锂离子电池正极材料LiMn2O4软化学合成方法的新进展

主要综述了采用软化学法制备尖晶石型LiMn2O4锂离子电池正极材料的各种方法,其中包括Pechini、溶胶—凝胶、微乳化等方法。     

Al2O3/LiAlO2表面包覆改性LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2三元正极材料研究

三元正极材料因比容量高、成本低和较为环保而备受研究者的关注和青睐,但其循环稳定性与倍率性能较差。通过固相包覆法制备了纳米Al₂O₃以及LiAlO₂包覆的LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂材料,对所制备材料的结构及形貌进行系统表征,结果表明,两种包覆均在保持正极材料结构的基础上成功形成了表面包覆层。电化学性能测试表明,用质量分数为1%的Al₂O₃包覆时,其初始放电容量从原始材料的159 mA·h·g^-1提升至162.57 mA·h·g^-1,循环35次的容量保持率由74.38%提升至94.89%;用质量分数为3%的LiAlO₂包覆时,初始放电比容量提升至164.85 mA·h·g^-1,前35次的容量保持率较未包覆材料均有所提高。此外,经包覆后正极材料循环性能和倍率性能均有所提高,电压衰减和电化学阻抗降低,...     

锂离子电池正极材料LiMn2-xCrxO4-3xF3x的合成与性能研究

以CrF3为掺杂原料,采用高温固相制备了锂离子电池正极材料尖晶石LiMn2-xCrxO4-3xF3x.采用XRD、SEM和充放电能实验对其结构和性能进行了表征.实验结果表明,阴阳离子共掺杂对尖晶石LiMn2O4的循环性能有一定的改善.其中LiMn2-xCrxO4-3xF3x(x=0.10)室温下循环20次后放电比容量衰减率为首次容量(120.58 mAh/g)的4.73%.     

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．     

微波诱导液相无焰燃烧法制备LiMn1.925Cu0.075O4正极材料及电化学性能

采用微波诱导液相无焰燃烧法快速制备LiMn_1.925Cu_0.075O₄正极材料.通过X射线衍射分析(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)测试手段表明,Cu掺杂未改变尖晶石LiMn₂O₄的晶体结构;随着焙烧时间的延长,颗粒尺寸逐渐增大,晶界逐步清晰;Cu²⁺进入LiMn₂O₄晶格中.电化学测试表明,二次焙烧8 h的LiMn_1.925Cu_0.075O₄正极材料表现出优异的电化学性能.在1 C倍率下,首次放电比容量为110.9mA·h·g^-1,循环400次后容量保持率63.9%;在5 C和10 C高倍率下可实现1 000次循环,首次放电比容量分别为108.9、94.8 mA·h·g-1,保持率分别为61.3%、68.1%. Cu掺杂有效抑制Mn的溶解和Jahn-Teller效应,提高材料的结构稳定性与电化学...     

LiMn2O4单晶的充放电性能

为进行尖晶石LiMn2O4的改性优化,合成了大小为100~400 nm,呈八面体形貌的LiMn2O4尖晶石单晶,并采用XRD、SEMI、CP等方法进行了分析,旨在对该尖晶石单晶的充、放电性能进行表征.     

Fe_2P_2O_7制备锂离子电池正极材料LiFePO_4的碳包覆优化研究

利用Fe_2P_2O_7和碳酸锂为原材料,并通过不同的碳包覆合成LiFePO_4/C复合材料.利用XRD、SEM、碳硫分析仪、恒流充放电法和循环伏安对产物的组成、结构、形貌和电化学性能进行测试,确定含碳量为2.45wt%的LiFePO_4/C复合材料具有更好的电化学性能.实验结果表明,在0.1C倍率下,锂离子电池的放电比容量为130.49 m Ah/g,在1C倍率下,锂离子电池的放电比容量为108.58 m Ah/g.     

锂离子电池正极材料LiV3-xCoxO8合成及性质

水热法制备Co掺杂改性的锂离子电池层状正极材料LiV3-xCoxO8。经X射线衍射和扫描电镜分析表征材料的晶体结构和形貌,恒流充放电循环测试其电化学性能,结果表明:随着Co掺入量增加,材料初始放电容量有所降低,但循环性能得到明显改善,当掺杂量控制在0.01≤x≤0.08范围内时,LiV3-xCoxO8材料的循环性能和充放电可逆性均比未掺杂LiV3O8材料有明显改善。其中,LiV2.99Co0.01O8和LiV2.97Co0.03O8在40次循环之后,都能保持146 mAh.g-1的放电比容量。     

尖晶石型LiMn2O4 电极材料的制备及性能研究

以硝酸锰、硝酸锂和尿素为原料制备尖晶石型LiMn₂O₄ 锂离子电池电极材料, 考察了Li 和Mn 的比例、尿素用量、预置炉温、焙烧温度及时间等工艺条件对合成产物的组成结构及电化学性能的影响。最佳工艺条件下制备的产物具有纯净的尖晶石结构, 均一的颗粒度及优良的电化学性能。     

液相法制备锂离子电池负极材料Li4Ti5O12

Li4Ti5O12负极材料因其在充放电过程中零应变的优势,得到了广泛关注,成为锂离子电池负极材料的研究热点.采用液相法制备了Li4Ti5O12负极材料.通过正交实验,确定了Li4Ti5O12的最佳制备工艺条件:烧结温度为750℃;烧结时间为8 h;LiOH.H2O为锂源;原料中锂钛的物质的量比为0.85.该条件下制备的材料具有较好的电化学性能,首次放电比容量可达到191.61 mAh/g.     

尖晶石型LiMn2O4电极材料交流阻抗的研究

利用柠檬酸络合法制备锂离子正极材料尖晶石型LiMn2O4，利用X衍射，循环伏安，冲放电测试，交流阻抗等手段对其进行了研究，发现活性物质在不同的电位下具有不同的电化学特征，当电位处在平台区时和处在非平台区时，交流阻抗谱明显不同，电位处于非充放电平台区时，高频表现为锂离子电极材料中的固态扩散，处在充放电平台区时，高频表现为电子到达活性物质的通道的阻抗。     

液相法制备LiMn2O4及掺杂研究

以LiNO3,Mn(NO3)2和弱有机酸为原料,将其按一定比例混合,先于低温蒸干水分,再在250℃加热1h,得到黑色前驱物粉末;将前驱物在650～800℃焙烧10～20h便可得到LiMn2O4晶体.此外,研究了生产LiMn2O4晶体过程中温度及添加Ni,Co,Al对LiMn2O4晶化程度和结晶结构的影响.研究结果表明:利用液相法可以使反应物充分反应,能够得到晶形完整、结晶度高的尖晶石型LiMn2O4;并通过该液相法能更均匀掺杂,得到晶粒粒径更小的掺杂Ni,Co,Al型LiMxMn2-xO4.     

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.     

铋修饰LiMn2O4 锂离子电池正极材料的研究

采用溶胶凝胶法合成了LiMn2O4及其表面Bi修饰材料, 通过聚丙烯酸(PAA)螯合的Bi(NO3)3溶液浸泡LiMn2O4以及煅烧合成了PAA-Bi/LiMn2O4材料. 采用TGA、XRD、SEM、循环伏安和充放电循环研究了3种锂离子电池正极材料的综合性能. 研究表明,Bi修饰的2种LiMn2O4材料电池的循环稳定性均提高. PAA浸泡-煅烧法的优点是避免了杂质Bi2Mn4O10的形成,PAA-Bi/LiMn2O4的首次放电容量损失较少,同时电池的循环稳定性大大提高.     

新型锂电池正极材料多硫化碳炔的研究

为克服锂/硫电池的正极材料单质硫的导电性差、放电产物的部分溶解导致电池性能下降等问题,设计并制备了一种新型正极材料多硫化碳炔。通过核磁共振、拉曼光谱、X-射线及SEM等手段对其进行了研究,并得到其形态及结构信息,证明材料具有“主链导电、侧链储能”的结构。通过充放电性能测试及循环伏安测试对其电化学性能进行了研究,结果表明该材料具有较高的充放电效率与良好的循环性能,0.4mA/cm²的放电条件下60次循环后比容量可以达到400mAh/g,充放电效率接近100%。     

复合材料LiMn2O4/活性炭的电化学行为

利用充放电测试、循环伏安和交流阻抗等方法研究LiMn2O4/活性炭复合材料在1 mol/L LiPF6-EC/EMC/DMC有机电解液中的电化学性能.研究结果表明:复合材料同时具备超级电容器高功率密度和锂离子电池高能量密度的特点;复合材料的容量包含活性炭的双电层电容和LiMn2O4电化学反应的容量;当活性炭的质量分数为20％时,10C倍率下复合材料的首次放电容量高达76.4 mA.h/g,100次循环后容量几乎没有衰减(0.01％),与纯LiMn2O4电极相比有很大提高.     

LiMn2-2xCoxCrxO3.95F0.05正极材料的合成表征及表面包覆

采用溶胶-凝胶法合成了锂锰尖晶石正极材料LiMn2-2xCoxCrxO3.95F0.05(x=0.05、0.1),并用沉淀法在其表面包覆2%的TiO2.XRD和ESEM分析表明掺杂样品以及掺杂之后再包覆TiO2的样品依然保持尖晶石结构,样品颗粒大小分布都较均匀.电化学性能测试显示LiMn2O4的首次放电容量为124.4 mA.h/g,50次循环后容量损失43.2%,而多元掺杂样品LiMn1.9Co0.05Cr0.05O3.95F0.05和LiMn1.8Co0.1Cr0.1O3.95F0.05的初始放电容量分别为114.7和103.4 mA.h/g,100次循环后容量损失为9.7%和4.1%.LiMn1.9Co0.05Cr0.05O3.95F0.05包覆2%TiO2和LiMn1.8Co0.1Cr0.1O3.95F0.05包覆2%TiO2样品的初始放电容量为109.3和96.6 mA.h/g,100次循环后容量损失为5.0%和3.5%,经过改性后材料的循环性能得到改善.     

锂离子电池正极材料尖晶石型LiMn2O4的制备及电化学性能研究

首次采用基于复合络合剂柠檬酸和β-环糊精的溶胶凝胶法制备了尖晶石型锰酸锂,并研究了煅烧温度对材料电化学性能的影响。电化学性能表明,700℃煅烧制备的材料具有优异的倍率和循环性能。在3C电流下此材料的首次和第200次放电比容量分别为102mAh／g和90．8mAh／g,容量保持率为89％。     

锂离子电池正极材料尖晶石型LiMn2O4的制备及其掺杂改性

采用固相合成法制备了锂离子电池用尖晶石型LiMn2O4正极材料,并通过同时加入Cr3 和F对材料进行了体相掺杂改性.用扫描电子显微镜和X射线衍射研究了材料的表面形貌和晶体结构,用充放电循环实验对制备的锂离子电池性能进行了测试.结果表明:未掺杂的LiMn2O4正极材料首次放电容量为115.3mAh·g-1,循环25次后容量降为96mAh·g-1;掺杂Cr3 和F的材料同样具有尖晶石型结构,随掺杂量增加,首次放电容量略有降低,但循环性能有较明显改善,充放电效率提高,其中掺杂量为0.10的样品首次放电容量为111.5 mAh·g-1,循环25次后容量保持率达91.8%.