锂离子电池正极材料Li［CoxLi 1/3-x/3Mn2/3-2x/3］O2的制备与表征

采用柠檬酸盐法合成了Li［Co_xLi _{1/3-x/3}Mn_2/3-2x/3］O₂（x=0.1,0.2,0.3,0.4,0.5）正极材料. 利用X射线衍射(XRD), Raman光谱和红外光谱(FTIR)等方法研究不同质量分数的Co对材料晶体结构的影响, 并分析了原因. 对不同组分的材料进行了电化学性能测试, 结果表明, 当x=0.5时, 样品充放电容量高, 循环性能优良.      

Ca[(Li1/3 Ta2/3)1-x Tix]O3-δ固溶体的微波介电性质

应用常规氧化物混合法,制备了Ca[(Li1/3Ta2/3)1-xTix](CLTT)O3-δ(0.50≥x≥0)微波介质陶瓷.X射线衍射表明,CLTT是具有正交相结构的连续固溶体,而且B位Li和Ta形成了1∶2的有序化结构.用Ti4 部分替换Li1 和Ta5 稳定了钙钛矿相,破坏了1∶2有序化结构,促进了Ca[(Li1/3Ta2/3)1-xTix]O3-δ(x=0.20,0.30)陶瓷的晶粒生长.当x组分从0增加到0.50时,微波介电常数ε从24增至48,品质因数Qf值从42000降至11000GHz,谐振频率温度系数τf也由负变正.含B2O3的Ca[(Li1/3Ta2/3)0.7Ti0.3]O3-δ陶瓷在1050℃烧结,可获得ε=35,Qf=22800GHz,τf=-4 1×10-6/℃的新型微波介质材料.     

Ca[(Li1/3Nb2/3)1-xTi3x]O3-δ陶瓷微波介电性能研究

研究了添加B2O3的Ca[(Li1/3Nb2/3)1-xTi3x]O3-δ(0≤x≤0.2)(CLNT)陶瓷的微波介电性能.在整个组分范围内检测到单一的正交相.随着x从0增加到0.2,介电常数(k)将从30增至89,Qf值则下降到3820GHz,谐振频率温度系数(TCF)从-16×10-6/℃增加到22.4×10-6/℃.当B2O3添加1.0%时,CLNT陶瓷的烧结温度可以从1150℃降至970℃而不降低微波介电性能.940℃烧结后,x=0.1试样的微波性能为k=50,Qf=6500GHz,温度系数为-7.6×10-6/℃.     

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.     

(1-x)Li2MnO3·xLiNi1/2Mn1/2O2的低温固相制备及电化学性能研究

采用低热固相法在700 ℃合成了 (1-x)Li2MnO3·xLiNi1/2Mn1/2O2 (x=0.3, 0.5, 0.7)正极材料,并对其相组成、结构、微观形貌进行了表征,对电化学性能进行了测试. 实验结果表明,x=0.7时合成样品中出现尖晶石LiMn2O4相. X=0.3、0.5材料在循环中比容量逐渐升高,后续循环稳定性较好. Fe掺杂加速了x=0.5材料容量的上升,第二次循环时放电比容量高达189.5 mAh/g.     

Li+在尖晶石钛酸盐Li2ZnTi3O8中的电化学行为

采用溶胶-凝胶结合固相反应制备Li2ZnTi3O8负极材料,通过X线衍射仪(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)及恒电流充放电等手段表征Li2ZnTi3O8负极材料的微观结构和电化学性能.结果表明:Li2ZnTi3O8负极材料具有尖晶石结构特征.Li2ZnTi3O8负极材料在0.02～3 V能够完全可逆脱出与嵌入Li+ ;以30 mA/g的电流密度进行充放电,可逆充电比容量可达219.9 mA·h/g(是理论容量的96％),240 mA/g的电流密度下,其可逆比容量仍可达150 mA·h/g.首次循环之后尖晶石结构的Li2ZnTi3O8材料呈现出良好的循环稳定性.充放电过程中Li+的嵌入和脱出引起结构的变化是完全可逆的.     

固体电解质Li_(1+2x+2y)Al_xMg_yTi_(2-x-y)Si_xP_(3-x)O_(12)系统的合成及导电性能的研究

以LiTi2(PO4)3为基,煤矸石为原料经高温固相反应(900℃)制得系列锂离子固体电解质Li1+2x+2yAlxMgyTi2-x-ySixP3-xO12(以下简称Ti-Mg-Lisicon).应用交流阻抗技术测定的电导率数据结果表明x=0.1,y=0.1的合成物室温电导率比较理想为1.30×10-4S/cm,而673 K时x=0.1,y=0.3的合成物的电导率最大,为2.60×10-2 S/cm。X射线衍射分析结果表明在x=0.1,y≤0.7x;=0.2y,≤0.6的组成范围内均得到空间群为R3c的合成物.     

Li1.05Fe(PO4)1-x(GeO3)x/C正极材料的制备及性能研究

采用固相烧结法,在惰性气氛下制备了橄榄石型Li1.05Fe(PO4)1-x(GeO3)x/C (x=0.021,0.054,0.086)复合材料. 采用X粉末衍射仪、充放电循环、循环伏安和交流阻抗等现代测试手段表征制备的样品的电化学性能. 实验结果表明:掺锗可显著改善LiFePO4的大电流放电性能. 理论组成为Li1.05Fe(PO4)0.95(GeO3)0.054/C的样品的电化学性能最佳.     

低温熔盐法合成球形LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2研究

采用低温熔盐法合成了锂离子电池正极材料Li Ni1/3Co1/3Mn1/3O2,并就低温熔盐0.62xLi NO3-0.38xLi OH-(1-x)CH3COOLi.2 H2O的具体比例、焙烧温度和焙烧时间对材料的影响进行了对比研究.XRD结果表明以x=0.6的低温共熔盐,经3阶段温度烧结(200℃,3 h;600℃,制备的样品的α-NaFeO2层状结构发育的较为完备.SEM扫描显示材料是由许多片状晶体构成的球形颗粒.材料在2.8～4.3 V范围内充放电,倍率为0.2 C时,首次放电比容量为173.6 mA.h.g-1,循环20次后容量保留97.4%;倍率为1 C时,首放126.0 mA.h.g-1,循环20次后容量保留94.1%.     

La2/3Sr1/3Mn1-xCoxO3(x=0,0.2,0.25)体系的热膨胀和电性能研究

制备了钙钛矿锰氧化物La2/3Sr1/3Mn1-xCoxO3(x=0,0.2,0,25)体系,研究该材料的热膨胀性能和电输运性质.研究发现,所有样品具有相近的热膨胀性能,200-800 ℃温区内的平均线热膨胀系数约为1.2×10-5K-1;x=0和x=0.2掺杂样品在高温下的电输运机制符合小极化子模型;x=0.25掺杂样品具有最高的电导率,在800℃时的电导率为100S/cm.     

层状Lix[Mn1-yCoy]O2正极材料的合成及电化学性能研究

采用柠檬酸溶胶凝胶法合成了钠锰青铜Nax[Mn1-yCoy]O2,其中Nax[Mn1-yCoy]O2(0.3≤y≤0.5)具有理想的层状P2结构;以P2结构的Nax[Mn1-yCoy]O2为前驱体,离子交换后得到O2结构产物Lix[Mn1-yCoy]O2,并进行了XRD,ICP和电化学性能研究,结果表明不同Mn/Co投料比对前驱体中Nax[Mn1-yCoy]O2的结构有较大的影响,并且不同的离子交换方法对产物Lix[Mn1-yCoy]O2的结构和组成有较大的影响。对Li0.9Mn0.7Co0.3O2在充放电电压为2.6-4.5V(vs.Li /Li),电流密度为0.2mA/cm2的充放电条件下进行电化学测试后发现,该材料的首次充放电容量达152.70mAh/g,且循环性能良好。     

Li1+2x+yAlxEuyTi2-x-ySixP3-xO12系统锂快离子导体

Li1+2x +yAlxEuyTi2 -x -ySixP3 -xO12 锂快离子导体可用精选的天然高岭石Al4 [Si4 O10 ](OH) 8为原料 ,与Li2 CO3,TiO2 ,NH4 H2 PO4 ,Eu2 O3 高温 (80 0～ 10 0 0℃ )固相反应约 2 0h而制得 .在 y =0 .5 ,x≤ 0 .3 ;x =0 .2 ,y≤ 0 .3的原始组成范围内 ,可以形成一个空间群为R3C的固熔体相 .它们具有较好的离子电导率和较小的离子导电活化能 .当x =0 .2 ,y =0 .1,t=40 0℃时 ,其电导率达 9.98mS·cm-1,其活化能为 34.0kJ.mol-1.     

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。     

Ca和Ba掺杂对La4/3Sr5/3Mn2O7的磁电阻效应的影响

用溶胶-凝胶法制备了双层钙钛矿锰氧化物La4/3(Sr1-xAx)5/3Mn2O7 (A是Ca或者Ba,x=0,0.1,0.2)系列多晶样品,并对其结构及电、磁输运性质进行了研究.研究结果表明:Ca和Ba的掺入虽然导致绝缘体-金属(I-M)转变温度(TI-M)降低,但可以明显提高低温区的磁电阻效应.对于x=0.2的Ca或Ba掺杂的样品,在60 K以下,磁电阻值接近100 %,且为一恒定值.对于这一实验结果可以作如下解释:Ca或Ba掺杂引起了MnO6八面体的畸变,导致eg电子占据dx2-y2轨道和d3z2-r2轨道的状态偏离了x=0时的优化组合状态,铁磁性被削弱.     

Na2SO3/H2O体系引发MMA聚合

实现了亚硫酸钠水溶液可以引发甲基丙烯酸甲酯(MMA)的聚合,并进一步研究了各种因素对聚合速率和聚合物分子量的影响.结果表明:亚硫酸钠水溶液可以有效引发甲基丙烯酸甲酯聚合;聚合动力学方程为Rp=kp[MMA]1.6[Na2SO3]0.44,聚合反应的总的活化能为81.7kJ/mol,所得到的聚合物分子量可达1.36x105,单体转化率高达86.7%.初步讨论了该引发体系可能的机理.     

正交实验法优选尖晶石Li_xCo_yNi_zMn_(2-y-z)O_4的原料配比

通过正交实验法,采用流变相法制备了LixCoyNizMn2-y-zO4的25个样品(x=1、1.02、1.04、1.06、1.08,y=0、0.025、0.05、0.075、0.1,z=0、0.025、0.05、0.075、0.1),并对其电化学性能进行了研究从而选择出最佳原料配比。实验结果表明从首次放电比容量来考察LiCo0.05Mn1.95O4的性能最好,从第20次容量保持率来考察Li1.06Co0.1Ni0.075Mn1.825O4的性能最好。     

锂离子电池正极材料Li2FeSiO4的改性

采用高温固相反应法在氩气气氛下合成锂离子电池正极材料Li2FeSiO4、Li2FeSiO4/C和Li2Fe0.9Mn0.1SiO4/C,并采用X线衍射、扫描电镜和电化学方法研究材料的结构与性能.研究结果表明:改性后的Li2FeSiO4/C和Li2Fe0.9Mn0.1SiO4/C材料与Li2FeSiO4具有相同的晶体结构,锰离子掺杂和表面碳包覆有效地提高了材料的比容量和循环性能.以C/16倍率充放电,Li2FeSiO4/C的首次放电容量为112mA·h/g,Li2Fe0.9Mn0.1SiO4/C材料首次放电容量达122 mA·h/g,充放电循环30次后容量衰减仅为9％.     

锂离子电池负极材料Li3．9Mn0．1Ti5O12／C的性能研究

文章采用固相法合成了电化学性能优异的碳包覆的锂离子电池负极材料Li3．9Mn0．1Ti5O12／C,并对材料进行了XRD、激光粒度分析、循环伏安测试及恒电流充放电测试。结果表明：Mn的掺杂未改变材料的晶体结构,由于Mn4＋对Li4Ti5O12的晶胞内部的掺杂和C对其晶胞外部的包覆,使复合材料的电导率,大电流循环稳定性和可逆比容量都明显提高。在1C充放电循环时,Li3．9Mn0．1Ti5O12／C首次放电容量为162．4mAh／g,50次循环后,稳定在159．6mAh／g,容量保持率为98．3％;在2C充放电循环时,首次放电容量达到了153．5mAh／g,展示了优良的电化学特性。