掺杂和碳包覆对锂离子电池负极材料Li_4Ti_5O_(12)性能的影响

采用固相法首次合成了碳包覆的掺杂不同金属离子的锂离子电池负极材料Li3.9M0.1Ti5O12/C(M=Mn、Cu、Mg),对材料进行了循环伏安测试及恒电流充放电测试。结果表明:金属掺杂未改变材料的晶体尖晶石结构,由于金属离子对Li4Ti5O12的晶胞内部的掺杂和C对其外部的包覆,使复合材料的锂离子扩散速率、大电流循环稳定性和可逆容量都明显提高。在1C充放电循环时,Li3.9Mn0.1Ti5O12/C、Li3.9Cu0.1Ti5O12/C、Li3.9Mg0.1Ti5O12/C首次放电容量分别达到156.6,162.4和169.8 mAh/g;50次循环后,容量分别保持在155.4,159.6和169.7 mAh/g,展示了优良的电化学特性。     

5V正极材料LiCr_(0.5)Mn_(1.5)O_4的电化学性能研究

采用柠檬酸络合法,制备了尖晶石结构的LiCr0.5Mn1.5O4正极材料。通过循环伏安、电化学阻抗谱、恒流充放电等方法,测试其电化学性能。结果表明:铬离子的加入不但增加了锰离子的平均化合价,有效抑制了Jahn-Teller效应,而且达到了5V的工作电压,稳定了尖晶石结构。材料存在一个活化过程,最大放电比容量达到了145.85mAh·g–1。经过30次充放电循环之后,放电比容量仍然稳定在121.33mAh·g–1,显示了良好的循环性能,为高电位锂离子电池应用提供了良好的应用前景。     

锂离子电池混合正极材料LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2/LiFePO4电化学性能研究

采用湿法球磨制备了锂离子电池用混合正极材料LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2/LiFePO4。通过X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)表征了材料的结构和形貌,采用恒流充放电测试、循环伏安测试(CV)和电化学阻抗谱测试(EIS)方法研究了混合正极材料LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2/LiFePO4的电化学性能。结果表明：混合正极材料LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2/LiFePO4的晶体结构完好,碳包覆的纳米LiFePO4颗粒较好地包覆在LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2表面。含质量分数15% LiFePO4的混合正极材料LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2/LiFePO4电化学性能优良,0.2C首次充放电比容量为181.40 mAh?g–1,首次充放电效率为90.79%;1.0C循环50次后放电比容量为169.89 mAh?g–1,容量保持率为97.80%;3.0C循环5次后的放电比容量为162.22 mAh?g–1,容量保持率仍有89.43%;60 ℃高温存储7 d后,容量保持率和容量恢复率分别为86.48%和97.32%。     

不同锂过量和镍过量对5V正极材料LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4性能的影响

采用柠檬酸络合自蔓延燃烧方法制备了5 V正极材料LiNi0.5Mn1.5O4。分别考察了不同锂过量和镍过量对LiNi0.5Mn1.5O4材料结构、形貌和电化学性能的影响。结果表明:当焙烧温度为820℃,焙烧时间为12 h,退火温度为600℃,退火时间为24 h时,制备LiNi0.5Mn1.5O4的最佳锂过量为9%(摩尔分数,下同),最佳镍过量为7%,在此条件下所制样品的首次放电比容量达到122.7 mA·hg-1,20次循环后的放电比容量保持率为98.5%,且只存在单一的4.7 V平台。     

超声辅助共沉淀法制备LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4及其电化学性能研究

采用超声辅助共沉淀法合成了锂离子电池用LiNi0.5Mn1.5O4正极材料,借用XRD、SEM及电化学性能测试对其进行表征,研究了超声辅助对LiNi0.5Mn1.5O4的微观结构、形貌及电化学性能的影响。研究结果表明,采用超声辅助能够消除LixNi1–xO杂相,获得粒径更为均匀的纯相尖晶石结构的LiNi0.5Mn1.5O4。超声辅助能够提高LiNi0.5Mn1.5O4的电化学性能,在2C倍率下放电20次循环后未超声和超声辅助样品的容量保持率分别为95.05%和97.42%。     

一种新型的锂离子电池负极材料

在固相合成的Li4Ti5O12中添加SnO2进行改性。用循环伏安、交流阻抗谱、恒流充放电技术研究了SnO2的添加对材料的电化学性能影响。试验显示,材料改性后,当以金属锂为对电极时,首次放电容量达400.02mAh·g–1,首次库仑效率为50%;当以LiCoO2为对电极时,首次放电容量为166.27mAh·g–1,经过15次循环后,容量衰减仅为3.3%。改性后的电极材料不但提高了容量,而且能够保持原有材料的高循环性能,可用作锂离子电池的负极材料。     

LiAl_(0.03)Mn_(1.97)O_4的流变相辅助微波合成及电化学性能

采用流变相辅助微波合成法,制备了结晶度好、纯度高的尖晶石相的锂离子电池正极材料LiAl0.03Mn1.97O4。对其进行了XRD分析和SEM研究,并与传统固相法制备的LiMn2O4和LiAl0.03Mn1.97O4进行了比较。结果表明,该合成法制备的LiAl0.03Mn1.97O4具有优良的电化学性能,用这种材料制造的电池具有比较高的首次放电容量(115 mAh/g)以及良好的可逆性和循环性能,25次循环后比容量几乎不变,保持在115 mAh/g左右。     

锂离子电池正极材料LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2的合成及性能研究

采用辐照凝胶法制备了锂离子电池正极用LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2粉体材料。采用XRD、SEM和电化学充放电测试对制备材料的结构和性能进行了表征。结果表明:900℃制得的样品具有较好的层状结构,结晶性适中,电化学性能优异:其首次放电容量高达184mA·h/g(2.80～4.50V,C/10),30次循环后的容量保持率为87.4%,表现出较好的充放电容量和循环性能,较之850,950℃煅烧样品具有最小的交流阻抗和直流阻抗。     

锂离子电池正极材料LiNi_(1-x)Co_xO_2的合成及性能

以硝酸盐为原料,用sol-gel法合成锂离子电池正极材料LiNi1-xCoxO2,采用XRD、SEM和电化学测试等方法对材料的物理化学性质以及电化学性能进行表征。结果表明,经过Co掺杂后,材料具有较高的初始放电比容量和较好循环性能。在750℃下合成的LiNi0.8Co0.2O2,在3.0~4.2 V 0.2 C下经恒电流充放电测试,其首次放电容量为170.40mAh.g–1,经过30次充放电循环后放电容量为149.86 mAh.g–1,可逆容量的保持率为89.95%。     

高性能碳纳米管复合Fe3O4锂离子电池负极材料研究

通过添加碳纳米管共沉淀的方法制备了Fe3O4-CNTs复合材料。研究发现,CNTs不仅可以降低复合材料作为锂离子电池负极的阻抗,而且对活性物质Fe3O4起到很好的支撑作用,极大地提高了Fe3O4在充放电过程中的电化学稳定性。在0.5 A/g的电流密度下Fe3O4-CNTs循环200圈后的放电比容量保持在1406 mAh/g。在10 A/g的大电流密度下循环,第100圈时Fe3O4-CNTs的放电比容量稳定在230 mAh/g左右。循环至第9999圈时,Fe3O4-CNTs的比容量下降至179 mAh/g,只损失了50 mAh/g,充放电效率高达99.98%。Fe3O4-CNTs复合材料在大电流密度超长循环的背景下表现出优异的性能,对负极材料的开发有重要的意义。     

Li_4Ti_5O_(12)/AC非对称电化学电容器的研究

应用纳米微晶TiO2为原料,通过高温固相反应合成了具有尖晶石结构的锂钛复合氧化物Li4Ti5O12,该材料的首次嵌脱锂效率可达91.9%,10 mA/g电流密度下的可逆嵌锂容量为102 mAh/g。将其制成嵌锂电极后与活性炭电极构成新型的Li4Ti5O12/AC非对称电容体系。测试结果表明:在80 mA/g条件下,其双电极比电容为41.6 F/g,能量密度为采用相同电解液体系的AC/AC双电层电容的4.6倍,充放电效率达95.8%,且大电流性能及循环性能良好。     

中间相碳微球改性的正极材料LiMn_2O_4性能研究

采用柠檬酸络合法制备中间相碳微球(Mesocarbon microbeads,以下用C表示)改性的LiMn2O4。通过X射线衍射、循环伏安、电化学阻抗、充放电测试对模拟电池性能进行了测试。结果表明:C的加入有助于Li+在正负极之间嵌入和脱嵌,其中w(C)为3%时效果最好,首次放电容量达128.82mAh/g,经过30次循环后的比容量为119.58mAh/g,说明C加入增大了比容量,稳定了其循环性能。     

LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2粉体的类共沉淀制备及性能

在含有Li+、Co2+、Ni2+、Mn2+离子的混合溶液中加入（NH4）2CO3作沉淀剂,通过一步共沉淀反应得到含有四种金属离子的混合沉淀前驱体。前驱体经烘干,研磨后在不同温度（700～1 000 ℃）及不同时间（6～24 h）条件下进行烧结,即得到LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2粉体。分别通过X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）及循环伏安（CV）、交流阻抗对制备粉体的微结构进行表征和对样品的电化学性能进行测试。结果表明:获得的LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2粉体为-NaFeO2层状结构,颗粒分布均匀,放电比电容高,阻抗小。其中在900 ℃下烧结12 h所得的LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2粉体电化学性能最优。当电压窗口在（0～1.4）Vvs.SCE、扫描速度为5 mVs-1、电解液为1 molL-1 Li2SO4溶液时,其比容量可达399.46 Fg-1;并且其阻抗也最小。