磷酸锰锂正极材料的可控合成与电化学性能研究

研究了磷酸锰锂（LiMnPO4）微纳米材料的水热合成过程及其电化学特性。在水热合成过程中,改变各种参数,如反应温度、反应物LiOH浓度、铁元素掺杂等,制备一系列LiMn-PO4粉体。使用X射线衍射仪（XRD）、扫描电镜（SEM）等分析手段对其进行分析表征,获得了优化的水热合成LiMnPO4工艺,制备了性能稳定的LiMnPO4正极材料。研究发现,水热合成温度是形成LiMnPO4物相的主要因素,在140℃以上温度合成时,可以得到纯相LiMnPO4;LiOH浓度对合成物相的影响不大,但是它改变了晶体的生长习性,导致粉体显微形貌从针状向颗粒状、片状转化,材料的电化学性能随之增加;纯相LiMnPO4的电化学性能无法满足应用需求,可以通过Fe元素掺杂形成固溶体,使LiMnPO4的电化学性能得到一定的提升,有望在动力电池领域得到应用。     

碳含量对锂离子电池正极材料磷酸锰锂的影响

通过溶剂热法制备得到了长度为100 nm,直径为60 nm的棒状锂离子电池正极材料磷酸锰锂(LiMnPO4).为了提高其电化学性能,使用不同含量的beta-环糊精与其球磨并碳化对LiMnPO4表面包覆碳层.结果 表明碳含量不同时,对电池充放电性能有明显影响.碳含量约为3.80％的复合材料电化学性能最好.在0.1C倍率下...     

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％.     

锂离子电池正极材料Li[Li0.2Mn0.54Ni0.13Co0.13]O2的碳包覆研究

以过渡金属乙酸盐和氢氧化锂为原料,采用共沉淀方法制备了锂离子电池富锂正极材料Li[Li0.2Mn0.54Ni0.13Co0.13]O2并对该材料进行表面包碳.X射线衍射技术(XRD)、扫描电子显微技术(SEM)实验数据表明,该材料具有层状α-NaFeO2 结构.包碳后材料结构没有变化,表面覆盖上一层纳米级别的颗粒.电化学性能测试结果表明该材料包碳后在0.1 C (1 C＝180 mA/g),2.0 ～ 4.8 V电位范围内首次放电比容量高达259.0 mAh/g.包碳后首次放电比容量,倍率性能,循环性能均得到提高.采用电化学阻抗谱(EIS)研究包碳前后该材料的传荷阻抗,结果显示碳包覆材料的传荷阻抗明显减小,电子电导率得到提高,从而提高电化学性能.     

N,S双掺杂活性炭的制备及其电化学电容性能

以人发和蔗糖为炭源,通过水热碳化法和相继的KOH活化法,成功制备了N,S双掺杂活性炭.通过SEM、氮气吸附和XPS对所制备的碳材料的形貌、结构和表面性质进行了详细的表征.在6mol·L-1 KOH电解液中,对所制备的碳材料的电化学电容性能进行了测试.由于N、O、S等多种类的元素掺杂所表现出来的协同效应,所制备的碳材料表现出较大的赝电容,在6mol·L-1KOH电解液中的比电容值可以达到174.5F·g-1.实验利用可再生生物质,成功制备出了多种杂原子掺杂的碳材料,该碳材料拥有高比表面积和优异的电化学性能.     

氮掺杂多孔碳的制备及其电化学性能研究

利用溶剂挥发结合高温热聚合法制备了氮掺杂多孔碳(NPC)材料,并通过SEM、TEM、TG、N_2吸附-脱附、XPS等表征手段对样品的微观形貌结构和元素组成进行了分析.结果表明,氮元素掺杂明显增加材料的比表面积和孔体积,当制备的氮掺杂多孔碳材料的含氮量为4.2%(原子分数)时,它的比表面积高达422.0m~2/g高于没有氮掺杂样品的301.1m~2/g.此外,采用循环伏安、恒电流充放电和交流阻抗对NPC材料的电化学性能进行了深入研究.测试结果表明氮元素掺杂能够明显增加材料的比电容量,降低材料的内阻,极大提高碳材料的电化学性能.在0.5A/g的电流密度下,通过氮元素掺杂使得材料的比电容从83.8F/g提高至162.8F/g,内阻值从1.39Ω降低至0.47Ω;并且所得的氮掺杂多孔碳样品具有良好的倍率性能和循环稳定性.     

锂离子电池正极材料LiFePO4的制备及电化学性能研究

∶采用高温固相法合成LiFePO4锂离子电池正极材料,为提高LiFePO4材料的电化学性能,对其进行Ti4 掺杂改性.用XRD、SEM等测试手段对材料进行表征,并对以Li1-xTixFePO4(x=0,0.01,0.03,0.05)为正极的电池进行电化学性能测试.研究表明,掺杂过程中,掺杂离子能与LiFePO4形成晶格完整、有序的单相固溶体;少量的掺杂离子还可以提高材料的电导率和电化学性能,特别是大电流放电性能,其中Li0.97Ti0.03FePO4性能最优,以0.2C5放电,首次放电质量比容量为132.0 mA.h/g,50次循环后仍保持为131.5 mA.h/g.     

立体碳包覆钛掺杂LiFePO_4的制备及高低温性能研究

以高价的Ti 4+为掺杂离子、聚乙烯醇(PVA)为碳源,通过高温固相法制备了原位立体碳包覆的LiFe0.96Ti0.02PO4/C正极材料.采用XRD,SEM,TEM及EDS对材料的微观结构进行了表征,通过循环伏安、交流阻抗以及恒流充放电实验测试材料的电化学性能.结果表明,PVA的热解碳导电优良且最易于实现原位立体包覆LiFePO4,经过原位立体碳包覆和钛掺杂综合改性后,活性材料在不降低原有高温结构稳定性的前提下,具备了更优良的低温电化学性能和倍率性能:于0℃时0.1C和30℃时5C的放电比容量分别为128.7mAh/g和97.4mAh/g.     

锂离子电池硅/碳负极材料的制备与应用

对锂离子电池中硅/碳负极材料的纳米结构、掺杂改性以及三元复合等制备工艺及其电化学性能、相关机理进行了总结。通过研究不同改性方法对硅/碳负极材料电化学性能的影响,以找到较为优异的改性路径。经过对比发现,通过采用纳米结构、原子掺杂以及三元复合的方法均可显著提升硅/碳负极材料的电化学性能。最后对硅/碳负极材料发展现状进行了简要分析,并对其研究前景进行了展望。     

高性能磷酸锰锂-磷酸钒锂复合正极材料研究进展

橄榄石结构的磷酸锰锂(LiMnPO4)作为一种高能量密度、高工作电压的正极材料引起研究者们的广泛研究.但是在室温下,LiMnPO4的电子电导率(<10-10 S/cm)和离子迁移率都很低,导致了较差的电化学性能.单斜相的磷酸钒锂(Li3V2(PO4)3)具有一种开放的三维网络骨架结构,导致锂离子的扩散速度远快于LiMn...