机械力辅助固相法合成钛酸锂

以二氧化钛为钛源,碳酸锂为锂源,应用机械力辅助固相法一步合成钛酸锂(Li_4Ti_5O_(12))材料。使用TGA-DSC、XRD、SEM、粒度分析等手段,对产物的物相、形貌、粒度、电化学性能进行表征,将Li_4Ti_5O_(12)样品制成2032纽扣电池,通过充放电测试仪研究了首次库伦效率及充放电循环性能。结果表明:在机械力辅助下750℃反应3.5 h可制得纯相Li_4Ti_5O_(12),粒径分布均匀,主要集中在0.6～2.5μm,首次循环放电比容量为152.02 mAh/g,经过20次充放电循环,容量保持率为96.5%。     

铌钨氧复合材料及其锂离子电化学性能研究

研究采用优化固相烧结的方法,成功制备了铌钨氧材料Nb_(16)W_5O_(55)和Nb_(18)W_(16)O_(93)及碳包覆Nb_(16)W_5O_(55)/C复合材料。利用X射线粉末衍射(XRD)、电子探针显微分析(EPMA)、扫描电镜(SEM)、N_2吸附-脱附等对材料晶体结构和微观形貌进行分析研究,考察材料的首次库伦效率、比容量、倍率、循环性能评价材料的电化学性能。结果表明:可以通过改变制备过程和烧结温度来调控铌钨氧的晶体结构稳定性,实现同时提升倍率和循环的效果。其中所制备的Nb_(16)W_5O_(55)/C复合材料首次充电容量和放电容量分别达到232 mAh/g和224 mAh/g,10 C容量可以达到150 mAh/g。     

锂离子电池富锂正极材料Li_(1.2)Ni_(0.13)Co_(0.13)Mn_(0.54)O_2的合成及性能

随着电动汽车的发展,迫切需要具有高安全性、高能量密度、高功率、大容量、长寿命、高环保、低成本等优点的锂离子电池。层状结构的富锂锰基正极材料由于具有比容量高、平台电压高、热稳定性好、价格低廉的特点而被认为是有希望的未来电动汽车候选正极材料之一。尽管其拥有很高的比容量,但仍存在着首次循环不可逆容量高、倍率性能差等问题,纳米化是改进材料倍率性能的一种有效手段。本文以Ni O,Co_3O_4,Mn CO_3和Li_2CO_3为原料,成功制备得到了纳米级的锂离子电池正极材料Li_(1.2)Ni_(0.13)Co_(0.13)Mn_(0.54)O_2。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和充放电测试对所得样品的结构、形貌及电化学性能进行了表征。结果表明,合成的Li_(1.2)Ni_(0.13)Co_(0.13)Mn_(0.54)O_2材料具有层状结构,一次颗粒均匀、细小,平均颗粒尺寸约为90 nm,并具有良好的电化学性能,在2.0~4.8 V以0.1C充放电时,首次放电比容量达到284 m Ah·g~(-1),首次库伦效率为86.1%。材料同时拥有良好的倍率性能,1.0C放电容量达到240 m Ah·g~(-1),3.0C放电容量达到210 m Ah·g~(-1)。     

超声空化联合机械活化制备尖晶石LiMn_2O_4及其电化学性能

采用超声空化联合机械活化法合成一系列微观形貌不同的锂离子电池正极材料LiMn_2O_4,采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、电池充放电测试仪对制备的LiMn_2O_4正极材料的相组成特性、微观形貌和电化学性能进行相关测试。结果表明,本方法制备的LiMn_2O_4正极材料具有良好的尖晶石结构,延长机械活化时间可以得到致密的类球形结构的尖晶石材料,其中经过机械活化4 h后烧结得到的样品具有良好的电化学性能,在6 C放电倍率下放电比容量为88.2 mAh·g~(-1),返回0.5 C时容量恢复效率达到91.3%。     

铝热还原TiO_2制备Magnéli相低价钛氧化物工艺及过程机制研究

Magnéli相(Ti_nO_(2n-1))(4n10)低价钛氧化物材料具有导电性好、可见光响应强、耐磨、优异的耐腐蚀性能等,被广泛应用于制备电池、惰性电极及光催化降解材料。在空气气氛下利用铝还原锐钛矿相TiO_2制备Magnéli相低价钛氧化物材料,研究了不同焙烧温度、焙烧时间和配铝量等工艺参数对制备黑色Magnéli相低价钛氧化物复合材料相变过程的影响,并采用X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)等分析手段对制备出的Magnéli相低价氧化物复合材料的物相组成变化及微观组织形貌进行表征,结果表明:不同焙烧温度和焙烧时间下制备的样品主要物相为Ti_9O_(17),Ti_8O_(15),Ti_7O_(13),Ti_4O_7,随着焙烧温度的升高和焙烧时间的延长,还原程度不断加深,Ti_nO_(2n-1)中的n值不断降低。制备的Magnéli相低价氧化物材料呈颗粒状,粒径200～400 nm左右。通过稀盐酸浸出,可以将Magnéli相材料中过剩的铝除去得到较为纯净的Magnéli相Ti_nO_(2n-1)材料。     

偏钛酸水热合成尖晶石型Li_4Ti_5O_(12)试验研究

研究了以硫酸钛白工业中间产物偏钛酸为原料,一步水热法合成尖晶石型Li_4Ti_5O_(12),考察了锂钛物质的量比、温度和反应时间对合成产物的影响,用XRD和SEM对产物结构和形貌进行表征,最后用所制得的钛酸锂活性材料组装CR2016扣式电池并对其性能进行测试。结果表明:在锂钛物质的量比0.85、反应温度170~200℃、反应时间24h条件下,可以得到纯净的尖晶石型钛酸锂;其XRD衍射峰与标准衍射峰(PDF#26-1198)基本一致;其电学性能良好,0.1C倍率下首次充放电容量达161.08mAh/g,效率为99.07%,100次循环后容量仍保持90.6%。     

静电纺丝法制备高性能富锂锰基正极材料

为解决富锂锰基材料首圈效率低,倍率性能差的缺陷,采用静电纺丝法制备了Li_(1.2)[Mn_(0.54)Ni_(0.13)Co_(0.13)]O_2富锂锰基正极材料。实验结果表明,通过静电纺丝法制备的纳米纤维材料具有三维立体结构和更大的比表面积,提高反应活性并降低了锂离子传导阻抗,从而使得材料的倍率性能和放电容量得到了改善。在5 C倍率下,纺丝纤维放电比容量为175 mA·h/g,而沉淀颗粒仅为154 mA·h/g。此外,首圈效率和放电容量也得到了提升,从72.87%提升至81.93%,以上表明静电纺丝法制备的富锂锰基材料具有更优异的性能。     

LiNi_(0.8)Co_(0.15)Al_(0.05)O_2/C复合正极材料的制备及其性能研究

三元正极材料具有优异的电化学性能,但也存在阳离子混排、压实密度不高、充放电效率较低、倍率性能不理想、高温存储和循环性不好等问题。为改善LiNi_(0.8)Co_(0.15)Al_(0.05)O_2的电化学性能,采用固相法制备了碳包覆的LiNi_(0.8)Co_(0.15)Al_(0.05)O_2/C复合材料,并讨论了包覆质量比分别为1.02%,2.01%和2.97%(质量分数)时对材料的结构、形貌和电化学性质的影响。X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)测试结果显示:所有样品均为α-NaFeO2六方层状结构,具有类球形形貌。电化学测试结果表明:包覆量为2.01%时材料的综合性能最好,0.1C首次放电比容量达175.5 mAh·g~(-1),未包覆的材料为158.9 mAh·g~(-1),包覆后比纯相LiNi_(0.8)Co_(0.15)Al_(0.05)O_2提高了10.5%;3.0C进行50次循环,容量保持率为88.2%,而未经碳包覆的材料只有75.6%;锂离子的扩散系数由未包覆时的2.05×10~(-13)cm~2·s~(-1)增大到3.76×10~(-12)cm~2·s~(-1),相应的电荷的转移阻抗由79.4Ω减小到53.6Ω。     

无定形Li-Mn-Al-Co-O前驱体制备改性尖晶石锰酸锂

采用水热法合成了无定形Li-Mn-Al-Co-O前驱体,经过后续热处理制备了Al-Co复合掺杂LiMn_2O_4正极材料Li_(1.035)Co_(0.02)Al_(0.025)Mn_(1.92)0O_4,并对其物理及电化学性能进行了测试。SEM、XRD结果表明:Al-Co的掺入对尖晶石锰酸锂的形貌和晶体结构会有微弱影响。电化学测试结果表明:Al-Co掺杂后,材料的循环性能和倍率性能都获得了显著的改善,其在0.5 C下的首次放电容量为113.9 m A.h/g,经过100次循环后比容量保持率仍然有92.4%,8 C下容量依然高达85.5 m A·h/g。     

锂离子电池正极材料LiNi_(0.4)Co_(0.2)Mn_(0.4)O_2的制备与性能研究

以自制Ni0.4Co0.2Mn0.4(OH)2前驱体和Li_2CO_3为原料,在空气气氛下采用固相烧结工艺制备了LiNi_(0.4)Co_(0.2)Mn_(0.4)O_2锂离子电池正极材料。通过SEM和XRD等手段对材料烧结前后形貌与结构进行表征,并测试了烧结后锂离子电池正极材料的电化学性能。结果表明,Ni0.4Co0.2Mn0.4(OH)2前驱体具有良好的片状嵌入结构,且烧结制备的LiNi_(0.4)Co_(0.2)Mn_(0.4)O_2正极材料混排因子c/a=4.967 3,阳离子混排因子I(003)/I(104)=1.25、I(006+102)/I(101)=0.333、I(018)/I(110)=0.87,表明LiNi_(0.4)Co_(0.2)Mn_(0.4)O_2具有良好的层状结构。在2.5~4.6V、0.2C和0.5C下,LiNi_(0.4)Co_(0.2)Mn_(0.4)O_2正极材料的首次放电比容量分别为166和154mAh/g,循环80次后容量分别保持为111和100mAh/g,具有良好的电化学性能。     

Physicochemical properties of a novel composite polymer electrolyte doped with vinyltrimethoxylsilane-modified nano-La2O3

Nano-La2O3 was modified with the vinyltrimethoxylsilane by hydrolysis and a novel poly (vinylidene fluoride-co-hexafluoropropylene) (PVDF-HFP) based composite polymer electrolyte doped with the modified nano-La2O3 was prepared by phase inversion method. The physicochemical properties were studied by SEM, FT-IR, XRD, TG and electrochemical methods. The results of FT-IR indicated that the nano-La2O3 was successfully modified with vinyltrimethoxylsilane. The XRD analysis showed that the incorporation of modified nano-La2O3 into the polymer electrolyte membranes could effectively reduce the crystallinity of PVDF-HFP, and the characterizations also suggested that thermal stability and electrochemical stability window could reach to 382°C and 5.1V, respectively; the reciprocal temperature dependence of ionic conductivity followed Vogel-Tamman-Fulcher (VTF) relation, ionic conductivity at room temperature was up to 3.5×10-3S/cm and lithium ions transference number was up to 0.42; the interfacial resistance increased at initial value about353Ω/cm2 and reached a steady value about 559Ω/cm2 after 5d storage at 30°C. The fabricated Li/As-prepared electrolytes/LiCoO2 coin cell showed excellent rate and cycle performances.     

容量型锂离子电池正极材料LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2的合成

采用共沉淀法合成Ni_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)(OH)_2前驱体,将前驱体和LiOH混合均匀后经高温煅烧合成了锂离子电池正极材料LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2,并对其进行电化学性能检测。试验表明,制备的电池在电压2.8～4.3V(vs.Li/Li+)区间内,0.1C倍率下的首次库伦效率为88.4%;在1C倍率下循环100次后,放电比容量为157.7mAh/g,容量保持率为96.6%。     

酸性条件下TiCl4水溶液水解原位合成尖晶石Li4Ti5O12

以TiCl4和Li4Ti5O12为原料,通过控制TiCl4水溶液水解条件,让Li^＋离子嵌入Ti的水解产物中,原位合成了尖晶石Li4Ti5O12。通过对粉体进行XRD分析表明,水解条件对合成材料的组成和性能影响较大,控制适宜的水解条件可以获得理想的纯相Li4Ti5O12。经过800℃烧结后对合成的Li4Ti5O12粉体进行SEM表征表明,低浓度TiCI。水溶液更有利于合成高分散性的Li4Ti5O12粉体。     

Effects of SrO/Li2O/La2O3/Ta2O5/TiO2-coating on electrochemical performance of LiCoO2

Commercial cathode material (LiCoO2) was modified by coating with a thin layer of SrO/Li2O/La2O3/Ta2O5/TiO2 for improving its performance in lithium ion battery. The morphology and structure of the modified cathode material were characterized by scanning elec-tron microscopy (SEM) and X-ray diffraction (XRD). The performance including cycling stability, diffusion coefficient under different volt-age, C-rate discharge of the batteries with this modified cathode material was examined. The results showed that the battery with the coated cathode material could discharge at a large current density, and it possessed a stable cycle performance in the range from 3.0 V to 4.2 V. It was explained that the rate of Li ion diffusion increased in the batteries using SrO/Li2O/La2O3/Ta2O5/TiO2-coated LiCoO2 as the cathode and the coated layer could act as a fast ion conductor (Sr0.5La0.05Li0.35Ti0.5Ta0.5O3) and as a protecting shell to prevent LiCoO2 particles from be-ing attacked by the acidic electrolyte.     

改进方法合成钛掺杂锂离子电池三元正极材料

采用改进溶胶-凝胶法合成了具有良好的晶体结构和电化学稳定性的正极材料Li[Ni1/3Co1/3Mn1/3]0.9Ti0.1O2,通过优化前驱体的制备来提高原子混合程度,从而达到改善材料循环稳定性的目的。XRD测试表明,样品的Li+/Ni2+混排程度很低,TEM图片显示材料的结晶度很高,原子排列有序,这有利于实现更大的锂离子扩散系数。在0.5 C倍率下循环200次后,材料的容量保持率高达84.6%,与未掺钛的LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2仅为52.0%相比,钛掺杂的材料表现出优异的电化学性能。此外,掺钛材料在0.1、0.2、0.5、1.0、2.0和5.0 C时具有更好的充放电倍率性能,分别为164.9、162.4、152.4、142.4、129.7和102.8 mAh/g。研究成果可以为设计具有更好电化学性能的锂离子电池材料提供参考。     

溶胶-凝胶法制备电极材料Li4Ti5O12的研究进展

Li4Ti5O12作为一种新型活性电极材料，具有循环性能优越、安全性好、价格低廉等优点。介绍了电极活性材料Li4Ti5O12的结构与电化学性能，探讨了溶胶一凝胶法制备Li4Ti5O12的研究现状及制备工艺，指出溶胶一凝胶法的研究还不够系统，对工艺过程规律的认识还不够深入，应进一步研究。     

碳热还原法制备LiFePO4/C锂电池正极材料的研究

以Fe2O3为铁源,NH4H2PO4为磷源,Li2CO3为锂源,蔗糖为碳添加剂,应用碳热还原一步烧结法制备了LiFePO4/C复合粉体材料,系统的研究了烧结温度、烧结时间和锂铁比对样品电化学性能的影响。研究结果表明,对电化学性能影响因素最大的是烧结温度、其次是锂铁比,最后是烧结时间。当烧结温度为700℃、锂铁比为1.00、烧结时间为12 h时样品所得的电化学性能最佳,它在0.1C,0.5C和1.0C倍率下的首次放电比容量分别为130.1,118.2和105.6 mAh.g-1,经20次循环后,不同倍率下样品的容量的保持率分别为99.8%,98.9%和97.5%。     

磁性锂离子筛的制备及提锂性能研究

在Stober法的基础上采用二氧化硅对Fe_3O_4包覆钝化,使锂锰氧化物在二氧化硅界面生长,陈化、过滤、烘干、煅烧后生成Li_(1.6)Mn_(1.6)O_4@SiO_2@Fe_3O_4纳米锂离子筛前驱体。酸浸抽锂后得到磁性锂离子筛。SEM结合EDX测试表明,锂锰尖晶石相对均匀地包覆在钝化后的磁核表面,磁性离子筛的平均粒径为18.6nm。在配制的模拟卤水中,H_(1.6)Mn_(1.6)O_4对锂的平衡吸附量是8.78 mg/g,本文制备的H_(1.6)Mn_(1.6)O_4@SiO_2@Fe_3O_4对锂平衡吸附量可达6.01mg/g,除了Mg~(2+)平衡吸附量达到5.213 mg/g以外,其它离子的吸附量都在1.756mg/g以下,说明材料对Li~+的吸附有较好的选择性。用磁性锂离子筛开展反复吸附、脱附试验10次后,其对Li~+仍有良好的吸附效果,平衡吸附量稳定在5.1mg/g,锂解吸率在95%左右。磁性锂离子筛的饱和磁化强度为15.14emu/g,矫顽力为63.02G,可在外加磁场作用下实现与卤水的磁分离。     

喷雾干燥法合成锂离子电池复合正极材料xLiFePO4.yLi3V2(PO4)3及性能研究

采用喷雾干燥和高温固相法合成了一系列xLiFePO4·yLi3 V2( PO4)3复合正极材料.电化学测试结果表明,0.95LiFePO4·0.05Li3 V2( PO4)3复合正极材料具有较高的比容量、优良的循环性能和倍率性能,在电压范围为2.0V～4.3V,0.1C,1C,5C条件下的放电容量分别为162.7,147.7和122.3 mAh·g-1.0.5LiFePO4·0.5Li3 V2(PO4)3和0.3LiFePO4·0.7Li3 V2 (PO4)3复合正极材料则表现出了良好的倍率性能,5C,10C充放电条件下容量保持率分别为:77％,73％,88％,82％.     

Dielectric and piezoelectric properties of （Li, Ce） modified NaBi5Ti5O18 composite ceramics

Nominal (Li0.5Ce0.5)x(Na0.5Bi0.5)(1-x)Na0.5Bi4.5Ti5O18 composite ceramics were fabricated using conventional solid-state reaction method. The coexistence of bismuth layer-structured phase and perovskite phase was determined in these ceramics using XRD technique. At room temperature, the x=0.11 sample showed the largest piezoelectric constant, d33, of about 26.5 pC/N and the largest electromechanical coupling factor, kt, of about 30%. Even after annealing at 500 ℃, the value of d33 was still about 19 pC/N, in x=0.08-0.11 samples. Moreover, these composite ceramics showed low temperature coefficients of dielectric constant and high electrical resistivity in the temperature region of 450-550 ℃. These results indicated that (Li, Ce) modified NaBi5Ti5O18 composite ceramics were promising piezoelectric materials for high-temperature applications.