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%.     

Li_(1.2)Mn_(0.54)Ni_(0.13)Co_(0.13)O_2的Al_2O_3包覆改性

采用共沉淀法合成富锂锰基正极材料Li1.2Mn0.54Ni0.13Co0.13O2,以Al2O3对材料进行表面包覆改性。经X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和傅里叶变换红外光谱(FTIR)对所合成材料的结构和形貌进行表征,通过恒流充放电测试和交流阻抗测试研究材料的电化学性能。结果表明:表面包覆改性前后的材料均为α-NaFeO2层状构型;经过25次循环后,包覆Al2O3材料的放电比容量为240 mAh·g-1,容量保持率达95.1%;电荷迁移电阻减小150Ω,呈现更优的电化学性能。     

层状-尖晶石复合正极材料LiNi_(0.25)Mn_(0.75)O_(2.25)的制备与性能

以共沉淀法制备Ni0.25Mn0.75(OH)2,并以Ni0.25Mn0.75O2.25(OH)2为前驱体,在不同温度下与Li2CO3烧结制备Li Ni0.25Mn0.75O2.25。利用X线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)对不同温度下制备材料的结构和形貌进行表征。研究结果表明:制备的材料Li Ni0.25Mn0.75O2.25均具备层状和尖晶石型结构。800℃下制备的样品具有最好的电化学性能。在2.0~4.8 V电压范围内,该样品在0.1C倍率下的首次放电比容量达到250 m A·h/g,首次库仑效率为90.9%,循环50次后的容量保持率达到95.9%,10C放电比容量达到69 m A·h/g。800℃下制备的样品具有最小的电荷转移阻抗。     

新型钠离子电池正极材料Na(Ni_(0.5)Mn_(0.5))O_2的制备和电化学性能

以CH_3COONa,Ni(CH_3COO)_2·4H_2O和Mn(CH_3COO)_2·4H_2O为原料,经过溶解、干燥和焙烧,得到产物Na(Ni_(0.5)Mn_(0.5))O_4.利用XRD,SEM对材料进行了结构和形貌的分析,结果显示产物含有少量的NiO相,呈片状形貌,颗粒小于5μm,有一定程度的团聚.对材料进行了不同倍率的充放电性能测试,产物展示了较好的电化学性能,0.1,0.2,0.5,1和5倍率时的放电容量分别为124,121,116.7,110.1和73.8mA·h/g.产物在2.0~4.0V电压区间充放电循环30次后,室温和55℃下的容量保持率分别为94.8%和91.1%,显示具有较好的高温性能,可以作为钠离子电池正极材料.     

Li[Li_(0.2)Mn_(0.54)Ni_(0.13)Co_(0.13)]O_2富锂正极材料表面修饰LaF_3及其电化学性能的研究

采用溶胶凝胶方法合成Li[Li0.2Mn0.54Ni0.13Co0.13]O2富锂正极材料,通过化学沉积技术在Li[Li0.2Mn0.54Ni0.13Co0.13]O2颗粒表面沉积La F3颗粒.利用X-射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、充放电测试、循环伏安及交流阻抗测试系统研究了La F3包覆对材料电化学性能的影响.合成的材料具有α-Na Fe O2层状结构且La F3颗粒均匀包覆在颗粒表面,表面修饰La F3后的样品表现出更高的比容量和更好的倍率性能,电化学性能测试表明La F3表面修饰层有助于缓解电解液中HF对活性材料的腐蚀,降低电荷跃迁电阻(Rct),增强锂离子的扩散能力.     

富锂锰基正极材料Li[Li_(0.2)Ni_(0.2)Mn_(0.6)]O_2的纳米TiO_2掺杂改性

将共沉淀法制得的碳酸盐前躯体Mn_(0.75)Ni_(0.25)CO_3与Li_2CO_3以及不同量的纳米TiO_2均匀混合,并在900℃下烧结10 h得到Li[Li_(0.2)Ni_(0.2)Mn_(0.6-x)Ti_x]O2(x=0.00,0.01,0.02,0.05,0.10)正极材料,ICP(感应耦合等离子体)分析表明制备的材料组分基本符合最初的设计.通过X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)表征发现,掺杂量达到一定程度时会改变基体材料的结构并对微观颗粒起到分散作用.电化学测试结果表明:Ti掺杂量为0.02的材料具有最佳的电化学性能:0.1C倍率下循环30次时量没有任何衰减;其在各倍率下的放电比容量较未掺杂材料均有7~13 m Ah/g的提升;0.1C倍率下30次循环的中值电压衰减为0.08 m V.EIS(电化学阻抗谱)测试结果表明Ti掺杂量为0.02的材料性能的提高可能来自于Ti掺杂对材料结构稳定性的改善.     

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%。     

Mn_3O_4/CNTs正极材料的制备及其电化学性能研究

针对水系镁离子电池正极材料循环不稳定及电化学性能差的问题,采用Mn3O4作为水系镁离子电池正极材料,通过简单的溶液共沉淀法将Mn3O4与碳纳米管(CNTs)原位复合形成Mn3O4/CNTs。经X射线粉末衍射仪(X-ray diffractometer, XRD)、扫描电子显微镜(scanning electron microscopy, SEM)、通射电子显微镜(transmission electron microscopy,TEM)和循环伏安(cyclic voltammetry,CV)及充放电测试等表征,结果表明CNTs表面均匀附着尖晶石型Mn3O4纳米颗粒,提高了Mn3O4电极的导电性和电化学性能。Mn3O4/CNTs正极材料在100 m A/g下表现出305 mAh/g的比容量及长循环寿命,远高于Mn3O4的电池性能。Mn3O4/CNTs材料作为水系镁离子电池正极材料具有潜在的应用价值。     

溶胶-凝胶法制备层状LiMn_(0.5)Ni_(0.5)O_2锂离子电池正极材料及其电化学性能(英文)

以醋酸锂、醋酸锰和醋酸镍为原料,羟基乙二酸为螯合剂,通过溶胶-凝胶法制备层状LiMn0.5Ni0.5O2正极材料,得到的产物具有典型的α-NaFeO2层状结构,颗粒尺寸在300～400nm之间。对900℃下制得的层状LiMn0.5Ni0.5O2在2.5～4.3V之间进行充放电测试,电流密度为0.1mAcm-2,其首次放电容量达到了161.2mAhg-1。经过20次循环后,仍然保留了初始容量的88%。     

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。     

海藻酸辅助合成5V正极材料LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4

首次利用海藻酸为模板剂,辅助合成了Fd3m空间群结构的锂电正极材料Li Ni0.5Mn1.5O4,同时分析了其结构、形貌及电化学性能等.与普通共沉淀法相比,海藻酸辅助制备的样品表现出了良好的形貌特征和电化学性能.X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)观察的结果表明:制备的材料结晶度较高,颗粒晶型完整并达到微-纳级别.充放电测试结果表明:0.2C第一次放电表现出127.8 m Ah/g的比容量,且50次循环保持率在99%以上.同时,循环伏安(CV)和交流阻抗(EIS)测试结果可很好的解释其容量较高的原因.     

LaNi4.25Al0.75包覆多孔SiO2的改性及其电化学性能

以正硅酸乙酯为原料,采用溶胶-凝胶法制备多孔SiO2凝胶,将LaNi4.25Al0.75合金粉与凝胶混合在500℃进行真空烧结。将真空烧结所得样品在吸氢系统中进行吸、放氢性能测试,用恒流电池测试仪研究其电化学性能。研究结果表明:所得样品的抗氧化性能明显比纯LaNi4.25Al0.75合金粉的抗氧化性能强,在常温下吸氢后暴露在空气中没有出现自燃现象;所得样品在吸、放氢测试中表现出良好的稳定性能,当以1C放电到0.9 V时,经30次充、放电循环后,纯LaNi4.25Al0.75合金的初始容量为270 mA.h/g,容量衰减27.8%;包覆多孔SiO2凝胶后其初始放电容量为260 mA.h/g,容量仅衰减7.5%。     

正极材料Li[Ni_(1/3)Li_(1/9)Mn_(5/9)]O_2的结构和充放电过程研究

应用X射线衍射,选区电子衍射和同步X射线衍射等方法,对锂离子电池正极材料Li[Ni1/3Li1/9Mn5/9]O2的结构和充放电行为进行了研究.结果表明Li[Ni1/3Li1/9Mn5/9]O2可标定为单相α-NaFeO2,并具有3ahex.×3ahex.×3chex.超结构特征.电池充电时,伴随锂离子的脱出,相邻氧原子层间的静电斥力逐渐增大,当电压为3.8V时应力达到最大.接近4.6V时,晶胞常数c急剧下降,绝大多数Li 从材料的锂层拔出,Ni2 发生氧化.4.6～4.8V之间c增大,a变化很小,说明过渡金属层中的Li 拔出,而过渡金属离子的氧化状态未改变.     

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。     

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.     

LiFePO_4锂电池正极材料的Li_(0.5)La_(0.5)TiO_3包覆改性

研究了以快离子导体Li_(0.5)La_(0.5)TiO_3(LLTO)包覆的LiFePO_4正极材料的锂离子电池的电化学性能。采用溶剂热法制备锂电池正极材料LiFePO_4,再采用溶胶凝胶法制备的LLTO粉体对LiFePO_4进行包覆,包覆量为LiFePO_4质量分数的1%~4%.通过进行充放电测试、交流阻抗测试及循环伏安测试,研究了不同包覆量对电池的充放电比容量、循环性能及可逆性的影响。发现当LLTO含量为3 wt%,2 C、5 C时,充放电时相对于没有包覆LLTO的电池正极材料的比容量分别提高29.7%、31.6%,30次循环之后,容量损失率减小4.13%,循环伏安曲线上氧化还原峰之间的电位差仅为0.117 V,以3 wt%的LLTO包覆改性LiFePO_4显著提高了电池的电化学性能。     

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.     

高电压正极材料Li_(1-x)CoO_2(x=0.75)的电子结构

进一步提高目前成熟的锂离子电池电极材料LiCoO_2的容量是一个重要的研究方向.本文采用基于密度泛函理论的第一性原理方法研究了高脱锂量材料Li1-xCoO_2(x=0.75)的电子结构和晶体结构性质,为深入理解该高电压材料的电子结构提供基础.计算表明,LiCoO_2材料中Co是以正常的价态+3价的形式存在的.少量脱锂时,小部分Co3+由于进一步失去电子而从+3价变成+4价.当深度脱锂(x=0.75)时,不仅有很多的Co3+再变价,而且部分O-2p轨道也会失去电子,产生2种氧离子O1和O_2,其中O1离子占O变价总数的1/3,而O_2离子占2/3.不同价态的Co与不同氧离子之间的键长有明显的区别.与Co3+相比,Co4+和氧离子之间聚集了更多的电子,它们之间的相互作用力也将强于Co3+与氧离子之间的相互作用力.     

锂离子电池负极材料Li_2CuTi_3O_8的制备及其电化学性能

以Li2CO3、CuO和TiO2为原料,采用微波固相法合成了锂离子电池负极材料Li2CuTi3O8.采用X射线衍射(XRD)、傅里叶红外光谱(FTIR)等手段对Li2CuTi3O8材料的物相结构和形貌进行了表征,通过恒流充放电与循环伏安(CV)对Li2CuTi3O8材料的电化学性能进行测试.结果表明,Li2CuTi3O8负极材料具有优异的循环稳定性和良好的库仑效率,在室温下,充放电倍率为0.5C时,其首次放电比容量为295mAh·g-1,100周循环后仍保持在240.7mAh·g-1.     

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.