锂离子电池正极材料LiFePO4/C的制备与表征

采用溶胶-凝胶法合成了LiFePO₄/C复合材料,利用元素分析、X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）等方法对其进行了表征,将其组装成模拟电池测试了其电化学性能.结果表明：LiFePO₄/C具有单一的橄榄石型晶体结构,碳粒子平均颗粒大小在1μm左右.LiFePO₄/C复合材料在3.4 V处具有很好的充放电电压平台,与LiFePO₄相比,具有更高的放电比容量和更好的循环性能,在60 ℃时的首次放电容量达到133 mAh/g,经20次循环后的容量保持率为93.8%.     

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。     

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。     

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.     

采用包覆和掺杂同步改性策略修复废旧LiFePO4制备高性能正极材料

随着新能源汽车的日渐普及导致动力电池的需求量和报废量呈现爆发式增长，对废旧电池正极材料进行修复再生利用具有重要的环保和经济意义。通过传统浸出方式回收正极材料中有价金属能够实现正极材料的资源化利用，但存在流程复杂、经济效益低、污染严重等问题；而仅通过补锂的方式修复得到的再生正极材料存在循环稳定性差的缺陷。本研究通过固相烧结法补充废旧LiFePO₄中损失的锂离子，并加入葡萄糖促进 Fe3+还原的同时在LiFePO₄表面形成碳包覆层。此外，在补锂过程中加入Mg2+实现修复再生和掺杂改性同步进行。结果表明，再生过程中同步掺入Mg2+可以明显提高晶体结构稳定性以及锂离子扩散系数。再生LiFePO₄正极材料表现出优异的电化学性能。在1 C倍率下，Mg-RLFP的首次放电容量为131.8 mAh?g?1，200圈和400圈容量保持率分别达到98.8%和92.2%；在0.1 C和10 C的倍率下，Mg-RLFP的放电容量分别为142.9·mAh?g?1和95.5 mAh?g?1。研究结果表明，补锂过程中采用碳包覆与镁离子掺杂同步改性的策略能够有效地修复废旧LiFePO₄正极材料。     

磷酸铁锂在不同醇溶液中的溶剂热合成及其电化学性能

分别以乙醇、乙二醇以及丙三醇/水为溶剂,采用溶剂热法合成橄榄石结构的磷酸亚铁锂(LiFePO4)。运用XRD,SEM和FTIR等手段,对产物晶体结构、颗粒形貌和表面微观结构进行表征,探讨溶剂热合成LiFePO4时不同溶剂对产物形貌和结构的影响,同时运用恒流充放电测试和循环伏安方法对所得产物的电化学性能进行研究。研究结果表明:以乙二醇为溶剂合成的LiFePO4呈均匀片状结构,具有粒度小、厚度薄的特点,这种结构缩短了锂离子的扩散距离,有利于电化学性能的提高,其0.1C倍率放电比容量达到161.7 mA.h/g,1C倍率放电时容量仍保持132.6 mA.h/g;在0.1C倍率下,50次循环后容量保持率为98.02%。     

反应温度对低共熔溶剂合成NaTi2(PO4)3/C的性能影响

在氯化胆碱/三乙醇胺低共熔溶剂中制备钠离子电池负极材料NaTi2(PO4)3/C,并用X射线衍射、扫描电镜、循环伏安、交流阻抗和恒电流充放电技术研究反应温度对所得NaTi2(PO4)3/C的结构、形貌以及电化学性能的影响.结果表明:不同反应温度制备的材料均是单相介孔NaTi2(PO4)3/C,合成材料的放电比容量随着反应温度的增大先增大后减小.其中140℃合成的NaTi2(PO4)3/C在10 C倍率下循环500圈后放电比容量为116 mAh/g,具有较好的倍率性能和循环稳定性.     

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%。     

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%.     

pH值对水热合成纳米钒酸铟的影响及表征

探讨了pH值对水热法合成纳米InVO₄的影响.以InCl₃、NH₄VO₃为原料于150 ℃下反应4 h,水热合成纳米InVO₄,以NH₃·H₂O和盐酸调节反应体系的pH值,以XRD,FTIR为表征手段对产物进行表征,考察了反应体系pH值分别为6.0,7.0,8.0时对产物生成的影响.结果表明：pH值对纳米InVO₄的生成具有影响,在pH值为7.0时,可制得纯度较高的正交相纳米InVO₄,而pH为6.0时得到的是InVO₄和In(OH)₃的混合物,pH为8.0时得到的是In(OH)₃.     

热处理对橄榄石型磷酸铁锂电化学性能的影响

以FeSO4.7H2O和NH4H2PO4为原料,H2O2为氧化剂,通过液相沉淀法制备前驱体FePO4,然后通过碳热还原法合成LiFePO4;研究降温速度对产物晶型结构、形貌以及电化学性能的影响。从LiFePO4的扫描照片可以看出,随着降温速度的变慢,样品的粒径逐渐增大。电化学性能研究表明:降温速度不宜过大或过小,最适宜的降温速度为2℃/min。该条件下合成的材料以0.1C倍率充放电时其首次放电容量为153 mA.h/g,以1C倍率充放电时其首次放电容量达136 mA.h/g,且循环性能好。     

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<...     

人工合成与天然CuFeS_2的电化学性能

通过溶剂热方法制备了纯净的CuFeS2粉体,并分别以天然和合成的CuFeS2作为锂电池正极材料装配电池进行电化学性能测试.测试结果表明,合成的CuFeS2作为正极材料、碳纳米管作为导电剂装配的电池室温一次放电容量达到了1 300mAh/g,放电平台为1.75,1.50V;天然CuFeS2中含有C,O,Si,Al等杂质元素,室温一次放电容量为1 000mAh/g,放电平台以及放电曲线形状均与合成CuFeS2为正极材料时相似.CV曲线说明Li/CuFeS2电池在室温下具有循环潜力.400℃真空焙烧3h有利于去除所合成CuFeS2粉体表面的残留溶剂,降低电极片内阻.另外,研究了电池在不同放电倍率下的放电性能.     

固相合成W掺杂LiFePO_4/C及其电化学性能

采用一步固相法合成碳包覆W掺杂Li1-xWxFePO4/C.结果表明：合成产物具有完整的橄榄石型LiFePO4晶体结构,颗粒尺寸为2~5μm;当W的掺入量为0.02摩尔分数时具有最好的倍率放电性能和循环性;在0.1 C倍率充放电时具有153.8 mA.h/g的放电比容量;在1 C倍率充放电时,具有135.7 mA.h/g的放电比容量.     

LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2正极材料的制备及其表征

利用机械球磨对前驱体进行活化处理.在940℃于空气气氛中烧结12 h制备层状结构LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2正极材料.通过XRD,SEM和电化学性能测试对所制备材料的结构、形貌及电化学性能进行表征.结果表明,所合成的材料为单相的六方层状结构;产物一次粒子粒径均匀,为1～2 μm,二次团聚颗粒平均粒径为10 μm左右;在2.75～4.3 V电压区间,所制备的LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2以0.2C(C为充放电倍率)进行恒电流充放电,首次放电容量达146.3 mA·h·g-1;在倍率为0.4C,0.8C,1.6C和2.0C时的放电容量分别为135.2,130.1,125.8和114.7mA·h·g-1,倍率放电性能优良;在倍率为0.2C时经过30次循环,材料放电容量和容量保持率分别为143.3 mA·h·g-1和98%,循环稳定性好.     

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%.     

水热法制备纳米SnO2电极材料及其储锂性能

以SnCl₂·2H₂O、聚乙二醇400(PEG400)和Na₃C₆H₅O₇·2H₂O为主要原料,采用简单的水热法制备了SnO₂负极材料.采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)表征其组成和微观形貌,并采用恒流充放电测试、循环伏安法(CV)对样品进行电化学性能测试.结果表明:添加PEG400可以有效改善SnO₂表面形貌,减少其团聚现象并且使其电化学性能明显提高.当添加量为10 mL时,合成的SnO₂具有良好的循环及倍率性能,首次放电比容量为2 774 mAh/g,循环50次后放电比容量为600 mAh/g,电化学性能较改性前的SnO₂有了明显改善.     

Cu2+诱导黄铁矿合成α-Fe2O3纳米多面体的生长机理

以黄铁矿为原料,通过焙烧、化学浸出、除杂得到Fe³⁺浸出液,随后采用水热合成法通过加入适量Cu²⁺溶液成功诱导合成出α-Fe₂O₃纳米多面体,利用X射线衍射、扫描电子显微镜、傅里叶红外光谱对所获产物的结构和形貌进行表征,并对其成核及晶体生长过程进行探讨.研究结果表明,Cu²⁺诱导黄铁矿合成的α-Fe₂O₃纳米多面体具有六方相晶体结构,其粒径在500nm左右.通过对不同水热时间所获产物的形貌进行观察并结合溶液化学计算分析,可以推断α-Fe₂O₃纳米多面体的形成是沉淀-溶解-再结晶的过程,Cu²⁺的存在主要起到诱导Fe₂O₃晶核在生长过程中趋向形成多面体结构的作用.     

FeTiO3/rGO复合材料的制备与电化学性能

以Fe-ZIF为模板合成了TiO₂@Fe-ZIF/GO前驱体,并通过进一步热处理获得锂离子电池FeTiO₃/rGO复合阳极材料。电化学测试结果表明,FeTiO₃/rGO复合材料在200mA/g电流密度下循环300圈后放电比容量为634mA·h/g,在1 000mA/g电流密度下循环400圈后放电比容量仍为536mA·h/g,并且表现出了优秀的倍率循环性能。这种优异的电化学性能归因于ZIF在石墨烯纳米片上的原位生长,使得石墨烯既起到导电框架的作用,又起到体积缓冲剂的作用,克服了过渡金属钛酸盐导电性差、以及多次循环过程中产生的不可逆晶型变化等缺点,提升了负极材料的储锂性能。