锂离子电池正极材料合成与表征教学实验设计

结合功能材料专业实验教学需求和当前的科研工作,以锂离子电池正极材料磷酸铁锂的水热合成过程为研究对象,设计了包含材料制备、表征、性能测试等多个基础实验环节的专业综合型实验。其特点是:指导学生完成材料合成过程中系列样品的取样点的设计,有利于学生形成科学的研究思路;对系列样品进行晶体结构与形貌的比较与分析,强化了材料科学基础理论的应用教学。该实验课程突出强调了培养学生观察、思考、分析和解决问题的能力,使学生充分了解了科学研究的基本步骤和方法。该实验简单实用的取样设计、综合的分析方法,对于其它功能材料的研究与教学同样具有参考价值。     

花瓣形CuO材料的制备和性能测试实验教学设计

该文将材料科学、基础实验教学和当前电化学研究工作相结合,采用简单的化学水浴法制备花瓣形CuO作为锂离子电池负极材料,开展材料表征、扣式电池组装和电化学性能测试实验教学。通过此实验教学开设,使学生了解锂离子电池充放电原理,掌握锂离子电池的封装工艺及电池测试方法,加深材料科学基础知识在电化学领域的应用,提高学生创新意识和自主学习能力。     

实验课程中小班教学与口试考核结合的教学方法探索

先进的工科实验教学应以学生为中心,根据实验教学的特点采用新的教学方法和考核方式。该文以新能源材料与器件专业中"锂离子电池电极材料的制备及其电化学性质表征"的实验课程教学为例,较为系统地介绍了在实验教学中采取小班教学与口试考核结合的新方法,并说明了这种方法的具体实施情况和效果,讨论了其可行性和有效性。两年的实验教学表明,该方法提高了学生在实验课上积极思考的能力,培养了学生良好的实验习惯。这一方法的推广,将会为实验课程的教学提供有益的参考。     

扣式锂离子电池的制备及性能测试综合实验设计

把扣式锂离子电池的制备及性能测试设计成化学综合实验,建立了基于正极材料的合成、正极片的制备及电池组装和性能测试的综合性开放实验.该实验以化学材料合成和电化学理论为基础,通过该实验可了解正极材料的合成方法,电池的基本结构以及电池性能的测试方法.     

LiCo0.95Al0.03Zr0.02O2材料的制备与电化学性能研究

以碳酸锂、四氧化三钴为原料,采用高温固相烧结法制备了锂离子电池正极材料L iCo0.95A l0.03Zr0.02O2,用X-射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)对材料的结构与形貌进行了表征,并组装实际电池测试了材料的电化学性能.研究结果表明,材料的实际电化学可逆容量达142mAh/g,3.6v以上电压放电容量比例达85%,循环性能好.     

中间相沥青基介孔炭的表征及其用作锂离子电池负极材料的电化学性能

以中间相沥青为碳源、CaCO_3为模板,制备中间相沥青基介孔炭(MPMC)。采用XRD、SEM、TEM等手段表征所制介孔炭的结构和形貌,并将其用作锂离子电池的负极材料,测试电化学性能。结果表明,所制MPMC具有丰富的介孔结构和较大的比表面积及孔体积,随着CaCO_3质量分数的增加,MPMC的比表面积和孔体积先增加后减小,当CaCO_3的质量分数为70%时,所制MPMC的比表面积和孔体积最大;MPMC用作锂离子电池负极材料具有良好的电化学性能,能有效提高锂离子电池的可逆比容量,具有良好的循环稳定性和倍率性能。     

新能源材料与器件专业实践课程的“亲产业”思考

厦门理工学院材料科学与工程学院的新能源材料与器件专业是在契合国家能源战略和地方产业发展的需求的背景下设立的。该专业重点是研究与开发新一代高性能绿色能源材料、技术和器件(如通信、汽车、医疗领域的动力电源),发展"新能源材料"(新型锂离子电池材料、新型燃料电池材料和新型太阳能电池材料)的学术研究方向。文中主要针对该专业实践课程内容设置及教学现状,阐述了突出"亲产业"的培养特色。     

LiV3O8正极材料的溶胶-凝胶法制备及性能

以LiOH·H2O和V2O5为原料,采用溶胶-凝胶法制备层状锂离子电池正极材料LiV3O8.经X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)分析表征其结构形貌,充放电测试其电化学性能,比较研究柠檬酸、草酸、酒石酸和双氧水4种配体,及金属元素与配体的物质的量比和煅烧温度等对材料性能的影响.结果表明:溶胶-凝胶法可制得晶形...     

电动汽车动力电池技术研究进展

 从锂离子电池材料技术、单体电池、电池系统等几个方面对锂离子动力电池的发展进行了评述。锰酸锂一般应用于轻型电动车辆,也可与三元材料混合提升新能源车辆用电池的安全性和倍率性能;磷酸铁锂适用于中等比能量要求的动力电池;三元材料通过材料、隔膜涂层和电池技术的改进提升安全性后适用于高比能量型电池;石墨负极目前仍然是广泛应用的负极材料,在碳负极材料中添加硅等高容量材料的努力仍在进行中,液体电解液在向高电压和宽工作温区方向发展;小圆柱电池、方形金属壳电池和软包电池各有特点,适应了多元化的电动汽车应用需求,国产制造设备技术水平持续提升,电池系统技术方面需要整车和电池方面合作努力以提升安全性和可靠性。锂离子动力电池是目前最具实用价值的动力电池,预期其比能量在不久的将来可提升至300 (W·h)/kg,满足新能源汽车产业未来10年的发展需求。     

生物模板法制备Mn_2O_3及其用于锂/钠离子电池负极材料研究

为提高动力电池的能量密度,以树叶模板法制备了具有多孔分级结构的Mn_2O_3材料.通过X射线电子衍射技术和扫描电子显微技术分别对材料的晶体结构和表面形貌进行了研究,结果表明制备的G-Mn_2O_3材料具有丰富的孔结构和较小的一次粒径.将制备材料作为锂离子电池和钠离子电池负极材料应用,并对材料的电化学性能进行了研究,与粉末Mn_2O_3材料相比,模板法制备的Mn_2O_3材料在锂离子电池中具有优异的电化学性能.     

锂镍钴锰氧正极材料的热聚合法制备及性能表征①

锂电池发展受锂离子电池正极材料制约,这是因为正极材料与负极材料相比,其功率密度及能量密度均低于负极材料,进而引发钽电池安全隐患。目前在商业锂离子电池中,LiC002正极材料应用最为广泛,具有循环性能好的优点,但由于热稳定性差。且聚毒性特征,难以得到进一步应用。该文拟采用热聚合法合成锂镍钴锰氧材料（LiNi1/3Co1/3Mn1/2O2）,对其制备及表征性能进行研究,以求寻得高能量,高密度、低污染的电极材料。     

量子化学原理在锂离子电池研究中的应用

锂离子电池的发展强烈地依赖于相关材料的性能,因此对材料进行理论设计以寻找具有特定性能的材料以及对电池充放电过程中有关现象的理论解释已经成为材料研究的迫切要求.量子化学和现代计算技术的发展,已基本上能满足这一要求.本文综述了近年来量子化学原理在锂离子电池研究中的应用.重点评述了量子化学原理在锂离子电池电极材料平均插锂电压的预测、锂的嵌入-脱嵌机理研究、锂离子电池正极材料晶格畸变的研究以及其它物理化学性质的理论计算中的应用.     

磁控溅射制备全固态薄膜锂离子二次电池及其性能研究

在SUS304不锈钢衬底上以粉末靶材为溅射靶源,利用射频磁控溅射技术制备出非晶态结构的V2O5、LiPON和LiMnO4薄膜,并借助扫描电子显微镜(SEM)测试手段对薄膜的形态进行表征。用此3种沉积的材料依次作为薄膜电池的负极、固体电解质和正极,金属钒则作为集电极,成功制备出全固态薄膜锂离子二次电池。实验结果表明,截止电位控制在0.3～4.0V之间测试时,该薄膜电池具有良好的充放电特性;经过500次循环后﹐其电化学性能趋于稳定﹐放电容量保持在2.67μAh/cm2左右;采用恒定电流为20μA进行循环性能测试时,首次放电容量达到4.41μAh/cm2,循环寿命则可达到1 500次以上。     

纳米CuO-Co_3O_4-NiO复合氧化物的制备与电化学性能

为改善氧化物负极材料的循环性能和充放电容量,采用沉淀法制备了作为锂离子电池负极材料的纳米CuO-Co3O4-NiO复合氧化物粉末。用X-射线衍射对其结构进行分析,透射电镜对其形貌进行表征,并对其电化学性能进行测试。结果表明,采用沉淀法可以制备出粒径范围为10~30 nm的纳米CuO-Co3O4-NiO复合氧化物;在40~50放电周期,放电容量保持率为94%。     

微波辅助水热合成高容量钼酸铋负极性能研究

通过水热合成法及微波辅助水热法制备出层状钼酸铋锂离子电池负极材料，利用X射线衍射、扫描电子显微镜、循环伏安及交流阻抗测试等对样品进行了形貌表征及电化学性能测试，并考察了其在电池中的循环稳定性.相比水热法，微波辅助水热法合成的钼酸铋电荷转移电阻减小且容量提升，在电流密度为15 mA/g时容量可达674 mAh/g,且循环后库仑效率接近90%.     

聚偏氟乙烯—六氟丙烯高分子隔膜的制备及其在锂离子电池中的应用

通过非溶剂致相分离工艺制备聚偏氟乙烯—六氟丙烯高分子隔膜,以磷酸铁锂为正极,金属锂为负极,组装锂离子电池.通过制备不同厚度的隔膜,组装出锂离子电池并进行性能测试,对聚偏氟乙烯—六氟丙烯隔膜进行结构和性能优化.经过结构和性能参数对比,得到适用于锂离子电池聚偏氟乙烯—六氟丙烯隔膜的最佳厚度.     

磁控溅射制备全固态薄膜锂离子二次电池及其性能研究

在SUS304不锈钢衬底上以粉末靶材为溅射靶源,利用射频磁控溅射技术制备出非晶态结构的V2O5、LiPON和LiMnO4薄膜,并借助扫描电子显微镜(SEM)测试手段对薄膜的形态进行表征.用此3种沉积的材料依次作为薄膜电池的负极、固体电解质和正极,金属钒则作为集电极,成功制备出全固态薄膜锂离子二次电池.实验结果表明,截止电位控制在0.3～4.0V之间测试时,该薄膜电池具有良好的充放电特性;经过500次循环后,其电化学性能趋于稳定,放电容量保持在2.67 μAh/cm2左右;采用恒定电流为20 μA进行循环性能测试时,首次放电容量达到4.41 μAh /cm2,循环寿命则可达到1 500次以上.     

基于植酸钠热分解制备新能源电池碳基负极材料

通过控制温度在750℃和950℃煅烧植酸钠,制备两种结构和性质不同的碳材料作为锂离子电池和钠离子电池的负极材料.通过对两种材料在负极材料应用中的性能对比,判断材料的适用对象.结果表明,750℃下的碳材料作为锂离子电池负极时的性能更好,而950℃下的碳材料则更适合作为钠离子电池负极材料,展现了植酸钠制备的碳材料具有作为锂离子电池和钠离子电池双功能负极材料的潜力.     

氧化铁的制备及其电化学性能研究

以三氯化铁和氢氧化钠为原料,按照不同的比例混合进行反应,得到铁的无机多聚离子,并采用水热反应合成了α-Fe_2O_3．运用XRD、SEM和IR等测试手段对其进行结构表征,并研究了合成的氧化铁材料作为锂离子电池负极材料的电化学充放电性能．     

多孔碳材料的合成及其在锂离子电池中循环性能的研究

基于多孔有机聚合物及其衍生碳材料在锂离子电池负极材料领域的发展和研究现状,探究了一种孔径可控的多孔碳纳米球的合成方法 .首先,设计合成了6,13-双（双4-溴苯基亚甲基）并五苯化合物,并以此为单元制备了一系列具有规则形貌的新型多孔有机聚合物.通过将不同孔径尺寸的聚合物在不同温度下进行碳化,以此探究碳化温度对材料电化学性能的影响.根据得到的数据可知,多孔碳材料THF-800具有最好的循环稳定性和优异的倍率性能,由此证明THF-800在锂离子电池负极材料领域具有潜在应用价值.此外,对锂离子电池负极材料孔径尺寸进行了调控,可以促进有机材料在锂离子电池中的应用,最终拓展了多孔有机聚合物衍生碳材料在锂离子电池负极材料中的应用范围.