无钴镍基正极材料LiNi_(0.8)Mn_(0.2)O_2的制备及电化学性能研究

采用共沉淀法合成球形前驱体Ni_(0.8)Mn_(0.2)(OH)_2,混合LiOH·H_2O通过高温烧结制备出锂离子电池镍基正极材料LiNi_(0.8)Mn_(0.2)O_2。通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、热重-差热分析(TG-DTA)以及恒电流充放电测试对材料进行表征,研究了烧结温度和烧结气氛对材料结构、形貌和电化学性能的影响。结果表明:800℃纯氧气氛(0.6L/min)下煅烧12h合成的材料晶型完整,是典型的六方晶系α-NaFeO_2型结构;SEM测试显示材料平均粒径在10μm左右;电化学性能测试显示材料在25℃、2.75~4.20V、0.2C充放电条件下,首次放电比容量达173.6mAh/g,循环95次后,容量保持率达90.73%。     

针状焦改性作为锂离子电池负极材料的研究

通过对针状焦在750~2 200℃进行炭化处理,并将针状焦生焦进行沥青基两亲性炭材料(ACM)包覆,900℃炭化后继续用氢气对其还原处理,从而对针状焦材料的电化学性能进行了优化。利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和恒流充放电等方法对热处理及炭包覆还原处理的针状焦进行表面分析以及结构研究。实验结果表明:900℃炭化的针状焦具有较好的电化学性能,对其进行炭包覆以及氢气还原处理以后,针状焦基锂离子电池负极材料的首次库仑效率、倍率性能和循环性能均得到了一定的提高。     

纳米类仙人球状MnO2的合成与超级电容器性能

通过简单的化学法首次合成了均一的α-MnO2类仙人球状纳米球.通过X射线衍射分析(XRD),扫描电镜(SEM)和热重分析(TG)对产品进行了表征.XRD结果显示产品是无定形α-MnO2. SEM测试表明产品为纳米类仙人球形貌.合成产品的最佳制备条件为:反应温度60℃,反应时间3h,KMnO4和H2C2O4配比是2∶3.把产品在400℃下恒温热处理2h后,比电容高达265 F/g.这可能归因于它有着独一无二的类仙人球状纳米结构.     

溶剂热法合成硫化铜及其电化学性能

以乙醇为溶剂,二水氯化铜为铜源,硫代乙酰胺为硫源,采用超声辅助溶剂热法制备了花状形貌的硫化铜微球。利用X射线衍射光谱(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)对其结构和形貌进行了表征,利用循环伏安法(CV)、恒倍率充放电测试研究了其电化学性能,并分别讨论了反应温度和反应时间对材料结构、形貌及电化学性能的影响。研究表明:140℃、20 h条件下制备的花状微球结构硫化铜的首次放电比容量为662 m Ah/g,充电比容量为499 m Ah/g,库仑效率为75%。     

炭气凝胶负极材料的制备及研究

以间苯二酚和甲醛为原料,通过溶胶-凝胶方法制备有机气凝胶,再在不同温度下炭化,得到具有三维孔洞结构的炭气凝胶。用XRD和SEM研究了炭气凝胶的晶态和微观形貌,用恒流充放电测试了炭气凝胶电极的电化学性能。较低炭化温度(750℃)下制备的样品具有较高的可逆容量(500 mAh/g以上)。从第3次循环起,库仑效率保持在95%以上。     

聚丙烯腈基活化炭纳米球电极材料制备及性能

采用无皂乳液聚合法合成粒径为200~220 nm的聚丙烯腈纳米球,将其依次经过冷冻干燥、氧化稳定化、炭化活化处理,制备出超级电容器用炭纳米球电极材料。采用扫描电子显微镜、低温N2吸附及红外光谱仪对其表面形貌、孔结构及表面基团等进行表征,并对其电化学性能进行了测试。结果显示,在聚合物前驱体与KOH的质量比为1∶4,活化温度为800℃,活化时间为1 h的条件下,所制备的活化炭纳米球电极材料比表面积达2 361 m2/g,总孔容达1.2cm3/g。其电极在3 mol/L的KOH电解液中的比电容达246 F/g,且具有良好的充放电性能,漏电流仅为0.041 mA。     

Li2FeSiO4正极材料的合成及电化学性能

采用液相-真空固相法合成锂离子电池正极材料Li2FeSiO4,并用TG-DTA、XRD、红外和电化学性能测试等方法对材料的性能进行了表征。前驱体的TG-DTA曲线表明,合成Li2FeSiO4时烧结温度应高于600℃。XRD显示Li2FeSiO4结晶良好。红外测试的主要官能团来源于Li2FeSiO4的特征吸收峰。电化学测试表明,Li2FeSiO4具有优良的电化学性能,30次循环后仍保持47.4mAh/g的可逆容量,显示了它作为锂离子电池正极材料的巨大潜力。     

羰基铁/SiO2磁性核壳复合粒子研究

采用溶胶-凝胶方法制备了羰基铁/SiO2核壳复合粒子。采用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)、红外测试分析仪(FTIR)、振动样品磁强计(VSM)、热重分析仪(TG-DTA)等对材料形貌、微观结构、分子结构与性能进行表征,并分析了羰基铁粉表面包覆机理。实验结果表明,羰基铁粒子表面被均匀地包覆非晶态SiO2纳米壳层。包覆后的核壳复合粒子仍具有很好的超顺磁性能,适当控制壳层的厚度可以提高超顺磁性能,同时抗氧化性能也明显提高。     

尖晶石Li_(1.06)Mn_2O_4的合成及其电化学性能

利用热重-差热曲线(TG-DTA)对LiOH·H2O+MnO2前驱体进行了分析,通过高温固相法合成了材料,考察了煅烧温度和煅烧时间的影响。采用X射线衍射光谱法(XRD)、循环伏安(CV)和电化学阻抗(EIS)对材料的结构、形貌和电化学性能进行了研究。结果表明,合成尖晶石Li1.06Mn2O4的最优条件为煅烧温度850℃、煅烧时间18 h,合成的材料,室温下0.1 C放电,其首次放电比容量为128.3 mAh/g,循环6次后放电比容量仍保持在122.0 mAh/g,电化学性能及结晶度均较好。     

纳米Si/C复合微球材料制备及电化学性能表征

通过高温热解法合成不同纳米硅含量的Si/C复合微球材料并对其形貌及电化学性能进行了探究。采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、恒电流充放电和循环伏安测试等技术对样品进行表征分析。电化学测试结果表明:当样品中的硅含量为8%(质量分数)时,制备的纳米Si/C复合微球负极材料在100 m A/g的电流密度下,首次可逆充电比容量为532.0 mAh/g,循环100次后,比容量可稳定在321.8 mAh/g。该结果归因于无定形碳良好的导电性及较高的比表面积。     

酚醛树脂包覆和预成膜共改性石墨作为锂离子电池负极材料的研究

以天然石墨为原料,球磨过筛得到颗粒均一的球形颗粒。酚醛树脂作为碳源对球磨后石墨进行包覆,经过高温炭化处理,在天然石墨表面形成一层炭包覆层,再对包覆后石墨用聚二甲基硅氧烷进行表面预成膜处理。采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜和电池测试系统等对共改性石墨进行结构、形貌和电化学性能分析。XRD分析显示,共改性后的石墨层间距d（002）和无序化程度增加,说明在石墨的表面形成了一定的包覆层。SEM图片中可以看出改性后的石墨颗粒致密均匀且较为圆滑,这种结构使得石墨颗粒表面积适当减小,电化学性能得到提高。电化学性能测试结果表明,采用共改性后的石墨在0．1 C首次放电比容量达到362 mAh/g,首次库伦效率为92％,100个循环后容量仍保持为最高容量的98．6％。     

水热法合成LiFePO4/C低温性能研究

以磷酸锂为锂源,葡萄糖为碳源采用CTAB模板水热法合成LiFePO4/C材料.采用XRD、SEM、TEM、EDS、LAND电池测试系统及电化学工作站等对材料的晶体结构、形貌和电化学性能进行测试,重点分析了材料的低温特性.结果表明:添加2％的表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵,经600℃,2h固相烧成,得到的样品颗粒大小均匀,颗粒形貌为片状颗粒的聚集体,具有较小的交流阻抗和良好的低温充放电性能.     

LiMn_2O_4动力电池高低温性能的微观研究

研究了LiMn2O4动力电池在不同温度(-20、20、40和65℃)条件下充放电后的微观变化。结果表明:相对于常温(20℃)充放电的扫描显微镜图,低温(-20℃)和高温(40、65℃)充放电的正极和负极表面均发生了不同程度的晶体断裂,并且随着温度的升高,这种断裂更加严重,这也说明了低温和高温可能导致电池电解液发生分解或者是电池材料的结构发生变化,从而使电池在低温或高温条件下的性能降低;样品的X射线衍射光谱法(XRD)图表明不同温度下充放电样品正极的特征峰位置基本没有变化,即正极材料的结构基本不受环境温度的影响;而负极材料在40、65℃时在2θ约为36°和65°的两个特征峰消失,表明负极材料在高温时可能发生了副反应,导致负极材料的结构发生了变化。     

纳米Li4Ti5O12的合成及其电化学性能

采用溶胶-凝胶法合成了Li4Ti5O12纳米材料,研究了不同Li/Ti摩尔比、煅烧温度以及保温时间对材料结构及性能的影响.采用XRD、SEM以及恒流充放电测试对材料的结晶度、表面形貌以及电化学性能进行了表征.研究表明,锂钛摩尔比为1 800℃下保温10h后制备的产物具有单一的尖晶石结构,颗粒大小均一且电化学性能优良.在...     

含氧官能团对活性炭电极材料电化学性能影响

用不同温度热处理腐植酸基活性炭制备超级电容器用炭电极材料,在3 mol/L的KOH电解液中研究了表面含氧官能团对电极电化学性能的影响。采用低温N2吸附、元素分析和傅里叶红外光谱(FTIR)表征活性炭孔结构和表面性质。研究结果表明,不同温度热处理后活性炭的比表面积和孔容变化不大,表面含氧量减小,且活性炭表面的含氧官能团种类含量发生了变化。由FTIR的分析结果判断,活性炭电极材料的漏电和贮存性能主要是受表面含氧官能团醛基、羧基、羰基和羟基的影响。在大电流充放电时,高温处理后炭电极比电容的衰减率明显低于处理前。     

不同形貌炭微球的制备及其电化学性能

以2,4-二羟基苯甲酸与甲醛为反应物,F108为表面活性剂,L-赖氨酸为催化剂进行反应,再经碳化、水洗等过程制备了一系列炭微球。透射电子显微镜法(TEM)表明碳化后形成实心炭微球,通过控制水洗温度和水洗时间分别得到中心网格状炭微球和中空炭微球。恒电流充放电测试表明实心微球、中心网格状微球与反应时间分别为36、72 h时所合成的空心微球可逆比容量分别是450、865、559、和576 mAh/g,经过50次循环后可逆比容量分别为299、492、384和339mAh/g。首次和50次循环后可逆容量的大小按微球的形貌排列均是中心网格状炭微球空心炭微球实心炭微球,说明炭微球形貌对材料电化学性能有重要影响,且中心网格状微球性能最佳,比容量均超过石墨理论比容量372 mAh/g。     

多孔微晶炭的制备及储锂性能研究

将AR树脂液相炭化、高温炭化后,通过KOH活化及氢气还原制备了多孔微晶炭。采用N2物理吸附、X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)等手段表征了炭化、活化及氢气还原样品的孔结构、微晶结构和表面化学性质,并通过恒电流充放电测试和循环伏安测试研究了该材料作为锂离子电池负极材料的电化学性能。研究结果表明:炭化样品首次可逆比容量为565.6 mAh/g,活化样品高达925.3 mAh/g,但循环性能欠佳;经氢气还原后首次可逆比容量仍可达684.0 mAh/g,30次循环后维持在约600 mAh/g,具有很好的循环性能。     

不同煅烧温度对尖晶石锰酸锂性能影响

利用Li2CO3为锂源,MnO2为锰源,采用高温固相法在不同煅烧温度下制备尖晶石LiMn2O4材料。通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)研究了不同煅烧温度的材料之间结构与形貌的区别,通过电化学性能测试研究了不同煅烧温度对锰酸锂的电化学性能影响。实验结果表明在4种不同煅烧温度下,800℃下所合成产物的电化学性能最佳。其在0.3 C、1 C、5 C下的首次放电比容量分别为121.58、102.61、93.83 mAh/g;在1C下循环50次的容量保持率为92.6%,要优于其它煅烧温度下所合成的材料。     

液相无焰燃烧法制备尖晶石型LiNi_(0.08)Mn_(1.92)O_4及其电化学性能

通过液相无焰燃烧法制备了尖晶石型LiNi_(0.08)Mn_(1.92)O_4正极材料,采用XRD、SEM、循环伏安、交流阻抗及恒电流充放电测试等手段,分析了温度对产物晶体结构、微观形貌及电化学性能的影响。XRD结果表明掺Ni后的LiMn_2O_4仍为单一的尖晶石结构物相。SEM结果表明Ni掺杂改善了材料的形貌,稳定了材料的结构。电化学测试表明:700℃制备的LiNi_(0.08)Mn_(1.92)O_4电化学性能较优,在1C下初始放电比容量为105.0mAh·g~(-1),Rct值最小为135.6Ω,表明在电化学反应期间锂的嵌入和脱出引起的动力学阻抗最小;在0.5C~10C倍率循环中,700℃的样品比容量恢复率明显要高于其他温度的样品,表现出较好的循环可逆性和倍率循环稳定性。     

5V正极材料LiNi0.5Mn1.5O4的自蔓延燃烧合成

用柠檬酸络合辅助的自蔓延燃烧法合成了5V正极材料LiNi0.5 Mn1.5 O4.用XRD、SEM和电化学测试研究了焙烧温度、退火时间对材料的影响.在最佳条件(焙烧温度为820℃、退火时间为24 h)下合成的样品具有完整的尖晶石结构和形貌,具有单一的4.7V平台,在20℃下以0.2C在3.5-5.1V充放电,首次放电比...