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%。     

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%。     

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。     

尖晶石型LiMn_(2-x)Ga_xO_4的合成及电化学性能研究

为了提高锂离子电池尖晶石锰酸锂正极材料的循环性能和倍率性能,采用柠檬酸辅助溶胶-凝胶法制备了LiMn2–xGaxO4(x=0,0.02,0.05,0.07)正极材料。研究了Ga掺杂对所制材料性能的影响。结果表明:制得的LiMn2–xGaxO4具有单一的尖晶石结构。当Ga3+掺杂量为x=0.05时,LiMn2–xGaxO4首次放电比容量为117.1 mAh/g,经过95次循环后,放电容量保持率高达97.9%;在高倍率4C条件下,首次放电比容量为100.9 mAh/g,30次循环后放电比容量为102.4 mAh/g,具有优异的倍率性能。     

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%。     

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。     

不同螯合剂对螯合辅助球磨法制备的LiFePO_4/C性能的影响

采用螯合辅助球磨法制备了LiFePO4/C复合材料,研究了不同的螯合剂(乙二胺四乙酸(EDTA),草酸,柠檬酸)对前驱体以及LiFePO4/C复合材料性能的影响。结果表明:LiFePO4/C复合材料的性能与螯合剂密切相关。螯合剂的螯合能力越强,球磨过程中前驱体颗粒越小,均匀程度越好,由此可提高LiFePO4/C复合材料的电化学性能。相比草酸和柠檬酸,采用乙二胺四乙酸作为螯合剂所制备的样品拥有更好的电化学性能,其在150 mA/g和1 500mA/g的电流密度下的可逆充放电比容量分别为155.5 mAh/g和102 mAh/g。     

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。     

不同碳源对碳热还原法合成Li_2FeSiO_4/C电化学性能的影响

以Li2CO3为锂源、Fe2O3为铁源、Si(OCH2CH3)4为硅源、羟乙基纤维素和蔗糖分别为碳源,采用碳热还原法制备了Li2FeSiO4/C锂离子电池复合正极材料,考察了羟乙基纤维素和蔗糖分别作为碳源对合成的Li2FeSiO4/C电化学性能的影响。结果表明:当烧结温度为600℃、烧结时间为10 h时,由羟乙基纤维素作为碳源制备的Li2FeSiO4/C样品在1.5～4.7 V、0.2C和20℃时的首次放电比容量为113.6 mAh/g,20次循环后放电比容量仍保持在102.3 mAh/g。较之蔗糖碳源样品,颗粒更小、分布更均匀,其电荷转移阻抗减小了80%、锂离子扩散系数增加了20%。     

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。     

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%。     

LiFePO4涂层厚度对锂离子电池电化学性能的影响北大核心CSCD

以LiFePO4为正极材料制备不同电极涂层厚度的扣式半电池,利用恒电流充放电、循环伏安、交流阻抗等测试手段对电池电化学性能进行了测试,探讨了涂层厚度对电池充放电性能、循环性能、阻抗等的影响,并结合阻抗谱图拟合分析Li+在极片内的扩散速率,揭示了涂层厚度影响电化学性能的作用机制。研究结果表明:涂层厚度增加,一方面使得锂离子的传递距离加长,另一方面在同等压实压力作用下得到的涂层孔隙率有所增加,造成实际传质路径减小,因此存在最佳厚度以实现最优电化学性能。在实验研究范围内,当涂覆湿膜厚度为120μm时,锂离子表观扩散系数达1.76×10^-12cm^2/s,表现出最优的电化学性能,1C的充放电倍率下,首次放电比容量可达145.8mAh/g。     

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。     

n型硅/碳复合材料的制备及电化学性能研究

基于施主掺杂原理,制备了掺有微量磷元素的n型硅负极材料,为改善其循环性能,通过碳包覆的方法进一步制备了硅/碳复合锂离子电池负极材料。利用XRD、SEM、恒流充放电、交流阻抗谱(EIS)和循环伏安法(CV)等测试手段对所制n型硅及硅/碳复合材料的结构、形貌和电化学性能进行了表征分析。结果显示:所制n型硅具有与普通硅一致的晶体结构、良好的充放电平台、较高的容量以及很好的导电性,其电化学性能在碳包覆后有所改善,第一次放电比容量可达1 776.7 mAh/g,15次循环后仍可达1 000 mAh/g以上,库仑效率均保持在98%左右。     

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％.     

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%。     

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。     

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。     

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。     

锂离子电池负极材料SnO2的制备及其性能研究

以NaOH为沉淀剂,聚乙二醇400(PEG400)为分散剂,采用改进的化学沉淀法制备了前驱体粉末Sn(OH)2,在不同温度下煅烧得到了SnO2纳米颗粒.运用X射线衍射、扫描电镜、恒流充放电、循环伏安法等手段对所制材料的结构、表面形貌和电化学性能进行了研究.结果表明:采用改进的化学沉淀法可以得到平均粒度为80nm左右的SnO2纳米颗粒,其中700℃下煅烧合成的SnO2性能最佳,其首次放电比容量和充电比容量分别为1576.3mAh/g和836.7mAh/g,首次库仑效率为53.1％.经过20次循环充放电后,其比容量仍有411.4mAh/g.