高钠含量P2型钠离子电池正极材料研究

采用高温固相法合成了高钠含量的P2型层状氧化物钠离子电池正极材料Na_0.93Li_0.125Ni_0.25Mn_0.45Ti_0.125Zn_0.05O₂(NLNMTZ).研究发现,该材料电化学曲线平滑,表现出良好的循环稳定性和出色的倍率性能.在20 mA/g下,容量高达117.6 mAh/g;在200 mA/g下,700次循环后容量保持率为80%.     

基于Fe/Fe3O4双相催化剂的高性能硫正极

针对锂硫电池中硫正极所面临的导电性差、体积膨胀、多硫化物穿梭和制备成本高等问题,利用绿色且低成本的重金属离子絮凝剂吸附金属离子来制备Fe/Fe₃O₄-C硫正极载体材料。形貌和结构分析表明,复合材料的三维碳结构上有Fe和Fe₃O₄均匀分布。负载硫后得到的Fe/Fe₃O₄-C-S电极具有优异的电化学反应动力学,在0.1C、0.2C、0.5C、1.0C倍率下分别表现出高达908、640、524、438 mAh·g^-1的比容量,在0.1C倍率下循环100圈后依然能够保持62.9%的初始容量。由此可见,Fe/Fe₃O₄-C复合材料中的三维碳结构既能提高导电性,也能缓解硫的体积膨胀,而Fe/Fe₃O₄双相催化剂可以高效地吸附多硫化物并促进其转化,从而抑制了穿梭效应。     

锂离子电池正极材料LiFePO4的合成及电化学性能

采用固相合成法在不同温度制度下合成掺杂碳的LiFePO4正极材料,计算出各样品的结构参数并对各样品进行电化学测试·结构参数的计算结果表明:合成温度升高,样品的结晶程度更好,结构更紧凑,更趋稳定·电化学测试结果说明:700℃合成的产物具有良好的电化学性能,在0 1C倍率下放电,其室温初始放电容量为140 4mAh/g,循环10次后容量衰减较小·此条件合成的LiFePO4放电容量与目前工业化生产的LiCoO2相当,具有良好的应用前景·     

红外干燥条件下水基锂电池正极涂层黏结剂分布

为探究迁移控制干燥动力学理论在红外辐射干燥条件下的适用性,在红外辐射条件下对水基锂电池正极涂层进行了干燥,应用迁移控制干燥动力学理论对极片内部黏结剂分布规律进行了分析,通过热重分析仪(thermogravimetric analyzer,TGA)对理论分析进行了检验,并使用透反偏光显微镜观察了极片涂层的上、下表面形态,应用百格刀对比了不同干燥条件下极片的力学性能.结果表明:黏结剂分布的理论计算结果与TGA实验数据及显微镜观察结果吻合,说明红外干燥条件下极片内部黏结剂分布符合迁移控制干燥动力学理论,在水分迁移的带动下涂层中黏结剂含量随着距离基材距离的增大而增大.同时,结合力学性能结果和干燥能耗水平显示,在辐射功率为200 W,辐射距离为13 cm时干极片具有较好的力学性能和经济效益.     

Er~(3+)掺杂LiFePO_4正极材料的制备与性能

采用固相法合成了Er3+掺杂的试样,利用X射线衍射分析、四探针、电化学阻抗谱和充放电性能测试,探讨了掺杂位置及掺杂量对材料的晶体结构、电子电导率和电化学性能的影响.结果表明:铁位掺杂效果优于锂位掺杂,少于摩尔分数为3%的Er3+掺杂并未改变材料的晶体结构,但改善了材料的微观结构,电子电导率提高了4个数量级,1℃倍率下放电容量为103.47 mAh/g,比未掺杂试样提高了22.28%,Er3+掺杂改善了材料的比容量、循环性能及倍率性能.     

自混合熔盐燃烧合成LiMn_2O_4的初步研究

以低熔点醋酸锂(70℃)和醋酸锰(80℃)为原料,在不添加任何燃料的条件下,用熔盐燃烧合成法制备尖晶石型LiMn2O4正极材料.研究了600℃点燃温度下,不同保温时间以及2次焙烧的工艺条件对产物的影响.结果表明,在600℃通过延长保温时间不能得到单相尖晶石型LiMn2O4产物,只能得到主晶相为尖晶石型LiMn2O4的产物.保温时间1 h时产物中有Mn3O4和Mn2O3 2种杂质,而保温时间达3 h及以上时,产物中只有Mn2O3杂质,其中以保温时间6 h得到的LiMn2O4含量最高,杂质最少;产物经600℃2次焙烧12 h后可得到单相尖晶石型LiMn2O4物质,且增加焙烧时间大于12 h后对样品中成分基本无影响;产物中LiMn2O4的结晶性随焙烧时间增加而逐渐增加.     

化学法处理硫酸铅制备铅酸电池正极材料

 硫酸盐化是导致铅酸电池失效的原因之一,因此通过硫酸铅脱硫煅烧制备具有电化学活性的氧化铅具有重要意义.本文提出了一种把硫酸铅通过与碳酸铵反应和煅烧来转化为铅酸电池正极材料的方法.首先,反应得到的碳酸铅经过过滤,在350℃下煅烧得到具有电化学活性的氧化铅.随后对此法制备的样品与工厂生产电池所用的球磨铅粉分别进行了X射线粉末衍射、扫描电镜等分析,通过充放电性能测试得出制备的电极材料的容量高于工厂铅粉的结论,之后通过比较不同煅烧温度下的电性能来对制备样品的煅烧温度进行探讨并得出制备样品的最佳煅烧温度.在最佳条件下制备的氧化铅颗粒均匀,大小在200~300nm,作为铅酸电池正极材料,具有较高的放电比容量(放电倍率为0.5C时放电比容量为120mA·h/g),最后对充放电之后的样品进行了X射线粉末衍射分析.     

掺Ce锂离子电池正极材料LiNi1/3Co（1/3-x/3）Mn1/3Cex/3O2

采用共沉淀法和固相烧结法相结合合成LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2和Ce掺杂LiNi1/3Co1/3-Mn1/3O2锂离子电池正极材料.采用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对其结构和形貌进行了表征.结果表明,不同Ce含量的正极材料均具有良好的层状结构、结晶度高.采用电化学性能测试的结果表明,放电容量随着Ce含量的增加而有所增加,首次可逆容量的衰减也随着掺杂Ce而有所降低,当Ce含量为x=0.2,0.2C恒电流充放电时,循环50次后的容量保持为91%.     

正极材料Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)1-xCrxO2的合成与表征

采用草酸盐共沉淀法合成一系列的Li(Ni_1/3Co_1/3Mn_1/3)_1-xCr_xO₂正极材料(0 ≤x ≤0.1),用X射线衍射仪（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）分析合成产物的晶体结构及表面形貌;利用充放电仪测定了产物的电化学性能.结果表明,合成的Li(Ni_1/3Co_1/3Mn_1/3)_1-xCr_xO₂( x = 0.01,0.03,0.05,0.07) 均保持α-2NaFeO₂ 层状结构相,属于空间R3m点群.Li(Ni_1/3Co_1/3Mn_1/3)_0.95Cr_0.05O₂的电化学性能最佳,首次放电容量达158.6 mAh/g,在2.5～4.5 V区间30次循环后比容量衰竭率仅为3.92%.Li(Ni_1/3Co_1/3Mn_1/3)_0.95Cr_0.05O₂和Li(Ni_1/3Co_1/3Mn_1/3)CrO₂ 的电极阻抗变化不同,进而影响其电化学性能.     

高容量正极材料Li[Li0.17Mn0.58Ni0.25]O2的倍率性能

采用碳酸盐共沉淀工艺,通过控制结晶合成了显微形貌呈现较大差异的Li[Li0.17Mn0.58Ni0.25]O2样品,并对样品进行了X射线衍射、高分辨透射电镜、场发射扫描电镜分析以及恒电流充放电和交流阻抗测试.合成的Li[Li0.17Mn0.58-Ni0.25]O2材料均具有良好的结晶度,可标定为α-NaFeO2结构(空间群R3m).其中,具有一次颗粒沿六方棱柱长轴方向形成“簇形”团聚的材料比其他样品具有优异的倍率性能,在电压范围为2.5～4.8 V,倍率分别为0.5C、1.0C和3.0C时,Li[Li0.17Mn0.58Ni0.25]O2材料首次放电比容量分别达到205.4、195.5和158.5 mA·h·g-1,100次循环后放电比容量保持在203.5、187.2和151.2 mA·h·g-1,容量保持率分别为99％、96％和95％.Li[Li0.17Mn0.58Ni0.25]O2材料特殊的颗粒团聚状态降低了界面的电荷转移阻抗,材料的倍率性能显著提高.同时,文中对Li[Li0.17Mn0.58Ni0.25]O2材料在不同截止电压下的电化学性能进行了对比分析.