锂二次电池正极材料FeVO_4的液相沉淀法制备及其电化学性能

以NH4VO3和Fe(NO3)3为原料,通过液相沉淀法制备前驱体,分别在300℃和550℃热处理,成功制备出纳米颗粒状FeVO4材料.分别采用热分析(TG-DTA)、透射电镜(TEM)、X-射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)对其进行表征,同时用恒流充放电循环对材料进行电化学性能测试.结果显示,经300℃热处理的FeVO4材料呈纳米颗粒状,粒径为几十纳米.在50mA/g放电电流密度下首次放电比容量为215mAh/g,40周循环后容量保持在170mAh/g左右.经循环伏安分析其脱-嵌锂机制,显示该材料充放电过程中同时发生了Fe和V的氧化还原反应,共同提供嵌锂容量.     

苯甲酸锂、对苯二甲酸锂及均苯三甲酸锂的电化学性能

采用苯甲酸、对苯二甲酸、均苯三甲酸分别与氢氧化锂进行简单中和反应生成相应的苯甲酸锂、对苯二甲酸锂、均苯三甲酸锂.将这些盐作为有机负极嵌锂材料,研究其电化学性能.结果表明,苯甲酸锂、对苯二甲酸锂、均苯三甲酸锂电极材料在0.1C倍率下首次放电容量分别为250、340、268 mAh/g,50次循环后,其放电容量分别为75、100、60 mAh/g,表明对苯二甲酸锂电极材料循环前后放电容量最高.通过溶解性实验表明对苯二甲酸锂最难溶解在有机电解液中.对苯二甲酸锂能够通过O~-—Li…O~-键作用形成二维"大分子链"的结构,能有效抑制溶解.实验结果显示,对苯二甲酸锂电极材料有望成为锂离子电池有机负极材料.     

Sn-Sb-Co复合负极材料的制备及性能

采用化学还原共沉积法制备了Sn-Sb-Co复合材料,用SEM对其形貌进行表征.根据充放电曲线、循环伏安曲线和交流阻抗谱,探讨了材料的嵌/脱锂行为.热处理后的Sn-Sb-Co复合材料呈不均匀粒状的无定形态结构;Sn-Sb-Co复合电极首次充、放电比容量分别为618,1 325 mAh/g,第20循环的可逆比容量为390 mAh/g,库仑效率为92%.     

软硬双模板法制备双介孔炭及其储锂性能研究

以中间相沥青为前驱体,三嵌段共聚物F127和纳米CaCO_3分别为软硬模板剂,采用有机-无机自组装方式制备双介孔炭(BMCs)用作锂离子电池负极材料。借助XRD、Roman、SEM、TEM、氮气吸脱附及恒电流充放电测试对所制双介孔炭材料的结构、形貌及电化学性能进行了表征,研究了软硬模板剂比例与热处理温度对其孔结构及电化学性能的影响。结果表明,当中间相沥青、三嵌段共聚物F127、纳米CaCO_3质量比为2∶1∶7时,所制备的双介孔炭材料电化学性能最佳,在100 mA/g的电流密度下,该材料首次放电比容量可达563.2 mAh/g,100次循环容量保持率为81.25%,在2000 mA/g的电流密度下,其放电比容量为206.3mAh/g;随着热处理温度的升高,双介孔炭孔道结构逐渐坍塌,其可逆储锂容量不断降低,在热处理温度为1800℃时降到最低值,当热处理温度进一步升高达到2300℃以上时,因石墨微晶排列有序度大幅提高,有利于锂离子的嵌入脱出,由此导致材料的可逆储锂容量又开始不断增加。热处理温度低于2300℃时,材料的储锂容量主要取决于其内部缺陷及孔隙,在2300℃及更高温度进行热处理时,材料的储锂容量主要为层间插锂容量。     

离子掺杂对锂离子电池正极材料LiFePO4电化学性能的影响

采用一步高温固相合成法制备橄榄石型锂离子电池正极材料LixFe（1-y）MoyPO4／C,着重研究了不同锂铁比和铁位钼元素掺杂对材料的充放电性能的影响．结果表明：当Li：Fe=1．03：1时,磷酸铁锂的放电比容量和充放电循环性能最佳,首次放电比容量最高为100．8mAh／g;在富锂基础上,Mo掺杂的浓度为Li1.033Mo0.01Fe0.97PO4／C时,材料表现出的电化学性能最好,所能达到的最大比容量为144．8mAh／g．     

焦磷酸钒锂的合成及其性能

用溶胶-凝胶法合成了焦磷酸钒锂(LiVP2O7)锂电池正极材料,XRD显示该材料属于单斜晶体结构(P21空间群),晶胞参数为a=4.804,b=8.113,c=6.939,β=109.01°,SEM测试表明该材料的粒径大约在500nm-1μm之间,分散性好.该材料首次放电容量达到91mAh.g-1,首次充放电库仑效率在93%以上,46周循环后,放电容量仍能保持在82mAh.g-1,显示出良好的循环稳定性和可逆性.     

具有微纳结构的FeS_2的制备及其储锂性能研究

金属硫化物具有较大的理论容量,有望成为下一代的锂电池负极材料,但是充放电过程中材料发生严重的膨胀/收缩、晶体粉化,使得材料的比容量迅速衰减.本文以铁醇盐为原料制备具有花状微纳结构的FeS_2,以达到抑制材料粉化效果.结果显示,300℃热处理得到的FeS_2样品能够充分保持中间体铁醇盐的花状微纳结构,结晶度高.450℃处理得到的样品表面为多孔状结构,而800℃处理未得到目标产物,样品分子式是Fe_9S_(10).电化学测试结果表明:300℃所得产物具有1 484.3mA·h/g的放电比容量,高于450℃的产物(1 326.7mA·h/g);在电流密度为200mA/g条件下,100次充放电循环后,300℃所得产物的放电比容量为480.8mA·h/g,远高于450℃所得产物的放电比容量(215.8mA·h/g).研究结果表明具有花状微纳结构对材料的粉化现象有较好的抑制作用.     

铜掺杂对LiV3O8性能的影响研究

采用一种新的掺杂方法制备了Cu掺杂的LiV3O8,该方法设备简单,热处理温度较低.电化学性能测试表明,Cu掺杂和水处理可以使层间距变大,电导率提高,从而促进Li 离子的扩散,使Li 的嵌脱变得容易,改善了掺杂材料的充放电循环性能.其中掺杂量为0.05的样品首次放电容量为265.0 mAh/g,100周后为227.7mAh/g,容量损失仅为14%.     

苯甲酸锂、对本二酸锂及均苯三甲酸锂的电化学性能

与传统的锂离子电池（LIBs）无机材料相比,有机电极材料因具有理论容量高、可再生、成本低、环境友好等优点已成为LIBs电极材料的热门研究方向. 然而有机材料易溶解在有机电解液中,阻碍有机电极材料的进一步市场化.本文通过含不同数量羧酸的苯甲酸、对苯二甲酸、均苯三甲酸分别与氢氧化锂进行简单中和反应生成相应的苯甲酸锂、对苯二甲酸锂、均苯三甲酸锂,作为有机负极嵌锂材料,并研究不同数量的羧基锂基团对这三种电极材料电化学性能的影响.研究结果显示苯甲酸锂、对苯二甲酸锂、均苯三甲酸锂电极材料在0.1C电流倍率下首次放电容量分别为~250、~340、~268 mAh g-1,50次循环后,其放电容量分别为~75、~100、~60 mAh g-1,表明对苯二甲酸锂电极材料循环前后放电容量最高.通过溶解性实验表明对苯二甲酸锂是最难溶解在有机电解液中.对苯二甲酸锂能够通过O-LiO-键作用形成二维大分子链的结构,能有效抑制溶解.从以上实验结果看出,对苯二甲酸锂电极材料是最有希望的LIBs有机负极材料.     

AlF_3包覆对Li_(1.17)Mn_(0.53)Ni_(0.2)Co_(0.1)O_2正极材料电化学性能的影响

采用控制结晶法制备富锂锰基固溶体正极材料Li1.17Mn0.53Ni0.2Co0.1O2,并采用AlF3对其进行包覆,通过XRD、SEM、TEM和电池充放电测试研究了AlF3包覆量对材料结构和电化学性能的影响.TEM观察表明,在颗粒表面形成一层10~20nm厚的AlF3包覆层.电化学性能测试表明,AlF3包覆可有效改善材料的循环性能,提高材料的放电比容量和库仑效率.当包覆量为1%时,样品具有最优异的电化学性能,在0.05℃下的首次放电比容量由未包覆时的228mAh/g提升至274mAh/g,库仑效率高达86.7%;在0.5℃下经50次循环后容量保持率为93%.     

LiFePO4/C的制备及其电化学性能研究

采用固相烧结法,在惰性气氛下制备了橄榄石型LiFePO4/C正极材料.通过充放电循环实验、循环伏安实验、交流阻抗、拉曼光谱等测试方法,研究了样品的优化制备条件与电化学性能的关系.研究表明,当以草酸亚铁为铁源时,720 ℃烧结的样品以1 C倍率电流充放电时,首次放电容量为113 mAh/g,50循环的放电容量为116 mAh/g,表现出优秀的循环稳定性.在30循环内,样品的电荷传递阻抗随着充放电循环的进行而减小.锂离子扩散系数为1.56×10-8 cm2/s.     

LiFePO4-MWCNTs复合正极材料的制备与电化学性能研究

以氧化铁为铁源,通过简单的固相碳热法制备LiFePO4-MWCNTs复合正极粉体材料.利用XRD和SEM表征LiFePO4-MWCNTs复合材料的结构和表面形貌.利用EIS、CV和充放电测试实验测量LiFePO4-MWCNTs复合材料的电化学性能.XRD结果显示复合材料为橄榄石型的磷酸铁锂纯相,多壁碳管在正极材料中将颗粒相连,增加导电面积,形成三维网络结构,为颗粒之间提供附加的导电通道.通过添加质量分数为5%的多壁碳管的方法对LiFePO4正极材料导电通道进行改善.在0.5C充放电速率下首次放电比容量可以达到151.6mAh/g,充放电50次后,放电比容量还能保持在145.5mAh/g,在1C充放电速率下比容量保持在140mAh/g,2C时比容量保持在130mAh/g.随着充放电速率的增加,锂离子电池的性能也更加优越.     

复合掺杂改性尖晶石型锰酸锂的研制

采用固相合成工艺路线,通过复合掺杂对尖晶石锰酸锂进行改性处理,研究了复合掺杂工艺以及掺杂比例对尖晶石锰酸锂材料性能的影响.实验结果表明：采用两步固相合成,一次合成时掺杂纳米Al2O3、稀土氧化物复合掺杂剂,二次合成时添加少量Nb2O5制备的改性锰酸锂材料的首周放电比容为121.5mAh/g,55℃循环100周容量保持率达到91.4%,材料的体积能量密度达到344.73mAh/cm3.     

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。     

高能球磨法制备锂离子电池Si/Co/C负极材料

采用高能球磨法制备得到了Si/Co/C负极材料,并研究了其组成对电化学循环性能的影响.XRD结果表明,3种元素只以单质形式存在.充放电曲线结果表明,材料中Si和C为活性物质,Co为非活性物质.恒流充放电结果显示,当3者的重量比为20∶30∶50时形成的Si20Co30C50材料表现出了较好的电化学循环性能,其首周放锂容量和吸锂容量分别为877.6和1 038.7mAh/g,首周库伦效率为84.5%;循环50周后容量仍可以保持为581.2mAh/g.     

化学还原-球磨法制备Sn-Co-C负极材料

采用化学还原法得到纳米级Sn-Co粉末,再经过与硬碳粉混合球磨得到Sn-Co-C复合粉体. 复合粉体与锂片组成模拟电池,首次放电比容量为558.4 mAh/g,首次充电比容量为338.5 mAh/g;循环30次后,放电比容量保持在348.2 mAh/g,保持率为62.4%;充电比容量保持在335.4 mAh/g,保持率为99.1%. 充放电比容量较硬碳提高3倍左右.     

共沉淀-微波法合成LiFePO4/C正极材料

采用共沉淀-微波法,利用自制加料装置合成了橄榄石型LiFePO4/C. 利用SEM、交流阻抗及恒流充放电技术对样品进行形貌表征和电化学性能测试. 结果表明微波8min样品具有均匀结构和较好电化学性能;0.2 C充放电表明,首次放电比容量157.81 mAh/g,53周循环后仍为156.15 mAh/g,材料具有良好的循环性能;1C充放电时,第一次放电容量为136.30 mAh/g,经20周循环后容量没有明显衰减,材料的倍率性能较佳.     

锂离子电池正极材料尖晶石型LiMn2O4的制备及电化学性能研究

首次采用基于复合络合剂柠檬酸和β-环糊精的溶胶凝胶法制备了尖晶石型锰酸锂，并研究了煅烧温度对材料电化学性能的影响。电化学性能表明，700℃煅烧制备的材料具有优异的倍率和循环性能。在3C电流下此材料的首次和第200次放电比容量分别为102mAh／g和90．8mAh／g，容量保持率为89％。     

高密度的铜掺杂正极材料研究

通过掺杂过渡金属元素铜,成功得到了粉末振实密度超过2.8g/cm3的高密度的锂离子电池正极材料LiCoO2.其初始放电比容量超过140mAh/g,以1C倍率充放电300周后,容量保持率大于90%,显示出良好的循环性能.SEM照片显示材料颗粒致密、表面光滑,粒径主要分布在5～10μm.安全测试结果表明其达到安全标准.此类LiCoO2材料的应用将有利于提高目前锂离子电池的体积能量密度.     

微波处理对掺氟Li1+xV3O8的电化学性能的影响

对在400℃至600℃固相合成的掺氟Li1 xV3O8进行微波后处理,用合成的材料组装成纽扣电池.通过充放电循环实验、XRD、IR和SEM研究了微波如何改善样品的电化学性能.结果发现,微波后处理可以改善材料的结晶度,提高材料的比容量和循环性能.经过微波处理的500℃烧结的掺氟Li1 xV3O8样品的第一循环的放电容量为238mAh/g,第40次循环的放电容量为142mAh/g.均比未经过微波处理的样品的容量提高了12%.微波处理延长了2.8V区的放电平台.