尖晶石LiMn2O4和LiCoO2与电解液的相容性

研究锂离子电池正极活性材料尖晶石LiMn2O4和LiCoO2与6种电解液充、放电时的相容性。用X射线衍射检测自制的LiCoO2试样和尖晶石LiMn2O4试样的结构；用粉末微电极循环伏安法测定6种电解液在导电剂乙炔黑表面的氧化电位；将制得的尖晶石LiMn2O4试样和LiCoO2试样在上述电解液中进行恒电流充放电实验。结果表明：充电至高电位3．3～4．3V（vs Li／Li^＋）时，如果正极活性材料表面与电解液发生不可逆反应并在其上覆盖一薄层电子不可导的钝化膜，则将导致活性材料的充、放电效率降低，放电容量减少，即正极活性材料与电解液的相容性差；反之，则相容性好；尖晶石LiMn2O4与上述6种电解液的相容性都很好，普适性强；LiCoO2与上述6种电解液的相容性差别较大，呈选择性。     

以Mn3O4为前驱体制备尖晶石型LiMn2O4及其性能

采用改进的固相反应法合成了高性能的锂离子电池正极材料LiMn2O4。首先,以廉价的MnSO4为原料,通过水解氧化法制备纳米级Mn3O4前驱体;然后,将Mn3O4和Li2CO3混合均匀,在750℃固相反应20 h,得到尖晶石型LiMn2O4。用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)对Mn3O4前驱体和LiMn2O4样品进行表征,用充放电测试和循环伏安技术对LiMn2O4样品进行电化学性能研究。结果表明:所制备的LiMn2O4具有完整的尖晶石型结构,且晶体粒子分布均匀。所制备的LiMn2O4材料在3.0~4.4 V之间,室温(25℃)下,在0.2C倍率下首次放电比容量为130.6 mA.h/g;在0.5C倍率下首次放电比容量为127.1 mA.h/g,30次循环后,容量仍有109.5 mA.h/g,且样品具有较好的高温性能。     

耐久型高倍率性能锰酸锂微球的合成(英文)

以Mn2+和NH4HCO3为原料,通过控制结晶法合成球形MnCO3前驱体模板。以LiNO3和MnCO3为原料,按照一定的摩尔比机械混合,在700°C下煅烧8h,合成高倍率性能和长循环性能的球形尖晶石LiMn2O4材料。分别考查原料的摩尔比、反应时间以及反应温度对前驱体MnCO3形貌和产率的影响。采用X射线粉末衍射和扫描电镜对合成的MnCO3和LiMn2O4进行表征,对LiMn2O4样品进行室温条件下的充放电性能测试。电化学测试结果表明:尖晶石锰酸锂微球在10C的放电倍率下的首次放电容量达90mA·h/g(1C放电容量为148mA/g),800次循环后容量保持率达到75%。该方法合成的LiMn2O4微球作为高功率型锂离子电池的正极材料有着较好的应用前景。     

Li_(1+x)Ni_(0.166)Co_(0.166)Mn_(0.667)O_(2.175+x/2)正极材料的喷雾干燥法合成及电化学性能

采用喷雾干燥法制备锂离子电池用层状富锂锰基正极材料Li(1+x)Ni0.166Co0.166Mn0.667O(2.175+x/2)(x=0.3,0.4,0.5,0.6),通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、等离子体发射光谱(ICP)、热重-差热分析(TG-DSC)、比表面积、粒度分布和恒流充放电等测试手段对材料的结构、形貌及电化学性能进行表征。结果表明:所制得的富锂锰基正极材料为三方层状结构(mR3)的LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2和单斜层状结构(C2/m)的Li2MnO3组成的固溶体,且具有多孔球形形貌。当x=0.4时,材料具有最优的电化学性能。在2.0~4.8 V电压范围内,25 mA/g电流密度下材料的首次放电比容量高达277.5 mA·h/g,20周循环后容量保持率达95.3%,500 mA/g电流密度下放电比容量仍达192.5 mA·h/g。     

锂硫电池用气相生长碳纤维增强硫-多壁碳纳米管复合正极的影响(英文)

制备了锂硫电池用硫-多壁碳纳米管纳米复合材料,并分别采用气相生长碳纤维(VGCFs)和导电炭黑作为复合正极的导电添加剂,通过形貌表征(SEM)、恒流充放电测试和交流阻抗分析(EIS)研究VGCFs对硫-多壁碳纳米管复合正极的影响。结果表明:采用VGCFs作添加剂的硫-多壁碳纳米管复合电极具有三维网状结构,其首次放电比容量为1254 mA·h/g,40次循环后容量保持在716 mA·h/g。与采用导电炭黑为添加剂的电极相比,采用VGCFs为添加剂的电极具有更高的活性物质利用率和更好的循环稳定性。相互搭接的纤维状VGCFs可形成稳定的导电网络,抑制正极材料及残存放电产物的团聚堆积,维持电极的多孔性,从而改善电池的电化学性能。     

二次锂电池用导电含硫聚合物正极材料的结构表征及电化学性能

在一定条件下通过加热聚丙烯腈和单质硫制备了二次锂电池用导电含硫聚合物正极材料(CSM).分别采用固体13C-NMR、FTIR、Raman、XPS和XRD对CSM进行了结构表征.结果表明:CSM分子结构中包含有类并吡啶高分子主链,在主链分子间或分子内连接有S-S键.CSM在锂电池中具有优异的电化学循环性能和倍率循环特性,在0.2 mA/cm2充放电电流密度下,第2次循环容量约520 mA·h/g,380次循环后稳定容量约470 mA·h/g,容量保持率90%以上;在4.0 mA/cm2电流密度下放电,循环性能仍然良好,80次循环容量约450 mA·h/g.     

钴酸锂的再生及其电化学性能

采用提取的含少量Co3O4的LiCoO2为原料,在不同温度下合成正极材料LiCoO2,烧结时间为12 h,并采用XRD和SEM技术研究合成的LiCoO2的晶相结构与微观形貌。结果发现:烧结温度对LiCoO2的晶体结构影响较大,烧结温度越高,LiCoO2的层状结构发育越完整。循环伏安曲线很好地反映了再生LiCoO2的脱/嵌锂行为。将LiCoO2样品做成电池进行电化学检测,结果发现,烧结温度为850℃的样品首次放电容量为151mA.h/g,30次循环之后,放电容量仍有141mA.h/g,表现出良好的电化学性能。     

锌空气电池空气电极催化材料的研究

采用将Li2CO3,电解二氧化锰(EMD)和Co(NO3)2·6H2O混合进行高温固熔反应的合成方法,制备了1种尖晶石型金属氧化物催化材料LiMn2-xCoxO4。通过电化学测试(极化曲线、放电曲线)、X射线衍射分析(XRD)以及扫描电镜(SEM)等方法对电极的微观结构和性能进行了研究。实验结果表明,以LiMn1.95Co0.05O4为催化材料的气体扩散电极具有最好的综合电化学性能。其0.9V极化电位时的最大电流密度可达210mA/cm2AA型(5号)样品电池以100mA电流恒流放电,容量可高达4439mAh。     

LiFePO4包覆LiCoO2的结构及性能

采用固相法在锂离子电池正极材料LiCoO2表面包覆一层LiFePO4;研究了LiFePO4包覆量对材料性能的影响;采用X射线衍射仪和扫描电镜分析样品的晶体结构和表面形貌.研究结果表明:样品具备LiCoO2的α-NaFeO2型层状结构,但随着包覆量的增加,XRD衍射谱显示样品存在多种杂相;合成的样品电化学性能良好,当LiFePO4的包覆量为1%时,在室温下以0.1C倍率充放电,首次放电比容量达145.9 mA·h/g,纯相LiCoO2放电比容量为146.2 mA·h/g.样品采用1C倍率放电时,首次放电比容量达138.9 mA·h/g,循环性能较好,经过20次循环放电比容量仅衰减4.97%.     

溶胶-凝胶法制备LiCoxMn2-xO4及电化学性能研究

采用溶胶-凝胶(sol-gel)法制备了颗粒较小(100～300nm)、分布均匀的尖晶石LiCoxMn2-xO4粉体,研究了不同掺杂水平对其结构及电化学性能的影响.结果表明,掺杂少量Co于LiMn2O4中并不改变材料的尖晶石结构;随着Co掺杂量增加,材料结构稳定性提高,极化降低,首次放电比容量逐渐减小,但充放电循环性能却明显改善;在低温(500℃)条件下退火6h后,LiCoxMn2-xO4粉体的放电比容量稍有增加,但对循环性能影响不大;在电流密度0.1mA/cm2和截止电压3.5～4.4V时,LiCo0.1Mn1.9O4粉体首次放电比容量达123mAh/g,20次循环后的稳定放电比容量为106mAh/g,具有较好的电化学性能.     

超级电容器用LiMn2O4的制备与性能

采用高温固相法制备尖晶石型LiMn2O4电极材料.XRD结果表明经700℃煅烧即可得到尖晶石型LiMn2O4样品.利用恒流充放电、循环伏安和交流阻抗等测试方法研究了合成过程中温度和时间对尖晶石型LiMn2O4电极材料在2mol·L-1.(NH4)2SO4溶液中电容性能的影响.结果表明LiMn2O4电极材料具有较好的电容性能.恒流充放电和循环伏安结果表明,当煅烧温度700℃,恒温时间4-2Ah时,其容量并没有明显的变化,电流密度为10mA·cm-2时,其放电比容量保持在127F·g-1.交流阻抗结果也表明,LiMn2O4电极在2mol·L"(-1H4)2SO4溶液中具有较好的电化学电容行为,700℃下煅烧的样品的溶液欧姆电阻仅为05Ω.     

尖晶石锰酸锂制备及其电化学性能的研究

锰酸锂被认为是取代商品锂离子电池正极材料LiCoO2的候选材料,以二氧化锰、碳酸锂为原料,在空气气氛下进行烧结,控制烧结温度和时间,制备锂离子电池正极材料锰酸锂。用X射线衍射仪、电子扫描电镜对产物的结构特征、微观表面形貌和恒流充放电性能进行了表征。结果表明:所制得的正极材料为尖晶石型锰酸锂,结晶度高、无杂质相、材料颗粒的粒径均匀,首次充放电比容量为117.3 mAh/g(0.2C,3.3～4.4V);50次循环后,放电比容量为107.9 mAh/g,不可逆容量损失为9.4 mAh/g,比容量保持率为92.0%,得到了很好的综合电化学性能。     

锂离子电池边角料中直接回收合成LiCoO2的性能

研究了一种从锂离子蓄电池正极片的边角料中直接回收钴酸锂的新工艺.先用二甲基乙酰胺(DMAC)浸泡正极片,将LiCoO2从铝箔上剥离,再在高温下除去正极中的聚偏氟乙烯(PVDF)和碳粉等杂质.然后添加不同的锂盐(Li2CO3、LiOH·H2O和 LiAc·2H2O)调节回收粉末中的Li与Co的量比为1.00,再在850 ℃下焙烧12 h得到最终产品.用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)分析技术对得到的样品进行微观形貌与晶相结构的研究.研究结果表明,添加Li2CO3合成的LiCoO2层状结构发育最为完善,其首次放电容量和循环性能也最好;在3.0~4.3 V进行充放电,首次放电容量达到160 mA·h/g,经30次循环以后,仍有150 mA·h/g.     

锰掺杂对锂离子电池正极材料Li3V2（PO4）3/C性能的影响（英文）

采用溶胶-凝胶法合成Li3V2-2/3xMnx(PO4)3(0≤x≤0.12)。采用XRD、SEM、XPS、恒流充放电和电化学阻抗谱(EIS)研究Mn掺杂对Li3V2(PO4)3/C结构和电化学性能的影响。XRD研究表明:掺杂少量的Mn2+不会影响材料的结构,所有样品均具有单一相态的单斜结构(P21/n空间群)。XPS分析表明:在Li3V1.94Mn0.09(PO4)3/C中,V和Mn的化合价分别为+3和+2,原料中的柠檬酸在煅烧过程中分解成C而残留在Li3V1.94Mn0.09(PO4)3/C中。电化学测试表明:掺杂Mn改善了电极材料的循环性能和倍率性能,正极材料Li3V1.94Mn0.09(PO4)3/C表现出最好的循环稳定性和倍率性能。在40mA/g的放电电流密度下,循环100次后,Li3V1.94Mn0.09(PO4)3/C的放电容量从158.8mA·h/g衰减到120.5mA·h/g,容量保持率为75.9%,而未掺杂样品的放电容量从164.2mA·h/g衰减到72.6mA·h/g,容量保持率为44.2%。当放电电流密度增加到1C时,Li3V1.94Mn0.09(PO4)3/C的初始放电容量仍能达到146.4mA·h/g,循环100次后,放电容量保持为107.5mA·h/g。EIS测试表明,掺杂适量的Mn2+减小了电荷转移阻抗,这有利于Li+的脱嵌。     

尖晶石/层状异质结构xLiM_2O_4?(1-x)LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2锂离子电池正极材料的制备及电化学性能

采用原位诱导法制备得到了一系列x Li M_2O_4?(1-x)Li Ni_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2(M=Ni,Co,Mn;x=0,0.1,0.2,0.3,0.4,0.5)尖晶石/层状异质结构复合材料。借助X射线衍射、扫描电镜、差示扫描量热仪、恒电流间歇滴定技术和恒电流充放电测试表征手段对材料的晶体结构、微观形貌和电化学性能进行了研究。电化学性能结果表明:x=0.2材料的倍率性能和循环性能最佳,在2.7~4.3 V、1C下循环100次后,放电比容量为137 m A?h/g,容量保持率为93%;10C时的放电比容量为112 m A?h/g,相比于原始Li Ni_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2材料在10C的放电比容量(95 m A?h/g)有较大提高。此外,快充慢放能力测试也证实了该材料的结构稳定,其在5C充、1C放的充放电机制下,循环100次后的放电比容量还能高达120 m A?h/g,容量保持率为87%。恒电流间歇滴定技术(GITT)的结果表明。x=0.2材料的D_(Li+)值比原始Li Ni_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2材料的要高出一个数量级,说明尖晶石相的引入从根本上改善了材料的电化学性能。     

LiMn2O4/Li4Ti5O12复合材料的制备与电化学性能

以LiMn2O4、醋酸锂和钛酸四丁酯为原料,乙醇为溶剂,采用原位复合法制备LiMn2O4/Li4Ti5O12复合材料.采用X射线衍射分析、红外光谱、扫描电镜和电化学测试等手段对复合材料进行表征.结果表明,在LiMn2O4/Li4Ti5O12复合材料中晶态的LiMn2O4表面被无定形结构的Li4Ti5O12包覆,但Li4Ti5O12的存在并没有改变LiMn2O4的晶体结构.由于Li4Ti5O12的包覆,LiMn2O4的倍率性能和高温性能都得到显著提高:室温下2.0C放电时20次循环后LiMn2O4/Li4Ti5O12复合材料的可逆容量达到108.4mA·h/g,平均每次循环的容量损失只有0.053%;而55 ℃ 1.0C放电时,经60次循环后LiMn2O4/Li4Ti5O12的放电容量为109.9 mA·h/g,平均每次循环的容量损失为0.036%.     

Co-B合金粉体的制备和电化学行为

通过NaBH_4还原CoSO_4溶液制备了Co_(0.68)B_(0.32),Co_(0.55)B_(0.45)和Co_(0.50)B_(0.50)一系列超细非晶态Co-B合金粉体.电化学测试表明,在300 mA/g的高电流密度下,3种合金电极的首次放电容量分别高达510.6,666.4和667.2 mA·h/g,经60次循环后,放电容量仍分别有331.6,379.5和390.5 mA·h/g.3种合金电极还表现出良好的高率放电性能,在1200 mA/g的放电电流密度下,放电容量分别为336.2,373.4和390.1 mA·h/g.较高的B含量有助于提高合金的电化学性能,这是因为B的氧化溶解能提高合金电极的实际电化学反应面积.     

锂离子电池正极材料Li1＋yZnxMn2-xO4的相转移法合成及性能研究

采用相转移法制备富锂掺锌的锰酸锂前驱体，然后在空气中进行焙烧反应合成了尖晶石型的Li1＋yZnxMn2-xO4粉体材料，并测试其结构形态特征。考察了该法合成的工艺条件对合成试样粉体产物电化学性能的影响。结果表明：当nLi：nZn：nMn=1．1：0．1：1．9时，反应时间为2h，在750℃空气环境下焙烧10h合成试样粉体过程较为简单，电极试样以10mA／g的恒电流密度充电至4．5V，并以相同的10mA／g恒电流密度放电至3．0V，其放电平台稳定在3．9V，比容量达到120mAh／g，性能稳定。     

表面复合处理对AB5合金的高倍率和低温放电性能的影响

为了进一步提高贮氢合金的高倍率和低温放电等电化学性能,采用在有机酸中添加金属离子M2 (Ni2 、Co2 、Cu2 )及还原剂的方法,对商品AB5型贮氢合金粉末进行表面复合处理,实现了有机酸处理和表面微包覆一步完成.结果表明,经表面复合处理后的贮氢合金电极在2400mA/g放电电流密度下的HRD由21.9%提高到38.1%,在-35℃下的放电容量由54mA·h/g提高到170mA·h/g.表面复合处理显著改善了AB5贮氢合金的电化学性能,是一种方便有效的表面改性处理方法.     

热处理对La0．7Mg0．3Ni2．8Co0．5贮氢合金电化学性能的影响

La0．7Mg0．3Ni2．8Co0．5贮氢电极合金经过适当热处理后(1123K)，最大放电容量、循环稳定性、高倍率放电性能(HRD)、交换电流密度(I0)以及极限电流密度(IL)都有明显改善，铸态合金电极的最大放电容量为392mAh／g，放电电流密度，Id=2000mA／g时，HRD2000=74．0％，I0=266．7mA／g，IL=3425．5mA／g；经1123K保温8h退火的合金电极的最大放电容量提高到414mAh／g，HRD2000=76．2％，I0=407．9mA／g，IL=3753．6mA／g。X射线衍射(XRD)分析表明，衍射峰宽度随着退火温度的升高而变窄，其原因是合金经退火处理相结构的变化和成分的均匀化。