NiFe2O4@LiMn2O4正极材料的制备及其电化学性能研究

以溶胶-凝胶法制备了不同质量百分比的NiFe₂O₄@LiMn₂O₄复合正极材料。采用X射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜和电化学性能测试等手段, 对NiFe₂O₄@LiMn₂O₄材料的结构、形貌和电化学性能进行表征。结果表明, NiFe₂O₄的包覆并没有改变锰酸锂材料的晶体结构;锰酸锂颗粒表面没有观察到NiFe₂O₄材料存在。当NiFe₂O₄包覆量为1%时, 复合材料具有较好的电化学性能, 其首次充放电效率、循环性能和倍率性能都得到了一定程度的提高, 此时NiFe₂O₄呈薄膜型包覆在锰酸锂颗粒的表面, 厚度约为14 nm, 首次放电比容量(0.1C)为121.2 mAh/g, 10C倍率放电条件下放电比容量为84.8 mAh/g, 1C循环400周后容量保持率为90.64%。     

锂离子电池Li_4Ti_(4.95)Zr_(0.05)O_(12)负极材料的结构与电化学性能

采用高温固相法合成Li_4Ti_5O_(12)及Li_4Ti_(4.95)Zr_(0.05)O_(12)材料,采用扫描电镜(SEM)、X射线粉末衍射(XRD)、充放电测试和循环伏安(CV)研究材料的结构和电化学性能。结果表明,两种材料均具有较小的平均粒径和窄的粒度分布,Zr4+进入晶格结构内部,具有纯相的尖晶石结构。0.1C倍率时,Li_4Ti_(4.95)Zr_(0.05)O_(12)首次放电比容量高达248 m A·h/g,略低于Li_4Ti_5O_(12)。1.0C倍率放电比容量为145 m A·h/g,5.0C倍率140次循环后,放电比容量仍达到121 m A·h/g,明显高于纯相Li_4Ti_5O_(12)材料,具有较好倍率性能。     

Li_4Ti_5O_(12)纳米片负极材料的合成及其快速充放电性能

采用水热法合成Li_4Ti_5O_(12)负极材料,研究材料在大倍率条件下的电化学性能。X射线衍射(XRD)分析结果表明所合成的Li_4Ti_5O_(12)材料晶体尺寸在纳米级。透射电子显微镜(TEM)分析结果表明材料的结晶粒度为50~100 nm。电化学充放电测试结果表明该材料在10 C倍率充放电时首次放电比容量达到269.9 m A·h/g,循环50次后稳定在177 m A·h/g左右,显示出优异的快速充放电性能。     

共沉淀法合成镍锰酸锂正极材料前驱体

通过共沉淀法合成了类球形镍锰酸锂正极材料前驱体, 研究了反应温度、溶液pH值、溶剂组成和表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)添加量对前驱体镍锰碳酸盐形貌、粒径及物相组成的影响。结果表明, 适宜的合成条件为:pH=9.0, 反应温度80 ℃, 乙醇与水体积比1∶3, 表面活性剂CTAB添加量为1.5倍临界胶束浓度(CMC)。在该条件下制备的前驱体镍锰碳酸盐具有层片状堆垛的类球形结构; 煅烧后得到的镍锰酸锂材料为无序型的尖晶石结构, 属于Fd-3m空间群, 结晶度高, 粒径约150 nm。对镍锰酸锂进行电化学性能测试, 结果显示, LiNi_0.5Mn_1.5O₄在0.5C下的最大放电比容量为124.8 mAh/g, 20次循环后容量保持率为62.3%, 在大倍率下放电后再次回到0.5C, 放电比容量为73.8 mAh/g。     

锂离子电池MoO_2负极材料的水热法合成及其电化学性能

以四水合钼酸铵(AHM)、乙二醇(EG)为原料,采用水热法合成MoO2材料,用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、电化学测试研究材料的结构和电化学性能。结果表明,水热法合成的MoO2粒径为20~30 nm,材料表现出良好的电化学性能。首次放电比容量为664.3 m A·h/g,充放电效率较高,首次充放电的库伦效率高达94%,在20个充放电循环过后,仍有较高的容量保持率,MoO2作为锂离子电池负极材料展现出良好的容量存储和循环性能。     

不同制备方法对正极材料0.5Li_2MnO_3·0.5Li(Ni_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3))O_2结构、形貌、电化学性能的影响

分别采用氢氧化物共沉淀、碳酸盐共沉淀、喷雾干燥的方法合成了层状α-Na Fe O2结构的富锂正极材料0.5Li2Mn O3·0.5Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)O2,通过X射线衍射分析(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和电化学性能测试对不同合成方法所得的样品进行了表征。实验结果表明:氢氧化物共沉淀合成的前驱体所制备的正极材料0.5Li2Mn O3·0.5Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)O2具有良好的电化学性能,0.05C倍率下首次放电容量可达247.1 m A·h/g,0.2C倍率条件下经过50次循环,容量保持率为98.7%。     

锌取代对尖晶石Li_2MnTi_3O_8锂离子电池负极材料微观结构及电化学性能的影响

采用溶胶-凝胶结合固相烧结法制备具有复杂尖晶石结构(空间群为P4332)的Li_2Mn_1-xZnxTi_3O_8(x=0,0.1,0.5)负极材料,研究锌部分取代锰对Li2Mn Ti_3O_8材料微观结构及电化学性能的影响。结果显示,锌取代之后,Li_2MnTi_3O_8材料的晶胞体积以及晶粒尺寸有明显的降低,然而颗粒大小却没有显著的变化。锌取代对改善Li_2Mn Ti_3O_8材料电化学性能非常有利,在0.1C倍率条件下充放电,50次充放电循环,Li_2Mn Ti_3O_8,Li_2Mn_(0.9)Zn_(0.1)Ti_3O_8和Li_2Mn0.5Zn0.5Ti_3O_8放电容量分别为168,269和298 m A·h/g,且都在第一次循环之后表现出优异的循环稳定性。在1C倍率条件下充放电36次,锌取代材料的放电容量和循环稳定性均好于未取代的材料。     

功率对热等离子法制备纳米SiO的影响及其锂电池性能测试

利用热等离子发生器,分别在功率为13.2、14.3和15.4kW时制得了比表面积为84.16、126.26、172.02m~2/g的纳米SiO颗粒,与原始SiO颗粒比表面积1.95m~2/g相比,产物比表面积随等离子体功率升高而增大。TEM结果表明制备出的纳米SiO颗粒形貌为近球形,且随等离子体功率升高,得到的粒径越小分布越均匀。分别以3种功率制备纳米SiO为负极活性材料测试锂电池性能,首次放电容量分别为1 732、1 771、1 924mA·h/g,50次循环后其容量保持在313、316、395mA·h/g;而原始SiO颗粒首次放电容量约为1 291mA·h/g,50次循环后,容量保持在75mA·h/g,表明利用热等离子法制备的纳米SiO的电化学性能得到了极大的提升。     

锂离子电池Na_2Li_2Ti_6O_(14)负极材料的合成与电化学性能

采用高温固相法成功合成了新型钛基负极材料Na_2Li_2Ti_6O_(14),并研究了其结构及电化学性能。利用高分辨透明电镜(HRTEM)、X射线衍射(XRD)及其Rietveld精修、扫描电子显微镜(SEM)及能谱分析(EDS)表征分析了材料的物相和显微结构。结果表明,合成的Na_2Li_2Ti_6O_(14)负极材料为纯相,具有Fmmm空间群结构;Na_2Li_2Ti_6O_(14)颗粒约为500~800 nm,Na、Ti和O三种元素分布均匀。循环伏安(CV)、充放电及电化学阻抗谱(EIS)测试表明,材料具有较好的锂离子脱嵌可逆性,较好的倍率性能和循环稳定性。钛电流密度为500 m A/g充放电时,Na_2Li_2Ti_6O_(14)材料的首次脱锂(充电)容量为180 m A·h/g,100次循环后可逆容量为136 m A·h/g;100次循环后,Na_2Li_2Ti_6O_(14)材料的电荷转移电阻增加,锂离子扩散系数略有下降,表明Na_2Li_2Ti_6O_(14)材料在循环后SEI膜的生成,降低了材料的电化学活性。     

锂离子电池Li_(1.2)Mn_(0.56)Ni_(0.16)Co_(0.08)O_2正极材料的合成及电化学性能

采用溶胶凝胶法成功制备了锂离子电池Li_(1.2)Mn_(0.56)Ni_(0.16)Co_(0.08)O_2正极材料,利用扫描电镜(SEM)、循环伏安(CV)及充放电等测试手段研究了该材料的微观形貌和电化学性能。SEM表征结果表明,合成的Li1.2Mn0.56Ni0.16Co0.08O2粒径约为2μm,呈长片层状结构。CV测试表明,经过首次循环后,Li2Mn O3组分得到活化,并转变为具有电化学活性的Li Mn O2,造成了锂离子的不可逆损失。充放电测试表明,在0.2 C倍率循环时,Li_(1.2)Mn_(0.56)Ni_(0.16)Co_(0.08)O_2材料的首次放电比容量为199.7 m A·h/g。倍率性能测试表明,在经过36次充放电循环后,材料仍有很高的容量保持率。