Ca掺杂的对LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2正极材料及其电化学性能研究

为探讨Ca的掺杂对LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂材料结构和电性能的影响，以草酸为沉淀剂，以不同含量Ca对LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂进行掺杂改性，并通过X射线衍射（XRD）对产品进行表征，探讨了不同Ca含量样品的电化学性能.结果表明：大量Ca掺杂生成明显CaO杂相，而少量Ca掺杂则能顺利进入材料晶格之中.随着Ca掺入，晶体类型不变，但c轴略收缩，形成更紧密的结构. 充放电显示Ca在低倍率(2.5～4.3 V，0.5 C)时，能一定程度提高材料的循环性能；但在高倍率(2.5～4.3 V，5 C)时，能明显提高容量和循环性能.充放电曲线同时显示未掺杂的材料高倍率下极化严重，放电平台严重降低；而Ca掺杂的材料极化状况则不明显，说明Ca掺杂能抑制极化并提高电化学性能.     

锂电池LiNi_(1/3)Zn_xCo_(1/3-x)Mn_(1/3)O_2(0.000≤x≤0.133)阴极材料结构与电化学性能（英文）

以MnO_2微球为模板,用Zn掺杂三元系LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2材料,合成LiNi_(1/3)Zn_xCo_(1/3-x)Mn_(1/3)O_2(0.000≤x≤0.133)微球材料。利用RIETAN-FP软件对样品进行XRD结构解析,得出样品具有α-NaFeO_2层状结构。然后组成锂离子纽扣电池,在2.5V到4.5V的电压范围内进行电化学性能测试。通过测试,发现随着锌掺杂浓度的增加,锂电池的循环性能和倍率性能同材料的晶格参数具有相似的变化趋势。掺杂量x=0.133的样品比其它样品具有更好的电化学性能,与没掺杂锌的材料比较,其锂电池比容量增加了10.7%。     

LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2正极材料中SO_4~(2-)的危害及脱除

通过用质量分数2%的NaOH溶液浸湿洗涤前驱体的方法,研究脱除LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2正极材料中以外部吸附和络合盐离子形式存在并对电化学性能有极大危害的SO_4~(2-)杂质问题,对不同SO_4~(2-)含量的锂离子电池循环性能测试.结果表明:低质量分数的SO_4~(2-)(0.28%)的LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2作为锂电池正极材料在30周期后相比于高质量分数的SO_4~(2-)(0.48%)的电极材料有明显较好的充放电循环稳定性100次充放电循环后库仑效率为92%(157.6/171.2mA·h/g).     

ZnO包覆LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4正极材料的制备及其电化学性能

通过共沉淀法合成了锂离子电池正极材料LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4,并使用Zn O对其表面进行包覆改性。通过X射线衍射(XRD)、激光拉曼光谱(Raman)、场发射扫描电镜(FESEM)、透射电子显微镜(TEM)、电化学阻抗图谱(EIS)、恒流充放电循环测试分析技术对所得材料进行测试与表征。结果表明:包覆未改变基体结构并且适量的ZnO包覆可以提高LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4的电化学性能。当包覆量为1. 5%时,材料的电化学性能提升最为明显,室温0. 1C倍率和1C倍率下首次放电比容量分别为133. 15,132. 66 m Ah/g,充放电循环100次后容量保持率分别为96. 1%,90. 1%;在55℃高温1C倍率下首次放电比容量为126. 96 m Ah/g,充放电循环100次后容量保持率仍能达到77. 2%,而未包覆的LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4在相同条件下容量保持率仅为42. 9%。     

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。     

不同锂源对富锂锰基Li_(1.133)Mn_(0.466)Ni_(0.2)Co_(0.2)O_2正极材料性能的影响

采用共沉淀的方法将含有一定比例的镍、钴、锰的醋酸盐溶液均匀混合,然后加入适量的沉淀剂Na_2CO_3制备前驱体Mn_(0.466)Ni_(0.2)Co_(0.2)CO_3,与不同锂源(Li_2CO_3、LiOH)混合煅烧得到富锂锰基Li_(1.133)Mn_(0.466)Ni_(0.2)Co_(0.2)O_2正极材料.采用XRD和SEM分别对制备的(1.133)Mn_(0.466)Ni_(0.2)Co_(0.2)O_22的结构和表面形貌进行表征,采用恒电流充放电和循环伏安法对制备的(1.133)Mn_(0.466)Ni_(0.2)Co_(0.2)O_22的电化学性能进行测试.结果表明,以Li OH为锂源合成的样品在0.1C(1C=250 m A/g)倍率下首次充电比容量和放电比容量分别为330.1 m Ah/g和218.6 m Ah/g,首次库仑效率为66.23%,在1C倍率内表现为优秀的稳定循环比容量特性,但是在2C以及2C以上高倍率循环稳定性不及以Li_2CO_3为锂源合成样品的性能.     

对阴极材料Li_(1.2)Fe_(0.052)Ni_(0.078)Co_(0.13)Mn_(0.54)O_2/C的电化学性能的研究（英文）

Li_(1.2)Fe_(0.052)Ni_(0.078)Co_(0.13)Mn_(0.54)O_2/C是先以MnO_2为模板用铁离子替换镍离子制备好Li_(1.2)Fe_(0.052)Ni_(0.078)Co_(0.13)Mn_(0.54)O_2,然后用碳包覆的方法制备而成的。经过电化学性能测量发现这种材料具有良好的电化学性能,通过XRD分析表明,所得材料具有层状α-NaFeO_2结构。用透射电镜观察发现,通过碳表面处理可以产生清晰的界面。样品在0.1C,电压2.5～4.8V下充放电70次后发现电池容量可达～210(mA·h/g)左右,且循环结束后容量可保持在86%左右。     

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.     

Na_(0.7)Ni_(0.5)Mn_(0.3)Fe_(0.2)O_2正极材料的制备及其储钠性能

为提升钠离子电池的储钠性能,采用溶胶-凝胶法合成了Na_(0.7)Ni_(0.5)Mn_(0.3)Fe_(0.2)O_2层状金属氧化物正极材料,并探讨了柠檬酸含量对材料形貌、结构和电化学性能的影响.形貌和结构分析表明,所得电极材料的成分主要为多晶Na_(0.7)Ni_(0.5)Mn_(0.3)Fe_(0.2)O_2,并伴有少量Ni O;随着柠檬酸含量的增加,Na_(0.7)Ni_(0.5)Mn_(0.3)Fe_(0.2)O_2的颗粒尺寸减小但团聚现象更加明显.电化学测试结果表明,当柠檬酸与金属氧化物的物质的量比为0.3∶1时,所得Na_(0.7)Ni_(0.5)Mn_(0.3)Fe_(0.2)O_2正极材料具有最优的电化学性能,其首圈放电比容量高达128.1 mA·h/g,经50次充放电循环后,仍能释放出91.6 mA·h/g的可逆比容量.此外,Na_(0.7)Ni_(0.5)Mn_(0.3)Fe_(0.2)O_2正极材料还拥有良好的倍率特性,在1.0 C高倍率下,其放电比容量可达84.4 m A·h/g,在快速充放电钠离子电池应用方面展现出良好的前景.     

微波法合成LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4尖晶石

分别利用溶胶-凝胶、有机共沉淀、水热过程3种方法制备前驱体,通过辅助微波加热制备了高电压正极材料镍锰酸锂(LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4)尖晶石;利用X射线衍射光谱(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)、电化学交流阻抗谱(EIS)和充放电测试,对所制备材料的结构、形貌和电化学性能进行了表征与测试。结果表明:不同制备方法所得前驱体经微波加热处理后均得到了立方结构的LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4尖晶石,晶体结构处于Ni/Mn分布有序与无序之间;溶胶-凝胶辅助微波法制备的LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4尖晶石结晶度较高,形貌规整,具有较好电化学性能,当放电流为0.2 C时,首次放电比容量为123.3 m A·h/g;在1 C下循环50圈后,容量保持率为94.5%。     

锂离子电池正极材料LiNi_(0.5-x)Mn_(0.5-x)Zr_(2x)O_2的制备及电化学性能研究

目的制备离子电池正极材料LiNi_(0.5-x)Mn_(0.5-x)Zr_(2x)O_2微米球,并研究其电化学性能与掺杂Zr4+量的关系。方法以NiSO4·6H2O,MnSO4·H2O和Na2CO3等为原材料通过共沉淀的方法制备前驱物(Ni0.5Mn0.5)CO3,然后前驱物与ZrO2,Li2CO3混合均匀,在500℃下煅烧3h,900℃下煅烧16h得到正极材料LiNi_(0.5-x)Mn_(0.5-x)Zr_(2x)O_2。结果 X射线衍射分析证明得到的产物为纯相,扫描电子显微镜图像显示得到的产物具有3~5μm左右的微米球形结构,并对锂离子电池的电化学性能进行了研究。结论 LiNi0.5Mn0.5O2掺杂了Zr4+后能有效降低锂/镍混排度,而且可提高具有微米球结构的LiNi_(0.5-x)Mn_(0.5-x)Zr_(2x)O_2系列锂离子电池正极材料的电化学性能。     

水热法制备凹凸棒黏土-Mn_3O_4及其电化学性能研究

将水热法制备的负载型凹凸棒黏土-Mn_3O_4(Att-Mn_3O_4)复合材料用做超级电容电极材料,采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)测试对材料的物相及形貌进行了表征.发现Mn_3O_4基本呈棒状结构,较好地分散负载在凹凸棒黏土表面.以该复合材料为活性物质制成电极,采用循环伏安、恒流充放电等电化学方法考察其电化学性能,结果表明:在0.5 mol·L~(-1)的Na_2SO_4溶液中,0~1.0 V扫描电位范围内,其循环伏安曲线矩形特征明显;在0.5 A·g~(-1)电流密度下,电容器充放电性能的最佳电位范围为0~1.0 V,比电容和储能密度达到最大值分别为80.25 F·g~(-1)和250.80 W·kg~(-1),而纯Mn_3O_4电极材料的比电容为40.80 F·g~(-1).可见凹凸棒黏土的加入可以明显提高其电化学性能.恒电流充放电性能测试表明,该复合材料具有较好的电化学稳定性,有望成为一种新型的超级电容器电极材料.     

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.     

AB_3型La_(0.7)Mg_(0.3)Ni_(2.5)Co_(0.5)合金的相结构与放电容量衰退机理研究

本文以AB_3型La_(0.7)Mg_(0.3)Ni_(2.5)Co_(0.5)合金为研究对象,对合金电极在循环过程中的放电容量保持率、高倍率放电性能、氢扩散系数以及极化电流密度进行了研究.结果显示,该合金及其氢化物的相结构分别由单一的α和β型PuNi3相构成,虽然抑制了合金的氢致非晶化,但氢化物的衍射峰不仅向低衍射角方向偏移而且也有明显的宽化.随着循环次数的增加,合金的高倍率放电容量保持率与低倍率放电容量保持率基本一致,而氢扩散系数和极化电流密度却呈现出不同程度的增长和下降.因此,合金的电化学动力学性能受到表面反应活性的控制,表面劣化是合金电化学动力学性能衰退的主要因素.     

LiAlO_2包覆Li_(1.5)Ni_(0.25)Mn_(0.75)O_(2.5)正极材料及其电化学性能

通过共沉淀-高温固相法合成Li_(1.5)Ni_(0.25)Mn_(0.75)O_(2.5)固溶体正极材料,并通过溶液法对其进行LiAlO2包覆。采用X线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透视电镜(TEM)、电化学交流阻抗谱(EIS)和恒电流充放电测试分析样品的结构、形貌及电化学性能。研究结果表明:包覆前后样品都具备α-NaFeO2型层状结构;包覆后,Li_(1.5)Ni_(0.25)Mn_(0.75)O_(2.5)的循环稳定性和倍率性能都得到显著提高。包覆量为5%(质量分数)的样品性能最优。首次放电比容量为254.64mA·h/g。50次循环后,容量保持率由84.5%提高至98.9%。当倍率为10C时,包覆样品的放电比容量可达58.29mA·h/g,而未包覆仅为15.27mA·h/g。包覆5%LiAlO2的Li_(1.5)Ni_(0.25)Mn_(0.75)O_(2.5)正极材料具有最小的电荷转移阻抗。     

LaNi_(2.5)Co_(0.5)储氢合金在充放电循环过程中的电化学性能研究

以感应熔炼法制备的LaNi_(2.5)Co_(0.5)合金为研究对象,对该合金及其氢化物的相结构进行了分析,并对合金电极的放电容量保持率、高倍率放电性能、氢扩散系数及极化电流密度等电化学性能进行了研究.结果表明:吸氢后的合金会产生明显的非晶化现象,造成合金吸放氢能力和氢化物稳定性下降.随着循环次数的增加,合金的放电容量和高倍率放电性能均表现出先快速下降到逐渐缓慢降低的趋势,而合金的氢扩散系数和极化电流密度却呈现出不同的变化趋势.高倍率放电性能的下降主要与合金表面反应活性相关,说明表面劣化现象是造成合金电化学性能衰退的主要因素.     

Tuning Li_3PO_4 modification on the electrochemical performance of nickel-rich LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_2

Surface deterioration occurs more easily in nickel-rich cathode materials with the increase of nickel content. To simultaneously prevent deterioration of active cathode materials and improve the electrochemical performance of the nickel-rich cathode material, the surface of nickel-rich LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_2 cathode material is decorated with the stable structure and conductive Li_3PO_4 by a facile method. The LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_2–1 wt%, 2 wt%, 3 wt%Li_3 PO_4 samples deliver a high-capacity retention of more than 85% after 100 cycles at 1 C under a high voltage of 4.5 V. The effect of different coating amounts(0–5 wt%) for the LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_2 cathode is analyzed in detail. Results show that 2 wt% coating of Li_3PO_4 gives better performance compared to other coating concentrations. Detailed analysis of the structure of the samples during the charge-discharge process is performed by in-situ X-ray diffraction. It is indicated that the modification for LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_2 cathode could protect the well-layered structure under high voltages. In consequence, the electrochemical performance of modified samples is greatly improved.     

新型材料Na_4MnV(PO_4)_3的电化学性质及其改性

用溶胶-凝胶法制备纯相Na_4MnV(PO_4)_3@C材料,对Na_4MnV(PO_4)_3@C进行石墨烯复合,通过降低材料中Mn含量抑制体系的Jahn-Teller效应,并利用恒流充放电方法测试材料的电化学性能.结果表明:Na_4MnV(PO_4)3@C作为钠离子正极材料,在2.5~4.0V下的比容量为105mA·h/g,平均电压为3.6V,30次循环后的容量保持率为63%;复合后的材料在30次循环后,容量保持率为71%;低锰材料Na_(3.5)Mn_(0.5)V_(1.5)(PO_4)_3@C在2.5~4.2V下的比容量为110mA·h/g,50次循环后的容量保持率为90%,材料的容量保持率得到大幅度提高.     

AB3型储氢合金复合电极材料制备及电化学性能

以La_2Mg_(17)作为中间合金采用熔炼法成功制备了AB_3型合金La_(0．7)Mg_(0．3)Ni_(2．875)Co_(0．525)Mn_(0．1),与球磨法制得的NiB进行不同比例的复合．对合金复合前后的电化学容量、循环寿命、高倍率放电以及电化学交流阻抗(EIS)进行了测试,结果表明储氢材料经NiB复合后,合金电极循环稳定性明显提高,但是其最高放电容量有所降低；高倍率放电能力增强,抗腐蚀性能增强．     

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.