金属氢化物TiH_2的储锂特性

采用机械球磨对TiH2金属氢化物进行处理,通过X线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)研究不同球磨时间的TiH2粉末的微观结构和形貌,并结合充放电测试进一步探究碳包覆TiH2的储锂特性。结果表明:球磨使TiH2粉末颗粒的尺寸明显减小,经碳包覆后TiH2电极的电化学反应活性明显提高。当球磨时间达到9 h时,TiH2/C电极的电化学性能最好,其首次放电容量高达1 226.9 mA·h/g,从第2次循环开始表现良好的循环稳定性,其50次循环后的容量保持率高达72.9%。50次循环后放电容量为222.5 mA·h/g,比未球磨的放电容量多60.7 mA·h/g。     

微通道反应器-固相法制备锂离子电池正极材料LiMnPO_4/C

采用微通道反应器-固相烧结法制备纳米级磷酸锰锂(LiMnPO_4)正极材料。通过微反应器将反应溶液快速混合,得到了颗粒较小的前驱体产物Mn_3(PO_4)_2·3H_2O,通过与锂源、碳源球磨混合,固相烧结得到最终产物LiMnPO_4/C。通过X线衍射仪(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)、透射电子显微镜(TEM)以及恒电流充放电对样品进行表征和电化学性能测试,考察不同煅烧温度对LiMnPO_4/C的颗粒尺寸及电化学性能的影响。结果表明:在650℃条件下制备出的样品具有最小的颗粒尺寸以及最佳的电化学性能,在0.05C(1C=171 m A·h/g)倍率下的首次放电比容量为121 mA·h/g,经20次循环后容量保持率为86.8%。     

MnO@CoMn2O4/N-C纳米线复合材料的制备及其作为锂离子电池阳极材料的电化学性能

过渡金属氧化物作为锂离子电池(lithium-ion batteries,LIBs)阳极材料时具有较高的理论容量,但因其电导率低,以及充放电过程中的体积膨胀效应常会导致容量的快速衰减.碳包覆是提升金属氧化物导电性的有效方法,二者之间的协同效应也可以有效提升材料的电化学性能.以MnO_2纳米线为模板制备出MnO_2@ZIF-67有机-无机杂化纳米结构,再通过退火处理合成了氮掺杂碳包覆的MnO@CoMn_2O_4纳米线复合材料(MnO@CoMn_2O_4@N-C).ZIF-67的有机配体在高温煅烧过程中发生碳化反应,产生了氮掺杂碳,提升了导电性.当作为锂离子电池阳极材料时,MnO@CoMn_2O_4/N-C纳米线复合材料在0.1 A/g电流密度下的首次放电比容量为1 594.6 mA·h/g,并且在100次充放电循环后的放电比容量仍保持在925.8 mA.h/g,在0.5 A/g电流密度下经200次充放电循环后的放电比容量仍维持在837.6 mA·h/g,同时具有优异的倍率循环性能.这种优异的电化学储能特性主要来源于复合材料的特殊结构,以及氮掺杂碳的包覆.     

以乙炔黑为碳源制备Li3V2(PO4)3/C复合材料

以乙炔黑为碳源,采用溶胶凝胶法分步煅烧制备Li3V2 (PO4)3/C,考察碳包覆量对材料的形貌、结构以及电化学性能的影响.结果 表明,碳包覆没有破坏Li3V2 (PO4)3的单斜结构(P21/n),2倍乙炔黑包覆样(C20-LVP)的结晶度良好,包覆层为7 nm.0.1C倍率下,2倍乙炔黑包覆样的放电比容量由空白样(C00-LVP)的103.6 mAh·g-1提升到120.3 mAh/g,循环60次后放电比容量仍有104.5mAh/g,保持率达91％.     

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%。     

双碳涂层LiMnPO4/C的制备及其电化学性能的研究

以碳酸锂、草酸锰和磷酸二氢铵为原料、抗坏血酸为还原剂和碳源、PEG400为分散剂,采用二次球磨混料二次煅烧并相结合的方法合成双碳涂层包覆纳米级磷酸锰锂,并用XRD、SEM和恒电流充放电技术研究了一次煅烧温度和时间、二次煅烧温度和时间对材料结构形态和电化学性能的影响。结果表明,在550℃煅烧3 h,650℃煅烧10 h的条件下所合成的LiMnPO4为橄榄石结构的纯相材料;材料晶粒的尺寸可达到几十纳米;在0.1 C下首次充电容量为110 mA·h/g,放电容量为87 mA·h/g,首次充放电效率为79%,经过50次循环后,放电容量保持率约为98%,具有一定的循环稳定性。     

锂硫电池正极复合材料多壁碳纳米管@介孔碳/硫的制备与性能

采用溶剂热法制备多壁碳纳米管(MWCNT)包覆沸石咪唑酯骨架(ZIF-8)而合成的MWCNT@ZIF-8复合材料,通过高温碳化此样品制备MWCNT包覆介孔碳(MWCNT@Meso-C)复合材料,再通过热熔融载硫(S),制得MWCNT@Meso-C/S复合材料。采用X线衍射分析(XRD)、拉曼光谱分析、比表面及孔容分析、热质量分析(TGA)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)、能谱仪(EDS)以及电化学测试等手段对不同样品进行表征分析并测试其电化学性能。结果表明:在0.5C倍率下MWCNT@Meso-C/S半电池首次放电比容量为1 114 m A·h/g,100次循环后还有630 m A·h/g,库仑效率保持在99%以上。表明MWCNT@Meso-C/S复合材料有较高的活性物质利用率和良好的循环稳定性。     

锂离子电池正极材料LiMn0.75Fe0.25PO4/C及其储能特性研究

文章首先采用溶剂热法合成了系列LiMn_(1-x)Fe_xPO_4(x=0.15、0.25、0.35、0.45)微纳颗粒,随后采用热分解的方法对微纳颗粒进行碳包覆处理。采用X射线衍射仪(X-ray diffraction, XRD)和扫描电子显微镜(scanning electron microscope, SEM)对微纳颗粒进行表征,结果可知所获微纳颗粒均为橄榄石结构,而LiMn_(0.75)Fe_(0.25)PO_4/C分散性较好,颗粒大小较均匀。与LiFePO_4/C正极材料相比,LiMn_(0.75)Fe_(0.25)PO_4/C的导电性、放电电压、循环稳定性和储锂性能均有明显提高。LiMn_(0.75)Fe_(0.25)PO_4/C充放电电压平台为4.1 V;在0.5C的电流密度下,首次放电比容量为160 mA·h/g,在100圈循环后容量依然保持在140 mA·h/g;在10C的电流密度下,保持了60 mA·h/g的容量。该文对于研究和发展新型可替代LiFePO_4的锂离子电池正极材料具有重要的意义。     

Cu微粒包覆Cu/LiFePO4正极材料的制备及性能研究

用高温固相反应法制备Cu微粒包覆的锂离子电池正极材料Cu/LiFePO4.采用X射线衍射、场发射扫描电镜对材料的物相结构和颗粒形貌进行分析和观察,采用恒流充放电、慢扫描循环伏安法和电化学阻抗谱法测试材料的电 化学性 能.结果表明,Cu微粒包覆使复合材料颗粒分散更均匀,结晶更明显;Cu/LiFePO4(n(Cu)∶n(Li)=1∶15)正极材料首次放电比容量最高为142.8 mA·h/g,与纯LiFePO4正极材料的对应值151.7 mA·h/g相比有所下降;虽然Cu微粒的加入在一定程度上能够提高材料的电子导电率,但在第一周充电时Cu即发生不可逆氧化,导致该复合材料具有较低的放电比容量和较大的首次不可逆容量损失.     

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％.     

硫/氧化石墨烯锂硫电池电极材料的制备与性能表征

以改进Hummers法制备的氧化石墨烯作为载体,运用简单化学沉积并加以热处理制备硫/氧化石墨烯(H-GO/S)复合材料。采用傅里叶红外光谱仪(FT-IR)、X线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、热质量分析仪(TGA)等表征手段对H-GO/S复合材料的微观结构、形貌和组成进行表征;同时运用恒流充放电和循环伏安对电极材料进行电化学性能测试。在0.1 C倍率下H-GO/S复合材料首次放电比容量达1 060 m A·h/g,20次循环之后,放电比容量趋向稳定,160次循环后放电比容量仍可达到620 m A·h/g,衰减率仅为0.068%,库伦效率始终保持在97%以上。以上结果表明H-GO/S复合材料具有优良的循环稳定性以及比较高的库伦效率。     

Li_3VO_4/RGO纳米复合负极材料的制备及其电化学性能

钒酸锂作为锂离子电池负极材料,因具有比碳材料更高的安全性能和比钛酸锂材料更高的能量密度,成为近年来的研究热点,但导电性能差是限制其应用的主要瓶颈。为了改善钒酸锂材料的导电性,提高其比容量和倍率性能,设计构筑了具有三维结构的Li_3VO_4/RGO(还原氧化石墨烯)复合负极材料。结果表明,RGO可以抑制Li_3VO_4颗粒的团聚,典型产物中Li_3VO_4颗粒粒径为50~200nm,均匀地分散在RGO的表面,与RGO形成良好的三维网络结构。600℃煅烧后的样品(Li_3VO_4/RGO-600)在0.5C的电流密度下首次放电比容量达到495.6(mA·h)/g,100次循环后保有365.9(mA·h)/g;在10C的电流密度下,放电比容量仍可保持332.9(mA·h)/g。     

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。     

溶胶碳热还原法制备LiFePO4/C及其性能研究

以廉价的Fe3 为铁源,通过溶胶和碳热还原两步法制备出锂离子正极材料LiFePO4,用XRD、SEM、交流阻抗和恒流充放电方法表征了材料的结构、形貌和电化学性能.结果表明,合成的材料具有橄榄石型晶体结构;碳可以抑制材料颗粒的团聚,降低电极反应阻抗;在0.1 C的放电倍率下,LiFePO4首次放电容量为103.3 mA·h/g,LiFePO4/C在放电倍率0.1 C、0.2 C和0.5 C下的首次放电容量分别为147.9 mA·h/g、133.3 mA·h/g和122.1 mA·h/g, 20次循环后容量衰减率分别为3.0 %、2.7%和2.4%.     

不同碳源对LiFePO4／C复合正极材料电化学性能的影响

取不同碳源(蔗糖、葡萄糖、聚乙烯醇)原料,采用两步固相法制备LiFePO4/C复合锂离子电池正极材料,对其进行XRD和电化学性能测试.XRD分析表明,所制产物均为单一相的橄榄石型晶体结构;恒流充放电测试结果显示,覆碳后的LiFePO4/C放电比容量和循环性能均得到明显改善,添加聚乙烯醇的LiFePO4/C首次放电容量达142.9 mA·h·g -1,充放电循环20 周后,其放电容量仍为143.1 mA·h·g-1.     

Ti掺杂对锂离子电池正极材料Li_2FeSiO_4结构及电化学性能影响

以钛酸四丁酯为掺杂剂,抗坏血酸为碳源,采用溶胶-凝胶法合成Ti~(4+)掺杂的锂离子电池正极材料Li_2FeSiO_4。通过X线衍射(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)、高频红外碳-硫分析仪、循环伏安及恒电流充放电测试等表征手段分析了Ti元素掺杂对Li_2FeSiO_4结构、形貌、放电容量、循环稳定性的影响。结果表明:掺Ti减小了Li_2FeSiO_4颗粒尺寸,增加了其与电解液间的接触面积,提高了锂离子的迁移率,从而提高了放电容量。在10 mA/g电流密度下,Ti掺杂的试样首次充放电容量分别为206.9 mA·h/g和172 mA·h/g;未掺杂的试样的充放电电容量分别为169.1 mA·h/g和143.7 mA·h/g。     

MnO@CoMn$_{\textbf{2}}$O$_{\textbf{4}}$/N-C纳米线复合材料的制备及其作为锂离子电池阳极材料的电化学性能

过渡金属氧化物作为锂离子电池(lithium-ion batteries, LIBs)阳极材料时具有较高的理论容量, 但因其电导率低, 以及充放电过程中的体积膨胀效应常会导致容量的快速衰减. 碳包覆是提升金属氧化物导电性的有效方法, 二者之间的协同效应也可以有效提升材料的电化学性能. 以MnO$_{2}$纳米线为模板制备出MnO$_{2}$@ZIF-67有机-无机杂化纳米结构, 再通过退火处理合成了氮掺杂碳包覆的MnO@CoMn$_{2}$O$_{4}$纳米线复合材料(MnO@CoMn$_{2}$O$_{4}$@N-C). ZIF-67的有机配体在高温煅烧过程中发生碳化反应, 产生了氮掺杂碳, 提升了导电性. 当作为锂离子电池阳极材料时, MnO@CoMn$_{2}$O$_{4}$/N-C纳米线复合材料在0.1 A/g电流密度下的首次放电比容量为1 594.6 mA$\cdot$h/g, 并且在100次充放电循环后的放电比容量仍保持在 925.8 mA$\cdot$h/g, 在0.5 A/g电流密度下经200次充放电循环后的放电比容量仍维持在837.6 mA$\cdot$h/g, 同时具有优异的倍率循环性能. 这种优异的电化学储能特性主要来源于复合材料的特殊结构, 以及氮掺杂碳的包覆.     

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%。     

高性能长循环锌离子电池双金属氧化物ZnMnO3正极材料

通过溶胶-凝胶法制备了一种锰基双金属氧化物ZnMnO₃纳米颗粒材料,首次将其应用于水系锌离子电池正极材料。在300 mA/g的电流密度下表现出高的放电比容量(175 mA·h/g)。在1 000 mA/g的电流密度下放电比容量仍然高达134 mA·h/g。与单金属氧化物相比,ZnMnO₃表现出更优异的循环稳定性和更好的倍率性能。通过非原位的电极表面扫描电子显微镜(SEM)形貌表征,ZnMnO₃在循环过程中能够保持结构的稳定性,从而具有稳定的长循环性能。通过非原位X射线衍射(XRD)分析表明,ZnMnO₃的储锌行为符合嵌入脱出机理。     

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。