁化率的测定对其组成进行确认．     

锰含量对LiNi0.85-xCo0.15MnxO2结构及形貌的影响

采用共沉淀法先合成出氢氧化物前驱体Ni0.85-xCo0.15Mnx(OH)2,其中X=0、0.1、0.2和0.4,前驱体与Li2CO3在空气气氛中固相烧结制得正极材料LiNi0.85-xCo0.15MnxO2。用XRD、SEM研究了锰含量对材料结构和形貌的影响。研究发现,LiNi0.85Co0.15O2的X射线衍射图中存在微量第二相,而锰掺杂有利于减小反应过程中锂离子损失和镍离子占据锂位,容易形成有序层状结构材料。随着Mn离子替代Ni离子量的增加,晶胞参数a减小,晶胞参数c、c/a及I003/I104值增大。SEM结果表明前驱体和最终产物形貌均随锰含量增加颗粒均匀性增强,粒子尺寸变小,粒径分布变窄。     

草酸共沉淀法制备三元正极材料及不同沉淀剂的对比

为探讨Li Ni_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2更加方便的合成过程,研究了草酸、氢氧化物的共沉淀法,通过XRD表征了不同煅烧温度下材料结构,并探讨了其电化学性能.结果表明:锂离子不能与过渡金属离子通过草酸共沉淀,须进行二次添加,在850℃煅烧温度下具有最佳的层状结构.充放电性能测试(2.5~4.3 V,70 m A·g~(-1))表明该温度下制备的材料具有最高的初始容量(143.4 m Ah·g~(-1))和较好的循环性能.用草酸盐、碳酸盐、氢氧化物前驱体均能制备出结构良好的正极材料,草酸沉淀法制备的材料容量与氢氧化物沉淀法相当,但容量保持率更高.     

超声波对锂离子正极材料LiCoO2性能的影响

在电解法的基础上,提出了一种新的改进方法来制备锂离子电池正极材料.经超声波与相转移后,采用电解液中析出的Li2CO3和电解中间产物Co(OH)2作为前驱物制备得到了锂离子正极材料LiCoO2.通过X射线衍射,扫描电镜对所合成的材料进行了表征.实验结果证明,该前驱物在850℃下反应仅3h就能得到性能优异的LiCoO2正极材料,大大缩短了反应时间.     

共沉淀法合成(Ni1/3Co1/3Mn1/3)(OH)2热力学分析

通过对共沉淀Me2+ (Me = Ni, Co, Mn)－NH3－OH-－H2O体系进行热力学分析,拟合出lg[Me]－pH关系曲线。以氢氧化钠为共沉淀剂,氨水为络合剂,采用共沉淀法进行锂离子电池(LIB)正极材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2前驱体(Ni1/3Co1/3Mn1/3)(OH)2的合成研究。热力学分析结果表明：共沉淀体系的最佳pH值为11,合适的氨水浓度[N]为0.1～0.5 mol/L,此时各种金属阳离子(Me2+)的损失最小。基于以上最佳合成反应条件,在不加其它还原剂和絮凝剂时,所得前驱体材料的振实密度达到1.32 g/cm3。     

尿素共沉淀法制备钇铝石榴石粉体及透明陶瓷

实验以Y(NO3)3.6H2O、Al(NO3)3.9H2O(、NH4)2SO4为原料,尿素为沉淀剂,正硅酸乙酯作为添加剂,采用均相共沉淀法制备出YAG前驱体粉体,生成的YAG前驱体颗粒尺寸小.通过TG、XRD和SEM测试手段对粉体材料进行表征,所合成的Nd:YAG超细粉,颗粒度小、粒径均匀、流动性好.研究结果表明:前驱体粉体经过1200℃烧结后,得到完全晶化的YAG粉体.使用0.5%(质量分数)的正硅酸乙酯作为烧结添加剂,1750℃真空烧结5 h后,得到了基本透明的YAG陶瓷.     

制备工艺对LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2正极材料微结构和电化学性能的影响

为研究制备工艺对LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2正极材料微结构及电化学性能的影响,采用共沉淀法,在搅拌速度分别为500、600、700、800 r/min下合成前驱体,再经850℃焙烧制得LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2正极材料。采用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)等表征了样品的微结构;以CV阻抗测试、恒流充放电等技术测试了样品的电化学性能。结果表明,所有样品均为单一的六方晶系相,没有其他杂相。前驱体的搅拌速度为500、600、700、800 r/min时制备的LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2正极材料的首次充电比容量分别为167.4、185.8、169.4、149.6 m Ah/g,首次放电比容量分别为147.9、165.6、141.9、122.6 m Ah/g,首次库仑效率分别为88.3%、89.12%、83.6%、82.0%。可见,前驱体的搅拌速度为600 r/min、焙烧温度为850℃时所制备的LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2正极材料具有较好的电化学性能。     

多孔-亲水性H2TiO3离子筛微球的制备及其对Li+的吸附性能

为解决锂离子筛在吸附-脱附过程中的粉体易流失、操作不易等问题,本文以聚氯乙烯(PVC)为黏结剂、N-甲基吡咯烷酮(NMP)为溶剂对锂离子筛前驱体Li2TiO3进行造粒成型,并用聚乙二醇(PEG)作为造孔剂,用醋酸纤维素(CA)作为亲水性物质对离子筛前驱体微球进行改性,运用扫描电子显微镜(SEM)对离子筛前驱体微球进行形...     

锂离子电池层状结构三元正极材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2研究进展

 三元层状结构LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂具有较高的可逆容量、结构稳定性、热稳定性和相对较低的成本,成为电动汽车领域最具前景的锂离子电池正极材料之一。综述了锂离子电池正极材料LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂的结构、电化学性能及对其进行性能优化的掺杂、表面包覆和制备特殊纳米结构材料的3 种方法。其中,纳米材料的研究是锂离子电池正极材料的研究热点之一。材料的电化学性能与粒子尺寸、形貌、多孔性、结晶性和比表面积紧密相关。因此,提高正极材料LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂的电化学性能时,要充分考虑到这些因素的影响。     

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).     

锂离子电池LiFePO4/Li3 V2(PO4)3复合正极材料的制备及性能研究

为了提高LiFePO₄正极材料的离子导电性,采用液相共沉淀法与碳热还原法制备一系列质量配比的LiFePO₄/Li₃V₂(PO₄)₃复合材料,通过X-射线衍射、扫描电镜、恒流充放电测试仪等分析测试手段测试样品。研究发现,m(LiFePO₄):m(Li₃V₂(PO₄)₃)=6:4时复合材料形貌较为规则且结晶度较高,在0.1C,1.0C,2.0C,5.0C,10.0C倍率下放电比容量可达148,136,130.5 ,121.5,112.3 mA·h·g-1,1C倍率下循环100次容量保持率仍可达98.5%,有效地解决了LiFePO₄离子电导率低的问题,推动了该复合正极材料在动力型锂离子电池中的应用。     

锂离子电池LiFePO4/Li3V2(PO4)3复合正极材料的制备及性能研究

为了提高LiFePO₄正极材料的离子导电性,采用液相共沉淀法与碳热还原法制备一系列质量配比的LiFePO₄/Li₃V₂(PO₄)₃复合材料,通过X-射线衍射、扫描电镜、恒流充放电测试仪等分析测试手段测试样品。研究发现,m(LiFePO₄):m(Li₃V₂(PO₄)₃)=6:4时复合材料形貌较为规则且结晶度较高,在0.1C,1.0C,2.0C,5.0C,10.0C倍率下放电比容量可达148,136,130.5 ,121.5,112.3 mA·h·g-1,1C倍率下循环100次容量保持率仍可达98.5%,有效地解决了LiFePO₄离子电导率低的问题,推动了该复合正极材料在动力型锂离子电池中的应用。     

纳米镁铝尖晶石粉体的低温燃烧合成与表征

以硝酸盐和蔗糖为原料,利用低温燃烧合成制备纳米镁铝尖晶石(MgAl_2O_4)粉体,研究了不同煅烧温度、气氛以及加热速率等因素对纳米MgAl_2O_4粉体特性的影响.结果表明:随着前驱体煅烧温度的升高,纳米MgAl_2O_4晶粒尺寸逐渐增大;在O2环境中煅烧前驱体可以降低纯MgAl_2O_4相的形成温度,促进反应物质扩散、增大晶粒尺寸.在快速升温、蔗糖与硝酸盐物质的量比为2∶1以及通入O2的条件下,在400℃下煅烧生成MgAl_2O_4相,700℃时得到单相MgAl_2O_4纳米粉体.低温燃烧合成制备纳米MgAl_2O_4粉体结晶度高、晶粒尺寸细小,呈松散的软团聚态,有利于降低MgAl_2O_4陶瓷致密化烧结温度.     

磷酸铜表面修饰富锂层状正极材料的制备及电化学性质

用溶胶 凝胶法制备富锂锰基层状正极材料Li_1.18Ni_0.15Co_0.15Mn_0.52O₂, 并对其进行Cu₃(PO₄)₂表面修饰. 用X射线衍射, 扫描电子显微镜和红外光谱测试样品的表面形貌, 并对样品进行恒电流充放电测试及电化学阻抗谱测试. 结果表明: Cu₃(PO₄)₂均匀包覆在材料表面, 以非晶态存在, 修饰后Li+在过渡金属层中的有序排列被破坏; 表面修饰后富锂材料的首圈库仑效率由77%提高至94%； 表面修饰前后材料的初始放电比容量均为244 mA·h/g, 100圈循环后经Cu₃(PO₄)₂表面修饰的富锂材料的放电比容量为203 mA·h/g, 容量保持率为83%； 表面修饰后的材料在3.0,2.7 V出现了一对氧化还原峰, 相对应在充放电曲线出现新平台; Cu₃(PO₄)₂修饰后富锂层状正极材料的阻抗明显减小.     

正极材料磷酸亚铁锂的共沉淀合成和Mn2+掺杂的研究

研究了以氢氧化锂、硫酸亚铁铵和磷酸氢二铵为原料,利用液相共沉淀法制备LiFePO4正极材料和掺杂Mn2 的LiFePO4改性正极材料,并对其进行XRD、SEM分析和电化学性能测试。分析得出,利用液相共沉淀法掺杂Mn2 的正极材料的初始放电比容量为132.9 mAhg-1,且循环10次后,容量仍有124.5 mAhg-1,容量衰减率仅为6.32%。表明少量Mn2 的掺杂没有改变LiFe-PO4的晶体结构,且使材料的电化学性能有所提高。     

层状Cu/ZnO/Al2O3催化剂的制备及其催化CO2加氢合成甲醇的性能

以尿素为沉淀剂, 采用均相沉淀法成功制备了层状Cu/Zn/Al 水滑石化合物. 将前驱体材料经焙烧、还原后得到Cu/ZnO/Al₂O₃ 催化剂, 并将其用于CO₂ 加氢合成甲醇反应. 采用X 射线衍射(X-ray diffraction, XRD)、热重(thermogravimetric, TG)分析、扫描电镜(scanning electron microscope, SEM)、X射线荧光(X-ray fluorescence, XRF)分析、N₂吸附、H₂ 程序升温还原(H₂-temperature program reduction, H₂-TPR)、氧化亚氮(N₂O)反应吸附、CO₂程序升温脱附(CO₂ temperature program desorption, CO₂-TPD)技术对所制备的样品进行表征. 结果表明, 相对于传统共沉淀法, 以尿素作为沉淀剂, 通过均相沉淀法所制备的前驱体的结晶度更高、催化剂比表面积更大、金属Cu 的分散度更好. 另外, 采用回流处理可以获得更好的效果. 活性评估结果表明, O₂转化率随金属Cu 比表面积的增大而增加, 而甲醇选择性则与催化剂表面碱性位的分布有关. 因此, 采用尿素回流处理均相沉淀法制备的Cu/ZnO/Al₂O₃催化剂的甲醇收率最高.     

MnO2/CNTs复合物的合成及其AZIBs正极材料性能

以乙酸锰和过硫酸铵为原料，通过水热合成法制备MnO₂,再通过超声法制备MnO₂/CNTs复合物.运用X射线衍射、傅里叶变换红外光谱、扫描电子显微镜对产物进行表征，并运用循环伏安、交流阻抗和恒电流充放电测试MnO₂/CNTs复合物作为AZIBs正极材料的电化学性能.结果表明：在反应温度140℃,反应时间22 h的条件下，制得的MnO₂产物为β-MnO₂纳米线；将其与CNTs复合后，β-MnO₂的化学结构没有发生改变；在0.1C倍率下循环20次，β-MnO₂/CNTs电极在1 mol/L ZnSO₄+0.5 mol/L MnSO₄水溶液中的首次放电比容量为140 mAh/g,较β-MnO₂/CNTs电极在1 mol/L ZnSO₄水溶液中的首次放电比容量(45 mAh/g)提高了2倍，较β-MnO₂电极在1 mol/L ZnSO<...     

A deformable spinel-type chloride cathode with high ionic conductivity for all-solid-state Li batteries

All-solid-state Li batteries (ASSLBs) are now considered to be next-generation energy storage devices due to their advantages in safety and energy density. With liquid electrolytes replaced by solid electrolytes, novel cathode active materials (CAMs) with different characteristics are needed. The solid-solid contact in ASSLBs requires CAMs to have good deformability. In addition, higher ionic conductivity is also essential to reduce the mass of the Li-ion conductive agent, thus accessing a higher overall capacity. Herein, we report a spinel-type chloride cathode Li_2?2xMn_1?xZr_xCl₄, which has good deformability and high ionic conductivity (up to 0.16 mS?cm?1 at 25 °C). The ASSLB using the optimal composition of LiMn_0.5Zr_0.5Cl₄ as the cathode exhibits promising cycling stability for 200 cycles at room temperature.