3V锂离子电池用层状仅α-Na0.67MnO2.26的电化学性能

以Mn（CH3COO）2·4H2O和Na2CO3为原料,通过sol-gel技术合成前驱体,在600℃焙烧前驱体得到一种新的无水层状α-Na0.67MnO2.26材料。用等离子体光谱、X射线衍射仪、扫描电镜、恒流充放电和循环伏安（CV）等对产物的结构、组成、形貌及电化学性能进行研究。结果表明：得到的样品为稳定的六方层状P2结构,且颗粒细小;该样品在充放电电流密度为25mA／g和电压为2．0～4．3V时,首次充电比容量为188mA·h／g,第2次放电比容量为176mA·h／g,充放电库仑效率高达94％;在电压为2.0～4.3V,电流密度为25,50,125和250mA／g充放电条件下,其第2次放电比容量分别为176,168,139和110mA·h／g,40次循环后,其放电比容量分别为150,142,121和105mA·h／g,显示材料有较好的循环稳定性和大电流充放电性能。     

LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2正极材料的制备及其表征

利用机械球磨对前驱体进行活化处理.在940℃于空气气氛中烧结12 h制备层状结构LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2正极材料.通过XRD,SEM和电化学性能测试对所制备材料的结构、形貌及电化学性能进行表征.结果表明,所合成的材料为单相的六方层状结构;产物一次粒子粒径均匀,为1～2 μm,二次团聚颗粒平均粒径为10 μm左右;在2.75～4.3 V电压区间,所制备的LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2以0.2C(C为充放电倍率)进行恒电流充放电,首次放电容量达146.3 mA·h·g-1;在倍率为0.4C,0.8C,1.6C和2.0C时的放电容量分别为135.2,130.1,125.8和114.7mA·h·g-1,倍率放电性能优良;在倍率为0.2C时经过30次循环,材料放电容量和容量保持率分别为143.3 mA·h·g-1和98%,循环稳定性好.     

锂离子电池正极材料LiNi0.3Co0.4Mn0.3O2的制备及性能

采用共沉淀法制备前驱体,并采用高温固相法合成单相层状结构LiNi0.3Co0.4Mn0.3O2 材料(R-3m 空间群).用X 射线衍射、恒电流充放电方法对所合成材料与LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2 材料进行结构和电化学性能对比分析.研究结果表明,LiNi0.3Co0.4Mn0.3O2 具有有序的二维层状结构,在2.75～4.3 V 电压区间以0.1C 倍率进行充放电,首次放电容量、效率分别为152.3 mA·h/g 和84.4%,LiNi0.3Co0.4Mn0.3O2 具有更高的放电平台率,首次放电时3.6 V平台率为95.0%;以0.2C 倍率进行30 次充放电循环后,放电容量保持率为初始容量的97.4%.     

前驱体掺杂-常温球磨还原制备Ti^4＋掺杂LiFePO4

采用共沉淀法制备了掺Ti4+前驱体FePO4·2H2O,并以乙二酸为还原剂,与Li2CO3反应在常温下球磨合成LiFePO4前驱混合物,后经热处理得橄榄石型LiFePO4.用SEM,XRD,EIS和恒流充放电等对样品进行表征.研究结果表明,3%(摩尔分数)Ti4+掺杂的LiFePO4拥有最优的电化学性能,该样品在0.1C,1C和2C倍率下的初始放电比容量分别为150,130和125 mA·h/g,在1C倍率下循环100次后的放电比容量高达133 mA·h/g.     

具有微纳结构的FeS_2的制备及其储锂性能研究

金属硫化物具有较大的理论容量,有望成为下一代的锂电池负极材料,但是充放电过程中材料发生严重的膨胀/收缩、晶体粉化,使得材料的比容量迅速衰减.本文以铁醇盐为原料制备具有花状微纳结构的FeS_2,以达到抑制材料粉化效果.结果显示,300℃热处理得到的FeS_2样品能够充分保持中间体铁醇盐的花状微纳结构,结晶度高.450℃处理得到的样品表面为多孔状结构,而800℃处理未得到目标产物,样品分子式是Fe_9S_(10).电化学测试结果表明:300℃所得产物具有1 484.3mA·h/g的放电比容量,高于450℃的产物(1 326.7mA·h/g);在电流密度为200mA/g条件下,100次充放电循环后,300℃所得产物的放电比容量为480.8mA·h/g,远高于450℃所得产物的放电比容量(215.8mA·h/g).研究结果表明具有花状微纳结构对材料的粉化现象有较好的抑制作用.     

铜掺杂非晶纳米氢氧化镍的制备及性能

以柠檬酸三钠为络合剂,采用络合反应快速冷冻沉淀法制备出铜掺杂氢氧化镍超细粉体样品材料,采用XRD、TEM和TG-DSC对其结构进行表征,并测试其电化学性能。实验结果表明,样品材料粉体近似为球形,粒径为50nm左右,热分解反应温度较低(269.4℃)且含较多的结晶水。充放电结果表明,当Cu的掺杂量为5%时,样品电极在恒流80mA/g下充电6h,40mA/g放电,终止电压为1.0V时,放电电压稳定于1.260V的时间较长,开路电位为1.462V,放电比容量可达362.976mA.h/g,且循环充放电性能较好。     

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。     

无粘结剂V2O5纳米线/CNT电极的制备及电化学性能

把羧化的碳纳米管与水热法合成的V2O5纳米线混合超声处理后,直接真空抽滤得到无粘结剂V2O5纳米线/CNT纸.对加入不同含量的碳纳米管的样品,综合考虑比容量和循环性能,其中m（V2O5）∶m（CNT）=1∶1样品的电化学性能最好.当电流密度为30 mA·g-1时,首次放电比容量能达到290.6 mAh·g-1,接近于V2O5的理论比容量,10次循环以后为265.4mAh·g-1,容量保持率为91.32％.当电流密度为600 mA·g-1,首次放电比容量71.2 mAh·g-1,第10次循环为62.5 mA·g-1,容量保持率可达87.8％.     

SnO_2/石墨烯负极材料的制备与电化学性能

为了提高锂离子电池锡基负极材料的比容量,以SnCl_4·5H_2O和石墨烯为原料,通过气相沉积法和高温烧结制备了SnO_2/石墨烯复合材料,并研究了不同烧结温度对SnO_2/石墨烯复合材料电化学性能的影响. SnO_2颗粒沉积并嵌入在石墨烯的层间,石墨烯的层状结构能够缓冲SnO_2的体积膨胀,进而有效提高材料的循环稳定性.利用电子扫描显微镜、X线能谱和X线衍射等表征方法和循环伏安等电化学性能测试方法对材料进行表征和分析.结果表明:当烧结温度为400℃时,材料的电化学性能最好,在电流密度为100 mA/g时,充放电循环50周后,其放电比容量仍能保持在716.6 mA·h/g;在电流密度为1 A/g时,放电比容量为431.9 mA·h/g.因此,该材料在商用锂离子电池领域具有潜在的应用前景.     

FeTiO3/rGO复合材料的制备与电化学性能

以Fe-ZIF为模板合成了TiO₂@Fe-ZIF/GO前驱体,并通过进一步热处理获得锂离子电池FeTiO₃/rGO复合阳极材料。电化学测试结果表明,FeTiO₃/rGO复合材料在200mA/g电流密度下循环300圈后放电比容量为634mA·h/g,在1 000mA/g电流密度下循环400圈后放电比容量仍为536mA·h/g,并且表现出了优秀的倍率循环性能。这种优异的电化学性能归因于ZIF在石墨烯纳米片上的原位生长,使得石墨烯既起到导电框架的作用,又起到体积缓冲剂的作用,克服了过渡金属钛酸盐导电性差、以及多次循环过程中产生的不可逆晶型变化等缺点,提升了负极材料的储锂性能。     

胶晶模板法制备尖晶石型正极材料LiMn2O4

通过聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)胶晶模板法制备尖晶石型LiMn2O4材料,并探讨焙烧温度对材料性能的影响.运用热重分析(TG)、X线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、充放电测试和循环伏安测试等方法对LiMn2O4样品的结构、形貌以及电化学性能进行表征和测试.研究结果表明:在不同温度下制备的LiMn2O4样品均具有较好的尖晶石型结构,且粒径分布均匀:在700℃时制备的LiMn2O4样品(S-700)具有最佳的电化学性能,在3.0～4.4 V时,0.2C倍率首次放电比容量为130.9 mA·h/g; 0.5C倍率首次放电比容量为126.4 mA·h/g,50次循环之后容量仍有102.7 mA·h/g,具有良好的循环稳定性.     

层状锂锰钒氧化物的合成与电化学性能研究

用高温固相反应法合成掺锰的层状锂钒氧化物L i1.2V3-xM nxF0.02O7.98.通过FT IR和XRD对样品进行表征,并研究了样品的充放电性能.实验结果表明:除L i1.2V2.50M n0.50F0.02O7.98样品外,所合成的其余4个样品均为层状锂锰钒氧化物.掺锰量最少的样品L i1.2V2.98M n0.02F0.02O7.98,在4.0~2.0 V区间放电时,其初始放电容量可达233.4 mA h/g,但循环性能不佳.随着掺锰量的增加,样品的循环性能有了显著改善,初始放电容量降低.掺锰量较大的样品L i1.2V2.80M n0.20F0.02O7.98的初始放电容量较低(164.8 mA h/g),但其循环性能在所有样品中是最好的,说明掺杂适量的锰可以使层状锂钒氧化物的结构更稳定,从而提高样品的循环性能.     

MnO@CoMn_2O_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_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.     

层状-尖晶石复合正极材料LiNi_(0.25)Mn_(0.75)O_(2.25)的制备与性能

以共沉淀法制备Ni0.25Mn0.75(OH)2,并以Ni0.25Mn0.75O2.25(OH)2为前驱体,在不同温度下与Li2CO3烧结制备Li Ni0.25Mn0.75O2.25。利用X线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)对不同温度下制备材料的结构和形貌进行表征。研究结果表明:制备的材料Li Ni0.25Mn0.75O2.25均具备层状和尖晶石型结构。800℃下制备的样品具有最好的电化学性能。在2.0~4.8 V电压范围内,该样品在0.1C倍率下的首次放电比容量达到250 m A·h/g,首次库仑效率为90.9%,循环50次后的容量保持率达到95.9%,10C放电比容量达到69 m A·h/g。800℃下制备的样品具有最小的电荷转移阻抗。     

Ni/MH电池负极用高容量稀土-镁-镍基储氢合金

通过感应熔炼方法制备了稀土-镁-镍基储氢合金Ml0.88Mg0.12Ni3.0Mn0.10Co0.55Al0.10(Ml代表富镧混合稀土).采用XRD和SEM分析了合金的微观结构,发现该合金主要由CaCu5型相、Ce2Ni7型相和Pr5Co19型相组成.电化学测试结果表明:合金的放电容量可以达到386 mA·h/g,比商品AB5型合金(332 mA·h/g)高出16.3%;在1 100 mA/g的放电电流密度下,合金的高倍率放电性能可以达到62%,高于商品AB5型合金(45%);充放电循环300次后,合金的放电容量降低到315 mA·h/g,为最大放电容量的81.5 %.     

锂离子电池正极材料LiNi_(0.8)Co_(0.15)Al_(0.05)O_2的制备及性能研究

以Ni SO4·6H2O、Co SO4·7H2O和Al2(SO4)3·18H2O为原料,氨水为络合剂,在碱性条件下通过液相共沉淀法制备了前驱体Ni0.8Co0.15Al0.05(OH)2。将前驱体与Li OH·H2O混合均匀后在氧气氛围下煅烧得到锂离子正极材料Li Ni0.8Co0.15Al0.05O2;通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和电化学性能测试仪对样品性能进行了表征。研究结果表明,在2.8~4.3V电压范围内,在0.1C、0.2C和1C的充放电倍率下,首次放电比容量分别为186.6m Ah·g-1、184.8m Ah·g-1和176.7m Ah·g-1;在0.2C倍率下循环10次后,放电比容量为177.6m Ah·g-1,容量保持率为96.1%;在1C倍率下循环40次后,放电比容量为150.1m Ah·g-1,容量保持率为85.0%。     

锌—钒酸酐固态蓄电池

本文报道锌蒙脱石(montmorillonite)作为固体电解质组装的锌—钒酸酐固态蓄电池,其开路电压为1.4—1.5V,在82kΩ负载下,截止电压0.9V 时,单次放电容量为5.7mA.h,比能量11.4W·h/kg,在37.7μA/cm~2电流密度下,十小时率充放电循环25次.还对部分内容进行简单讨论.     

采用固相配位法制备超细LiMn2 O4正极材料

采用固相配位反应法制备锂离子电池正极材料LiMn2O4,并对配位络合剂用量和反应温度对最终产物的物相、比表面积、粒径和电性能的影响进行研究.研究结果表明:采用回相配位法可制备超细LiMn2O4粉末,配位化合物前驱体在550℃时焙烧12 h,粉末的粒度细小,粒径在0.06～0.50μm的粉末占82.10%;粉末的平均粒径为138.12 nm,比表面积为10.15 m2/g,颗粒形貌规则,内部有很多微孔;材料的首次充、放电比容量分别为126.0 mA·h/g和124.2 mA·h/g,首次充放电效率为98.6%,经15次循环后,材料的容量保持率为91%.     

流变相法合成Li2ZnTi3O8的电化学性能

采用流变相法成功合成了尖晶石Li2ZnTi3O8.X射线衍射(XRD) 分析结果表明所合成的尖晶石颗粒结晶良好.扫描电子显微镜(SEM)测试结果表明,所得Li2ZnTi3O8粒径较小,分散较均匀.将所合成的样品作为锂离子电池电极材料,采用充放电测试和循环伏安测试研究了其电化学性能.电化学性能测试结果表明,该材料的放电比容量和循环性能都较好,在0.05～3.0 V 电压下,以100 mA/g进行充放电,首次放电比容量为234.6 mAh/g,100次循环后放电比容量仍保持在208.5 mAh/g.     

钴负载碳气凝胶的制备与电化学性能研究

以聚丙烯腈(PAN),N,N-二甲基甲酰胺(DMF)和钴盐为前驱体,通过对有机凝胶进行高温碳化得到钴负载碳气凝胶.利用X射线衍射谱(XRD),扫描电镜(SEM),透射电镜(TEM),热重分析(TGA)和充放电测试对钴负载碳气凝胶进行结构、形貌和电化学性能的表征分析.结果表明,碳化温度影响产物的形貌及性能,其中700℃碳化的钴负载碳气凝胶钴颗粒分布最均匀,同时具有最好的电化学性能.在50mA·g^(-1)电流密度下,首次放电比容量高达983.1mAh·g(-1)电流密度下,首次放电比容量高达983.1mAh·g^(-1),经100周循环后,放电比容量仍保持在280.3mAh·g(-1),经100周循环后,放电比容量仍保持在280.3mAh·g^(-1);在500mA·g(-1);在500mA·g^(-1)大电流密度下,该材料放电比容量为105.4mAh·g(-1)大电流密度下,该材料放电比容量为105.4mAh·g^(-1),具有很好的倍率性能.