LiFePO_4锂电池正极材料的共碳包覆和Mn掺杂的改性

采用高能球磨辅助固相法制备碳包覆并掺杂Mn的LiFePO4正极材料LiFe1-xMnxPO4(x=0.04、0.05、0.06和0.07)。通过X线衍射光谱仪(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)、比表面积(BET)及恒流充放电等测试手段考察Mn的掺杂量及碳的包覆量对LiFePO4的结构、形貌及电化学性能的影响,最终确定优化条件。结果表明:Mn掺杂量x=0.06及碳的前驱体(蔗糖)添加量为LiFe0.94Mn0.06PO4质量的2.5%(碳最终质量分数为1.26%)时,所获得的碳包覆和Mn掺杂的LiFePO4正极材料的电化学性能最优异,其0.1C倍率的放电比容量为165.1 mA·h/g,10C倍率的放电比容量仍达92.4 mA·h/g,50次循环后容量保持率分别为96.7%及89.2%。     

多孔LiFePO_4锂电池正极材料制备及电化学性能研究

聚苯乙烯微球(PST)作模板成功地制备出了三维(3D)多孔LiFePO4锂电池正极材料,并与传统固相法制备的LiFePO4比较,分析形貌、性能差异.结果显示,固相法合成的LiFePO4近似呈球形,颗粒大小不均,平均粒径约80~220nm.而模板法合成产物具有3D多孔结构,孔径较为均匀.BET测试显示,3D多孔LiFePO4比表面积较大,为11.239 8m2/g,单孔体积为0.034cm3/g,而固相法合成产物比表面积为2.003 2m2/g,单孔体积为0.006cm3/g.因此,3D多孔LiFePO4为锂电池中锂离子嵌入和脱出提供便利通道.电化学性能显示,两种方法在3.3~3.5V电压区间有一个较好充电和放电平台,固相法最大充放电比容量为60~70mAh·g-1,而模板法合成的多孔材料其稳定性较好,充放电比容量基本稳定在170mAh·g-1左右.电化学阻抗谱(EIS)分析,多孔的LiFePO4材料其欧姆接触电阻(R1)、电化学反应的电荷转移电阻(R2)和半无限边界条件下的扩散阻抗(W1)较之固相法合成LiFePO4材料均小,3D多孔结构有利于减少因阻抗引起的电池容量的损耗,增强电池的稳定性,提高可逆比容量.     

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。     

DC-bias and visible light effect on dielectric characteristics of La_(0.5)Cr_(0.5)TiO_(3+δ)

La_(0.5)Cr_(0.5)TiO_(3+δ) ceramic sample was prepared via traditional solid-state reaction route. Frequency and temperature dependence of dielectric permittivity were studied in the range of 10~2~ 10~6 Hz and of 77 ~360 K, respectively. It was observed that extraordinarily high low-frequency dielectric constants appeared at room temperature, and dielectric relaxation peaks shifted to higher temperature with increasing frequency. In the dc-bias studies, it was also found that the dielectric permittivity had obviously dc-bias dependence in low frequency, but independence as the frequency above 14 kHz. Interestingly, the dielectric characteristics of the sample had obvious light dependence at room temperature within the measured frequency range. The results demonstrate that visible light improves the dielectric properties of the ceramic by means of I–V and complex impedance analysis.     

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。     

La_(0.56)Li_(0.33)TiO_3薄膜的制备及退火对其光电性能的影响

文章采用射频磁控溅射法在氧化铟锡(indium-tin oxide,ITO)玻璃衬底上制备了钛酸镧锂(lithium lanthanum titanate,LLTO)薄膜,并在氩气中经100、200、300℃退火2h。对薄膜的形貌、结构、离子电导率和光电性能进行测试。结果表明,室温下制备的LLTO薄膜为非晶态,随着退火温度的升高,薄膜的离子电导率和可见光透过率均随之升高,经300℃氩气气氛退火后,薄膜的离子电导率为5.0×10-6 S/cm,可见光平均透过率为89%。     

固体电解质Li_5La_3Ta_2O_(12)包覆LiMn_2O_4的改性研究

采用溶胶-凝胶的方法低温制备石榴石结构的固体电解质Li5La3Ta2O12,并用其包覆Li Mn2O4来改善材料的电化学性能。通过XRD,SEM和TEM等表征手段对材料的结构和形貌进行分析,并通过恒电流充放电、循环伏安、交流阻抗等测试分析材料的电化学性能。研究结果表明:Li5La3Ta2O12包覆的Li Mn2O4材料与未包覆的材料相比,其电化学性能得到明显改善,经过150次循环后包覆材料的放电比容量保持率为92%,在高倍率10C(C为倍率)下包覆材料放电比容量为61.2 m A·h/g,而未包覆材料放电比容量仅为40.7 m A·h/g;包覆Li5La3Ta2O12后,Li Mn2O4的阻抗明显减小,大幅度提高了其循环性能和倍率性能。     

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.     

可用于航空锂电池正极材料LiFePO4氮掺杂碳包覆改性研究

以二氰二胺为氮掺杂剂,采用溶胶凝胶法制备了氮掺杂碳包覆LiFePO_4的复合材料,并且分析了氮掺杂量对电极材料结构与性能的影响。研究结果表明,柠檬酸和二氰二胺在高温下的原位分解使合成的LiFePO_4颗粒表面包覆了一层氮掺杂的碳膜,有效的增加了各颗粒间的电接触,改善了LiFePO_4的电化学性能。当氮掺杂量为0.35 wt%时,LiFePO_4@N_(0.35%)C样品具有最优良的电化学性能。在2.5~4.2 V的电压范围内,电极材料在0.1 C倍率下的首次放电比容量达到157.2 mAh/g,经过30个循环后放电容量基本不变。     

La_(0.5)Ca_(0.5)MnO_3纳米颗粒的铁磁相变临界行为研究

La0.5Ca0.5MnO3块体陶瓷表现出电荷有序态特性,但是当La0.5Ca0.5MnO3颗粒减小后电荷有序态将被破坏.本文采用磁测量法研究了La0.5Ca0.5MnO3纳米颗粒的铁磁相变临界行为.结果表明La0.5Ca0.5MnO3纳米颗粒的铁磁相变临界行为可用平均场模型很好地拟合,意味着La0.5Ca0.5MnO3纳米颗粒的铁磁相变为长程有序作用特征.输运行为表明,外加磁场可诱导La0.5Ca0.5MnO3纳米颗粒产生绝缘体-金属转变,可归因于外加磁场使得晶界势垒降低所致.     

磷铁制备锂电池材料LiFePO_4的碳包覆优化研究

利用磷化工副产物磷铁和CO2为原料,合成锂离子电池正极材料LiFePO4.通过对不同焙烧温度下葡萄糖的变化以及质量损失分析确定样品碳包覆量,将纯LiFePO4和不同碳包覆量的LiFePO4/C复合材料进行恒电流充放电及循环伏安测试.碳包覆量为4.3wt%的LiFePO4/C放电容量约是未进行碳包覆的纯LiFePO4放电容量的3倍,循环可逆性也更优.本工艺方法简单,成本低廉,实现了变废为宝和低碳环保,为未来生产提供了新思路.     

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.     

掺锰改性(Bi_(0.5)Na_(0.5))_(0.94)(Ba_(0.5)Sr_(0.5))_(0.06)TiO_3压电陶瓷的性能和微结构

采用传统陶瓷生产工艺制备了新型(Bi0.5Na0.5)0.94(Ba0.5Sr0.5)0.06Ti O3 x(wt%)MnO2体系无铅压电陶瓷,研究了陶瓷的晶相结构、表面形貌、压电和介电性能.结果表明,该体系具有单一的钙钛矿结构;具有良好的压电性能,其压电常数d33为101pC/N,机电耦合系数kp为0.21,机械品质因素Qm为192,且具有较低的介质损耗(tanδ=0.0217).在1200℃,2h的烧结条件下,能够获得致密的陶瓷体;MnO2的添加量对晶粒生长具有一定的限制作用,随着Mn元素的含量增加,晶粒尺寸变大;与不添加Mn元素的陶瓷样品相比,添加少量Mn元素可以使晶粒尺寸变小,且更均匀.     

稀土元素对La_(0.5)Ba_(0.5)CoO_3系导电陶瓷导电性影响的研究

通过对La0 .5-xCexCoO3 系导电陶瓷的导电性、导电机制和微观形貌的研究 ,探讨了Ce元素对该系导电陶瓷各方面性能的影响 .     

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%.     

高电压锂离子电池正极材料LiNi 0.5 Mn 1.5 O 4制备及改性

采用草酸铵共沉淀-高温固相烧结法合成了高电压尖晶石正极材料LiNi0.5Mn1.5O4及其掺杂改性材料LiNi0.4Mg0.1Mn1.5O4.采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、恒流充放电测试等对所合成样品进行表征.XRD测试表明所合成的样品具有尖晶石结构,空间群为Fd3m.电化学测试表明,样品有两个主放电平台,分别为4.7V和4.1V.经过800℃煅烧的样品LiNi0.5Mn1.5O4具有最好的倍率性能.经过900℃煅烧的样品具有最好的循环性能,以0.1C充放电,最高放电比容量达到124.2mAh.g-1,循环30次后容量保持率达92.7%.Mg掺杂的改性样品LiNi0.4Mg0.1Mn1.5O4在0.1C倍率下循环30次后容量保持率达95.7%,Mg的掺杂可以提高该材料的循环性能.     

Li_3Ti_4CrMO_(12)负极材料制备及其电化学性能

基于Li_4Ti_5O_(12)结构,设计双离子取代反应,制备了3种新型锂离子负极材料Li_3Ti_4CrMO_(12)(M=Ni、Ca、Mg),这些取代型负极材料具有与钛酸锂相同的晶体结构.使用球磨、喷雾造粒以及固相合成工艺制备出一次粒子为200~300nm,二次颗粒为多孔球形的新型负极材料Li_3Ti_4CrMO_(12),并对其电化学性能进行了测试.循环充放电试验结果表明,制备的3种材料中,镁铬钛酸锂(Li_3Ti_4CrMgO_(12))具有较高的放电比容量和较好的循环稳定性,0.2C下首次放电比容量达158.6mA·h/g.10次循环后,放电容量为148.1mA·h/g,充电容量为149.1mA·h/g,容量保持率和库伦效率均在99%以上,显示了潜在的应用价值.循环伏安(CV)和电化学阻抗谱(EIS)分析表明,上述优良性能来自于Mg、Cr取代后导致的材料界面电阻的下降.     

锂电池正极材料ε-VOPO_4的第一性原理计算

为了研究锂电池电极材料ε-VOPO_4在充放电过程中的电化学性能,利用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理,从锂的插层位置、形成能、能带结构、态密度及电荷布居分布等方面,对Li原子嵌入过程中,锂电池正极材料ε-VOPO_4的结构和电子性能进行研究.结果表明:Li原子在V-O八面体与P-O四面体之间的间隙能稳定存在且不会引起ε-VOPO_4结构发生明显变化. Li原子的嵌入会使结构的能带间隙从2.002 eV减小到0.895 eV,导电性增强. Li—O键的键能(-0.1e、-0.02e)接近0表明ε-Li_x(VOPO_4)_4(x=1,2)中Li原子与O原子间的相互作用很弱. Li在ε-Lix(VOPO_4)_4中的高离子性有利于Li在ε-VOPO_4化合物中可逆的嵌入和脱出.     

溶胶凝胶法制LiFePO4作为锂电池正极材料的研究

采用固相法和溶胶凝胶法(sol-gel)成功地制备出了L iFePO4.并利用X射线衍射、扫描电镜以及电化学测试等手段,系统地研究了合成条件和方法对材料的结构和电化学性能的影响.研究表明,使用sol-gel方法和固相法,制备出单一相的L iFePO4,其比容量分别为130mAh/g和80mAh/g.采用sol-gel方法制备的L iFePO4作为电池正极材料具有高的比容量和优良的电化学性能.     

喷涂条件与热处理对La_(0.5)Sr_(0.5)CoO_(3-δ)涂层含氧量的影响

采用火焰喷涂与等离子喷涂方法制备了La_(0.5)Sr_(0.5)CoO_(3-δ)层,并在1000℃热处理3 h,用碘滴定法测定了涂层热处理前、后的含氧量,研究了喷涂方法、制备条件及热处理对该阴极涂层含氧量的影响.结果表明:受喷涂过程中高温加热过程的影响,原始涂层存在大量的氧空位,含氧量较低;等离子喷涂层的氧损失量显著高于火焰喷涂层.经热处理后,缺失的氧得到一定程度的回复,涂层含氧量增加.较高的氧空位浓度使喷涂态La_(0.5)Sr_(0.5)CoO_(3-δ)层发生晶格畸变,从而使其发生从钙钛矿结构的立方晶向四方晶的转变,而热处理引起的氧回复则可使结构回复至立方晶.