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%。     

LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4/Li_4Ti_5O_(12)电池体系的性能研究

采用高温固相法合成了锂离子电池用正极材料LiNi0.5Mn1.5O4和负极材料Li4Ti5O12。通过XRD和SEM分析,并借恒电流充放电和循环伏安法测试了LiNi0.5Mn1.5O4/Li4Ti5O12电池体系的电化学性能。结果表明:LiNi0.5Mn1.5O4和Li4Ti5O12均为尖晶石结构,LiNi0.5Mn1.5O4/Li4Ti5O12电池具有良好的充放电循环可逆性,以0.5C倍率充放电,首次放电比容量可达124.31mAh·g–1,充放电循环50次后,放电比容量在116mAh·g–1以上,容量保持率为93.32%。     

镍钴酸锂的空气气氛下高温固相合成

通过改进马弗炉结构,在空气气氛下合成了LiNi0.7Co0.3O2锂离子二次电池正极材料。利用XRD、SEM和循环充放电测试等手段,研究了材料结构与电化学性能之间的关系。实验电池以C/3的电流倍率在2.7~4.2V进行恒流充放电循环,电池首次充电比容量与放电比容量分别为181mAh/g和157mAh/g,库仑效率为86.7%。经过15次循环后,放电比容量趋于稳定,库仑效率保持在98%以上。循环40次,放电比容量为122mAh/g。     

锂离子电池正极材料LiNi_(0.4)Co_(0.2)Mn_(0.4)O_2的合成及电化学性能

采用碳酸盐共沉淀法合成了Ni0.4Co0.2Mn0.4CO3前驱体,然后以Ni0.4Co0.2MnCO3和LiOH为原料,合成出了层状锂离子电池正极材料LiNi0.4Co0.2Mn0.4O2.通过XRD,SEM和电化学测试对LiN0.4Co0.2Mn0.4O2材料的结构、形貌及电化学性能进行了测试和表征.结果表明,800℃下烧结12 h所得到的样品,以0.2 c放电,其首次放电容量151 mAh·g-1,循环30次后容量为138 mAh·g-1,电化学性能好.     

烧结温度对共沉淀法合成LiNi_(0.8)Co_(0.2)O_2电化学性能的影响

采用并流共沉淀法制备了前驱体Ni0.8Co0.2(OH)2,然后采用高温固相反应法制备了锂离子电池正极材料LiNi0.8Co0.2O2,通过热重分析(TG)、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)与恒流充放电测试等研究了烧结温度对所制备材料物相结构、微观形貌和电化学性能的影响。结果表明,在卧式管式炉中空气气氛下进行两段控温烧结:第一段烧结温度为700℃,第二段烧结温度为750℃时,合成的LiNi0.8Co0.2O2具有良好的六方晶系α-NaFeO2层状结构;在0.5C充放电倍率下和2.7-4.3 V电压范围内,其首次放电比容量为153.0 mAh/g,20次循环后的容量保持率高达98.5%。     

碳改性锂离子电池正极材料LiMn2O4的电化学性能

采用高温固相法合成了锂离子电池正极材料LiMn2O4微粉,并采用热裂解法在其表面进行了碳包覆。通过XRD、SEM、TGA分析和充放电测试研究了包覆后粉体的晶体结构、形貌、包覆量和电化学性能。测试结果表明:合成的碳包覆LiMn2O4材料为单一的尖晶石型结构,碳包覆有效降低了Jahn-Teller畸变和锰在电解液中的溶解,提高了材料的电化学性能。以0.1C倍率充放电时碳包覆LiMn2O4的初始充放电比容量为123.1 mAh/g,循环20次后容量保持率为96%。     

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%。     

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。     

正极材料LiFe0.8Mn0.2–xLaxPO4/C的制备及其电化学性能研究

采用固相法制备了LiFe0.8Mn0.2–xLaxPO4/C(x=0,0.025,0.050)复合材料。通过XRD、SEM和恒流充放电测试对材料的晶体结构、形貌和电化学性能进行研究。结果表明少量的La掺入并未影响到LiFe0.8Mn0.2PO4/C的晶体结构,但显著改善了材料的电化学性能。LiFe0.8Mn0.175La0.025PO4/C在0.1C,0.5C,1C,2C和5C倍率下的首次放电比容量分别为154.7,145.0,135.3,125.4和118.1 mAh/g,此外,材料还表现出较好的循环性能,LiFe0.8Mn0.175La0.025PO4/C在1C倍率下循环30次后,容量保持率为99.5%。     

流变相辅助碳热还原法制备LiFePO_4/C

以Fe2O3、LiH2PO4为原料,蔗糖为碳源,草酸为添加剂,采用流变相辅助碳热还原法制备了LiFePO4/C复合材料。研究了草酸添加量、烧结温度以及碳含量对所制LiFePO4/C复合材料电化学性能的影响。结果表明:通过适量草酸可有效提高LiFePO4/C的电化学性能,并且当草酸添加量为LiH2PO4摩尔量的1.5倍、烧结温度为700℃、碳质量分数在8.8%左右时,所制材料表现出最佳电化学性能:其0.2C倍率下放电比容量可达154 mAh/g;5.0C高倍率下具有约120 mAh/g的可逆放电比容量;1.0C倍率下循环充放电1 000周容量保持率达98%。     

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。     

正极材料LiFe0.8Mn0.2-xLaxPO4/C的制备及其电化学性能研究

采用固相法制备了LiFe0.8Mn0.2-xLaxPO4/C(x=0,0.025,0.050)复合材料.通过XRD、SEM和恒流充放电测试对材料的晶体结构、形貌和电化学性能进行研究.结果表明少量的La掺入并未影响到LiFe0.8Mn0.2PO4/C的晶体结构,但显著改善了材料的电化学性能.LiFe0.8Mn0.175La0.025PO4/C在0.1C,0.5C,1C,2C和5C倍率下的首次放电比容量分别为154.7,145.0,135.3,125.4和118.1mAh/g,此外,材料还表现出较好的循环性能,LiFe0.8Mn0.175La0.025PO4/C在1C倍率下循环30次后,容量保持率为99.5％.     

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。     

新型LiFePO_4/AC混合超级电容器的制备和性能研究

以橄榄石型磷酸亚铁锂(LiFePO4)为正极,活性炭(AC)为负极,制备了LiFePO4/AC混合超级电容器。通过充放电、倍率和漏电流测试,系统研究了所制混合超级电容器的电化学性能。结果表明,在正负极活性物质质量比为0.8∶1.0的条件下,混合超级电容器综合性能最佳:比容量为25.38 mAh.g–1,比能量为3.21 Wh.kg–1,分别是活性炭超级电容器的2.83倍和2.17倍,且在大倍率充放电下循环稳定性好、漏电流小,在1600 s后漏电流为0.25 mA。     

不同碳源包覆LiFePO_4正极材料的合成及电化学性能

采用单一碳源和复合碳源,以固相反应法合成了碳包覆型LiFePO4正极材料。借助ECT、XRD、SEM和循环伏安仪对LiFePO4正极材料进行了表征,研究了不同包覆碳源对所制LiFePO4正极材料电化学性能的影响。结果表明,与使用其他碳源相比,在使用六次甲基四胺与蔗糖作为复合碳源时,LiFePO4正极材料的包覆碳量降低了40%左右;首次可逆放电容量提高了20%左右,达到141mAh/g;循环20次后的容量保持率提高了2%左右。由该种LiFePO4正极材料制作的锂离子电池具有较好的自我修复能力。     

石墨烯复合导电剂SP/CNTs/G对LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2锂离子电池性能影响

用气相沉积法(CVD)和转移法制备了石墨烯,用超声分散及搅拌的方法分别制备了导电碳黑(SP)导电浆料,导电碳黑(SP)、碳纳米管(CNTs)复合导电浆料(SP/CNTs)及导电碳黑(SP)、碳纳米管(CNTs)和石墨烯(G)复合导电浆料(SP/CNTs/G),通过扫描电镜(SEM)、四探针测试、恒流充放电测试、循环伏安测试(CV)和电化学阻抗谱测试(EIS)等方法研究了导电剂对锂离子电池正极材料LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2的表面形貌、电阻率和电化学性能的影响。结果表明:添加质量分数2%复合导电剂SP/CNTs/G的样品电阻率较小,0.2 C首次充放电比容量分别为201.93 m Ah·g~(–1)和180.29 m Ah·g~(–1),首次充放电效率为89.28%。3.0C循环5次后的放电比容量为161.45 m Ah·g~(–1),容量保持率仍有89.69%,1.0C循环50次后放电比容量为166.97 m Ah·g~(–1),容量保持率为96.65%,倍率和循环性能优良。     

添加γ-氨丙基三乙氧基硅烷的LiFePO_4/C的制备及性能

采用固-液相球磨法,在原料中加入γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH—550)为分散剂和掺杂剂,制备了LiFePO4/C正极材料。用XRD,SEM及电化学综合测试仪研究了所制材料的结构、表观形貌及电化学性能。结果表明:制备的LiFePO4为标准的橄榄石型结构,添加KH—550后,颗粒无团聚现象,材料的倍率性能和循环性能明显改善:在0.1 C时,首次放电比容量达到157.9 mAh/g,,比未添加KH—550样品高出6.5 mAh/g,,5 C倍率放电时,容量保持在110.3 mAh/g。经过100次循环后,容量保持率为97.3%,比未添加KH—550样品高出6.4%。     

V_2O_5(TiO_2)/S复合材料作锂电池正极的性能研究

为了改善锂硫电池的循环性能,将单质硫分别与纳米金属氧化物(V2O5,TiO2)机械混合。用XRD对材料的晶体结构进行了表征。通过循环伏安、交流阻抗和电池性能的对比,对材料的电化学性能进行了分析。结果表明:采用V2O5改性的硫材料,首次放电比容量达844.68 mAh.g–1,样品循环容量衰减明显改善,30次后比容量保持在696.71 mAh.g–1。而TiO2/S复合材料,初始放电比容量为578.21 mAh.g–1,30次循环后比容量为347.71 mAh.g–1。     

酚醛基碳对Si/C负极材料的电化学性能影响研究

以酚醛树脂为碳源,通过高温热解法成功制备了硅碳复合材料(Si/C)。采用热重分析、X射线衍射和扫描电镜方法表征材料的组成、结构和形貌,采用恒流充放电测试、循环伏安法和交流阻抗谱探究了原料配比对硅碳复合材料电化学性能的影响。结果表明,纳米硅与酚醛树脂质量比为1∶1时,纳米硅表面被热解碳均匀包覆,有效提高了复合材料的电化学储能性能。这是因为碳包覆层有助于提高材料的导电率,并缓解硅在放电过程中的体积膨胀。测试发现材料在0.1C倍率下首次充放电比容量为1546 mAh/g;循环50次后可逆比容量为1443 mAh/g,容量保持率达93%;在1C倍率下仍具有1224 mAh/g的可逆比容量。     

LiFePO_4/膨胀石墨复合材料的制备及性能

采用机械球磨法合成LiFePO_4/膨胀石墨复合材料,讨论了膨胀石墨不同添加量对复合材料电化学性能的影响。运用扫描电镜、四探针测试和恒流充放电等对材料的表面形貌、电阻率和电化学性能进行了研究。结果表明:当膨胀石墨的添加量为质量分数1.0%时,其电化学性能最优异,0.2C放电比容量可达到164.2mAh/g,1.0C循环60次后,其放电比容量仍有151.6mAh/g,3.0C充放电后,其容量保持率仍有89.6%。