Gd掺杂Li_4Ti_5O_(12)电化学特性的第一性原理研究

基于第一性原理计算,研究Gd掺杂的Li_4Ti_5O_(12)锂离子电池负极材料的电化学特性.Gd原子替代16d位的原子形成p型或n型的Li_4Ti_5O_(12),引入的空穴和电子有效提高Li_4Ti_5O_(12)材料的电导率,同时Gd的引入有效增大Li_4Ti_5O_(12)晶胞的晶格常数,从而加宽了Li离子在体系内的扩散通道,有利于Li离子的嵌入和脱出.作为一种零应变材料,Gd的掺杂有效提高Li_4Ti_5O_(12)锂离子电池负极材料的大倍率电流充放电性能、电池的充放电比容量以及材料循环性能的稳定性.     

微波辅助法制备钴酸锌纳米花及其储锂性能

采用微波液相辅助法及退火处理制备了纳米花结构的钴酸锌(ZnCo_2O_4),并考察了不同退火温度对材料性能的影响。利用X射线衍射(XRD)仪、扫描电镜(SEM)、循环伏安(CV)法、电化学阻抗谱(EIS)和恒流充放电测试,对所制备材料的晶体结构、形貌以及电化学性能进行了分析。分析结果表明:不同退火温度均能制备出尖晶石结构的ZnCo_2O_4。随着退火温度的升高,ZnCo_2O_4纳米花趋于团聚。400℃退火制备的ZnCo_2O_4纳米花具有较好的电化学性能。在200 m A·g~(-1)的电流密度,经过50圈循环后,比容量仍高达673. 5 m A·h·g~(-1),对应的库伦效率为97. 5%,表现出了良好的循环性能和高充放电比容量。     

溶胶凝胶辅助高温球磨合成LiCr_xMn_(2-x)O_4

以氢氧化锂、醋酸铬、醋酸锰为原料,用溶胶凝胶辅助高温球磨法合成了尖晶石型LiCr_xMn_(2-x)O_4(x=0.05,0.1,0.2)正极材料.研究了掺杂不同量Cr对材料的相结构、形貌和充放电性能的影响,并与未掺杂的LiMn_2O_4对比.结果表明:掺杂Cr后材料的容量保持率相对LiMn_2O_4有很大提高;材料的放电比容量随着掺杂量的增大逐渐减小,当x=0.2时放电比容量已低于LiMn_2O_4;当x=0.05时,所制备产物的充放电性能最佳,在0.1倍率下,首次放电容量达到119.6 m Ah/g,循环40次后放电容量保持率为97.4%.而且,从0.1到2.0不同倍率下循环100次后放电容量保持率为96.3%.     

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.     

Co_3O_4的水热法制备及其电化学性能

以硝酸钴和六次甲基四胺为原料,采用水热法在不同温度、不同时间下制备了Co_3O_4,并用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)对材料的结构和形貌进行表征.实验结果表明,材料随反应条件的改变呈现出不同的形状,通过恒电流充放电、循环伏安(CV)和交流阻抗(EIS)等电化学性能测试发现,Co_3O_4具有较高的首次放电比容量,120℃反应24h后的材料放电比容量可达1 176.8mAh/g,且表现出较好的循环稳定性.     

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).     

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.     

离子掺杂钛酸锂的制备及其电容性能研究

通过向高温固相法制备的钛酸锂(Li_4Ti_5O_(12))掺杂Al~(3+)、Zr~(4+)、AlF_3进行离子掺杂改性,探究离子种类对材料性能的影响。采用XRD、恒流充放电、循环伏安以及交流阻抗等方法对4种样品进行结构和电化学性能表征。结果表明,3种离子的掺杂均可以提高(Li_4Ti_5O_(12))材料的电化学性能,其中AlF_3掺杂后的性能最好,比容量提升3倍以上,经200圈循环后比容量未出现明显衰减,容量保持率在95%以上。     

煤沥青基类石墨烯碳/Fe_3O_4复合物的制备及其锂电性能研究

采用具有低软化点的煤沥青作为碳源,原位包覆Fe_3O_4纳米粒子制备Fe_3O_4/煤沥青基碳复合材料(简称Fe_3O_4/C),并研究复合物作为锂离子电池电极材料的性能.结果表明,所得煤沥青碳呈类石墨烯状包裹在Fe_3O_4纳米粒子周围,包覆前后所得产物的尺寸变化不大,约为200~400nm.XPS和热重分析证明复合物中存在C、O和Fe元素且Fe_3O_4含量为92.4%.采用交流阻抗、倍率性能和循环稳定性等对复合物进行电化学性能测试,所得的产品Fe_3O_4/C-700的电阻值为26.80Ω,比纯品Fe_3O_4的电阻值(126.04Ω)明显降低,说明煤沥青基碳具有提升Fe_3O_4导电性的功能.在0.1A·g~(-1)的电流密度下,Fe_3O_4/C-700复合物的放电比容量达993mA·h·g~(-1),比单纯Fe_3O_4的放电比容量(821mA·h·g~(-1))增加约21%;在0.4A·g~(-1)的电流密度下循环100次效率保留值为80.48%,表现较好的循环稳定性.所得煤沥青基类石墨烯碳原位包覆Fe_3O_4纳米粒子,有效抑制了后者在锂离子充放电过程中体积膨胀引起的聚集,同时增强了Fe_3O_4纳米粒子的导电性,使其表现出令人满意的电化学性能.     

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%。     

尖晶石锰酸锂动力电池性能及应用

100Ah动力电池采用尖晶石锰酸锂作为正极材料,400Ah电池组应用于纯电动车,实验表明电池具有良好的电化学性能和安全性能。     

微米级锂离子电池正极材料尖晶石LiMn2O4的合成及性能

对微米级和常规固相反应方法制备的锂离子电池正极材料尖晶石LiMn2O4的结构和性能进行了比较,并采用扫描电子显微镜(SEM),X-射线衍射(XRD)及慢扫描循环伏安(SSCV)、交流阻抗(EIS)的电化学测试方法对材料进行了表征．结果表明微米级的尖晶石LiMn2O4,颗粒均匀,晶体结晶性好;在10次慢扫描循环伏安曲线中,容量衰减相对较小;从材料的交流阻抗谱中可看出,随着循环的进行,靠近循环伏安峰电位附近的电荷转移电阻变化小．     

掺钒尖晶石型LiVxMn2-xO4的合成和性能

采用低温液相合成了锂离子二次电池正极材料LiVxMn2-xO4.X-射线衍射测试表明,添加了适量钒的LiVxMn2-xO4具有尖晶石型结构.循环伏安实验证实,钒的加入能促进活性材料中电荷传递,稳定尖晶石的结构,使电极材料更能承受锂离子在其中的嵌入和脱出.因此,改善了电极反应的可逆性,提高了正极材料的电化学性能.恒电流充放电实验进一步证明,钒能改善合成材料循环性能,抑制电池循环过程中,正极活性物质的比容量衰减,延长了电池的循环寿命.     

尖晶石型LiMn2O4的研究进展

尖晶石型LiMn2O4作为锂离子电池的正极材料之一是近年来的研究热点。尖晶石型LiMn2O4的合成方法有许多种，主要有固相法、水热合成法、共沉淀法、溶胶一凝胶法等。对各种合成方法的优缺点进行比较。同时就近年来科技工作者对LiMn2O4的性能优化作综合论述，主要包括掺杂和表面包覆，并对今后LiMn2O4的发展方向做了阐述。     

镁铝尖晶石高压相变的理论计算

运用密度泛函(DFT)平面波赝势方法(PWP),计算了镁铝尖晶石三种物相的状态方程和热力学生成焓以及在0～50GPa高压范围内的力学性质.研究结果表明:利用状态方程得到的镁铝尖晶石转变为CF相和CT相的相变压强分别为26.79GPa和30.19GPa,与实验值误差分别为+0.79GPa和-11.81GPa;而利用热力学生成焓,在GGA近似下得到的CF相的相变压强为24.52GPa;LDA近似下CT相的相变压强为39.85GPa,与实验值误差为-1.48GPa和-2.15GPa.在对高压下镁铝尖晶石三种相结构的力学稳定性的分析发现,尖晶石相在压力超过30GPa时力学结构变得不稳定,而两个高压相在...     

A designed core-shell structural composite of lithium terephthalate coating on Li4Ti5O12 as anode for lithium ion batteries

A core-shell structural composite was synthesized with lithium terephthalate（Li₂C₈H₄O₄） coated on spinel Li₄Ti₅O₁₂（LTO）. The composite displays a capacity of about 200 mA h g^-1 and a good rate capability with two charge/discharge platforms at 1.55 and 0.8 V. The excellent cycling performance of the composite is attributed to the successful combination of high cycling stability of LTO and high specific capacity of Li₂C₈H₄O₄. In addition, an interesting phenomena is observed for the first time for this composite which is that lithium ions transfer between LTO and Li₂C₈H₄O₄ at a fast speed. This is investigated in details via the asymmetric charge/discharge measurement and cyclic voltammogram（CV）.The LTO/Li₂C₈H₄O₄ composite may have potential applications to be used as an anode material for the electric vehicle batteries, which is shallowly charged/discharged at ordinary times using the charge/discharge platform of LTO and fully charged/discharged at emergency to release the extra high capacity from Li₂C₈H₄O₄.     

柠檬酸溶胶-凝胶法合成嵌锂电极材料

选用金属醋酸盐和柠檬酸配体,采用溶胶-凝胶法合成出锂离子电池正极材料L i1.05M n2O4.通过优化溶液的pH值和合成温度,包括预烧温度和灼烧温度,制备出纳米尺寸颗粒占13.05%的样品.X射线衍射分析表明,样品为尖晶石型结构,晶格常数a=0.823 nm.扣式电池充放电性能测试的结果表明,合成的L i1.05M n2O4样品具有良好的充放电循环性能,0.1 C充放电循环100次容量损失仅为4.5%.     

溶胶-凝胶法制备的Co0.7Fe2.3O4纳米晶薄膜结构与磁性

采用柠檬酸溶胶-凝胶法在玻璃衬底上制备了钴铁氧体Co0.7Fe2.3O4纳米晶薄膜.用X射线衍射仪、振动样品磁强计对不同热处理温度样品的结构及磁性进行了测量与分析.测量结果表明,退火400℃时样品已生成单一的尖晶石结构,晶粒尺寸变化范围在15~33 nm之间,样品的磁性能强烈地依赖于退火温度的变化;550℃时退火样品获得最大矫顽力1475 Oe.Co0.7Fe2.3O4薄膜还具有平行膜面方向的择优取向.     

电熔合成镁铝尖晶石及其应用研究

作者利用浮选菱镁矿和工业氧化铝电熔合成了镁铝尖晶石;利用电熔尖晶石和高纯镁砂制成了高耐火性能的方镁石-尖晶石砖,利用电熔尖晶石、电熔镁砂和鳞片石墨制成了抗氧化性明显优于镁炭砖的尖晶石炭砖。     

碳包覆改性尖晶石型LiMn_2O_4正极材料研究进展

尖晶石型LiMn_2O_4正极材料因其高电压、低成本、高安全性等优点被广泛研究和应用,但其充放电过程中Li~+的嵌/脱会伴随着锰的溶解、电解液的腐蚀和Jahn-Teller效应等问题,使得电化学性能变差.表面包覆和离子掺杂是有效改善LiMn_2O_4容量衰减和提高其循环稳定性的主要方法.其中,表面包覆材料通常有各类碳材料、氧化物、氟化物、金属单质和磷酸盐等.综述了不同碳源和方法对LiMn_2O_4进行碳包覆后的性能影响,展望了碳包覆对LiMn_2O_4正极材料未来的研究方向与发展前景.