Ti离子掺杂对LiFePO4材料性能的影响

采用固相法合成了锂离子电池正极材料LiFePO4.为了提高LiFePO4的电化学性能,用Ti4 对LiFePO4进行掺杂.通过X射线衍射分析及电化学测试,研究了Ti掺杂对材料的结构和电化学性能的影响.以Li3PO4为锂源,(C4H9O)4Ti为掺杂源,合成了单一相Li1-xTixFePO4(x=0.005、0.01、0.02和0.03).实验研究表明,掺入少量的Ti4 ,可以减小晶胞体积,有效地提高了LiFePO4的循环性能和比容量.当(C4H9O)4Ti的掺入量为1 mol%时,在50mA/g的充放电电流下,首次放电比容量为123 mAh/g;经过60次循环后,容量基本上无衰减.     

Zn~(2+)掺杂对Li_4Ti_5O_(12)的电化学性能和振实密度的影响

采用固相法合成了掺杂Zn2+的锂离子电池负极材料Li4-2xZn3xTi5-xO12(0≤3x≤0.2)。对材料进行了SEM、XRD、激光粒度分析、振实密度、循环伏安测试及恒电流充放电测试。Zn2+的掺杂未改变材料的晶体结构,但使材料的振实密度有了明显提高,达到了1.56g/cm3。实验结果表明,Zn2+的掺杂改善了Li4Ti5O12的电化学性能,降低了电极的极化,提高了Li4Ti5O12的循环稳定性;当各元素摩尔比为n(Li)∶n(Zn)∶n(Ti)=3.933∶0.100∶4.967时,材料的电化学性能较优,1C首次放电比容量可达到151mAh/g,经过60次循环后,放电容量保持在138mAh/g。     

富锂型锂离子电池正极材料的合成及性能研究

以LiAc·2H2O、Mn(Ac)2·4H2O、Ni(Ac)2·4H2O为原料,采用水溶液法合成锂离子电池正极材料LiNi0.5Mn0.5O2和Li1.2Ni0.3Mn0.5O2。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)对所得样品的结构和形貌进行表征,并测试了该材料的电化学性能。结果表明,样品LiNi0.5Mn0.5O2首次放电比容量能达到125.6mAh/g,经过30周循环以后,放电比容量为111.2mAh/g,容量保持率为96.2%;而富锂样品Li1.2Ni0.3Mn0.5O2首次放电比容量能达到187.2mAh/g,经过30周循环以后放电比容量为184.5mAh/g,容量保持率为98.6%,远高于富锂前样品。另外,富锂后的样品Li1.2Ni0.3Mn0.5O2倍率性能优于富锂前。     

高嵌锂电位正极材料LiMn_(1-x)Mg_xPO_4/C结构与电化学性能研究

采用高温固相法制备了LiMn1-xMgxPO4/C(x=0.01、,0.02、,0.03、,0.04、,0.05)系列材料,通过XRD,SEM,恒流充放电和交流阻抗等测试方法,研究了镁掺杂量对材料的结构、形貌和电化学性能的影响。结果表明:不同镁掺杂量的LiMn1-xMgxPO4/C材料的结构和形貌未发生明显的变化,Mg2+完全进入材料的晶格,占据Mn位。随着镁掺杂量的增加,材料的放电比容量呈先增加后下降的趋势,则循环稳定性的变化没有明显的规律性。LiMn0.98Mg0.02PO4/C材料0.05C放电比容量为100mAh/g,30次循环后,容量保持率为73%,而0.2C的容量保持率仅为52.43%。     

锂离子电池复合正极材料xLiFePO4·yLi3V2(PO4)3的制备与性能研究

以FePO4·xH2O、V2O5、NH4H2PO4和Li2CO3为原料,以乙二酸为还原剂,在常温常压下经机械活化并还原嵌锂,形成无定形的5LiFePO4·Li3V2(PO4)3前驱体混合物,然后低温热处理合成出晶态的复合正极材料5LiFePO4·Li3V2(PO4)3.分别研究了复合材料的物相结构、形貌、电化学性能.SEM图像表明合成的材料粒径小、分布均匀,一次粒径为100～200nm.充放电测试结果表明,650℃烧结12h制得的复合正极材料5LiFePO4·Li3V2(PO4)3电化学性能优良,1C放电比容量高达158mAh/g,达到该复合材料的理论比容量(156.8mAh/g).复合材料具有良好的倍率性能和循环性能,在10C放电比容量高达114mAh/g,100次循环后容量几乎无衰减.循环伏安测试表明,复合材料的脱嵌锂性能优良,且明显优于单一的LiFePO4和Li3V2(PO4)3.     

镁离子掺杂对磷酸铁锂结构和性能的影响

为提高LiFePO4的充放电性能,用化学沉淀法制备了镁离子掺杂的磷酸铁锂,用电化学方法测量了Li1-xMgxFePO4(x=0.00、0.02、0.05、0.07、0.10和0.20,摩尔分数)的充放电性能,用X射线衍射(XRD)和里特沃尔特(Rietveld)方法表征了掺杂对LiFePO4的晶体结构的影响.结果表明少量镁离子掺杂能有效地提高LiFePO4的比容量和循环性能,其中Li0.95Mg0.05FePO4具有更好的电化学性能,放电比容量高出LiFePO4约20mAh/g,镁离子掺杂提高了LiFePO4中Fe3 /Fe2 共存态的浓度,使材料具有更好的导电能力.     

掺杂Fe3+对高电压正极材料LiNi0.5Mn1.5O4结构和性能的影响

以Li2CO3、MnO2、NiO、FeC2O4·2H2O为原料,用高温固相法合成了尖晶石结构的LiNi0.5Mn1.5O4/LiNi0.5Mn1.45Fe0.05O4锂离子电池正极材料;并对合成的样品进行XRD、SEM及电化学性能测试。结果表明:引入Fe3+可以提高材料的结构稳定性,并且改善了材料的导电性,一定程度上减缓材料的容量衰减,LiNi0.5Mn1.45Fe0.05O4表现出较好的电化学性能,0.2C倍率下经20次充放电循环,未掺杂样品与掺杂样品的放电比容量分别为115.4mAh/g和120.1mAh/g,容量保持率由92.1%提高到96.5%。     

Li_(1-x)Cr_xFePO_4的微波合成研究

采用机械球磨结合微波法合成了Cr3+掺杂锂离子电池正极材料Li1-xCrxFePO4。通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和恒电流充放电测试研究了Cr3+掺杂方式和掺杂量对样品的物相结构、形貌和电化学性能的影响。实验结果表明,微波法可以快速合成Li1-xCrxFePO4正极材料;以共沉淀掺杂方式合成的样品Li0.99Cr0.01-FePO4具有最好的电化学性能,在室温下以20mA/g进行充放电测试,其首次放电容量为153.59mAh/g,10次循环之后还有149.29mAh/g,容量保持率为97.20%。     

碳热还原法合成Mg掺杂LiFePO4/C正极材料及电化学性能研究

利用碳热还原法合成了Li1-xMgxFePO4/C(x=0.00、0.01、0.02、0.03、0.04、0.05、0.1)正极材料,通过XRD、SEM、BET、CV、EIS和恒流充放电实验研究了不同掺杂量对产物结构和电化学性能的影响。结果表明少量Mg的掺杂未影响到LiFePO4的晶体结构,但显著改善了其电化学性能。其中,Li0.98Mg0.02FePO4/C材料具有更好的电化学性能,0.1C倍率放电时,首次放电容量达到165.2mAh/g,且循环性能良好。另外,对合成材料的红外光谱进行了研究和指认。     

尖晶石型Li1-xMgxMn2O4正极材料的制备和性质

采用高温固相分段反应法制备了尖晶石LiMn2O4和Mg2 掺杂的Li1-xMgxMn2O4(x=0.05、0.1)材料,对材料进行了XRD结构分析和电化学性能等测试,结果表明:Mg2 掺杂样品Li1-xMgxMn2O4(x=0.05、0.1)仍保持尖晶石相Fd3m结构;循环性能明显改善,室温条件下50次循环后,样品Li0.9Mg0.1Mn2O4的放电容量为100mAh/g,容量保持率为9.9%,而LiMn204容量衰减率仅为18.1%.     

石墨掺杂钛酸锂负极材料的合成及性能研究

以钛酸锂,二氧化钛,石墨为原料采用固相烧结法制备了Li4Ti5O12/graphite复合材料。采用X-射线衍射、扫描电镜和电化学测试等对合成产物进行了表征。结果表明制得的Li4Ti5O12/graphite复合材料的首次可逆容量达到152mAh/g;在0.2C倍率下,经160次循环后,容量仍能保持111.5mAh/g。与纯Li4Ti5O12相比,Li4Ti5O12/graphite复合材料具有更高的可逆容量,表现出较好的循环性能,是一种优良的锂离子电池负极材料。     

改进固相法制备Li4Ti4.95Nb0.05O12及其性能研究

为提高Li4Ti5O12的导电性和倍率性能,应用二步固相法制备了Nb掺杂的Li4Ti4.95Nb0.05O12负极材料,X射线衍射、扫描电镜、激光粒度分布仪、充放电测试、循环伏安和交流阻抗等测试结果表明,合成的样品具有单一的尖晶石结构和平稳的充放电平台,粒径分布均匀,Nb掺杂改性的Li4Ti5O12具有优良的电化学性能,0.1、0.5、1和10C首次放电比容量分别为174.1、159.7、147和123.3mAh/g。10C下,循环20次后容量保持为118.1mAh/g。     

己二酸辅助溶胶-凝胶法合成Li_4Ti_5O_(12)及其电化学性能

以己二酸为络合剂,通过溶胶-凝胶法合成了具有优良电化学性能的电极材料Li4Ti5O12。采用XRD、SEM、恒流充放电测试对材料的结构、形貌和电化学性能进行了表征。结果表明:通过该法制备的样品为颗粒细小均匀的立方尖晶石Li4Ti5O12纯相,并显示出优良的电化学性能;0.1C倍率下首次放电比容量为169.59mAh/g,经过30充放电循环后仍然保持在158.17mAh/g。在2.0C倍率下,其可逆容量仍可达到124mAh/g,表现出良好的倍率性能。     

锂离子电池负极材料球形钛酸锂的合成及性能

以3.98mol/L的四氯化钛为前驱体溶液,采用内凝胶法制备了具有尖晶石结构的球形钛酸锂(Li4Ti5O12)粉末。通过XRD、SEM及电化学性能测试等分析手段表明,合成的Li4Ti5O12材料均为纳米一次粒子(晶粒)组成的球形二次粒子(颗粒),且具有较大的比表面积。以这种流动性好、粒径分布均匀、结晶度好的球形钛酸锂为正极材料和Li片为负极材料组成的锂离子电池具有平稳的充放电电压平台和优异的循环性能。在1.0~2.5V充放电,其首次放电容量为173.8mAh/g,经30次充放电循环后,其放电比容量仍有170.2mAh/g。     

Zr~(4+)掺杂对LiFePO_4电化学性能及微观缺陷的影响

通过高温固相法合成了掺杂Zr4+的正极材料Li1-xZrxFePO4(x=0、0.005、0.01、0.02、0.03、0.04)。采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、恒流充放电、交流阻抗(ACI)和正电子湮没寿命谱(PALS)等分析测试技术对掺杂材料的晶体结构、形貌、电化学性能和微观缺陷进行研究。结果表明,在整个掺杂范围内,所有样品都具有单一的橄榄石结构,且样品表面形貌和颗粒尺寸的变化较小;掺杂系列样品中,Li0.99Zr0.01FePO4具有最好的电化学性能,在0.1C充放电倍率下,首次放电比容量达到141.6mAh/g,高于未掺杂的LiFePO4的容量107.4mAh/g,经30次循环后Li0.99Zr0.01FePO4的容量保持率为75.8%。交流阻抗谱研究表明,掺杂Zr4+使锂离子脱嵌过程中电荷转移反应的阻抗明显减小;正电子湮没寿命谱研究表明掺杂Zr4+可以在样品晶格内部产生空位缺陷,使正电子湮没寿命增加,从而提高材料电导率。     

非对称电化学电容器用新型Li4Ti5O12的制备与研究

采用新的溶胶凝胶工艺,即在溶胶中加入活性炭与柠檬酸、聚乙烯醇和聚乙二醇等添加剂,制得具有尖晶石结构的新型准纳米晶Li4Ti5O12.测试表明,加入活性炭和聚乙二醇制备出的材料性能最优异,首次嵌脱锂效率可达99.2%,20mA/g电流条件下的可逆嵌锂容量为122.1mAh/g,嵌脱锂平台非常稳定.将其制成嵌锂电极后与活性炭电极构成新型的Li4Ti5O12/AC非对称电化学电容器.电化学测试表明,在20mA/g电流条件下,其Li4Ti5O12电极比电容量为103.5mAh/g,充放电效率达96%,充放电曲线的对称性、线性保持较好,电容器内阻小,大电流充放电性能突出.     

水体系自组装法制备钛酸锂纳米负极材料研究

以偏钛酸粉末作为钛源,制备钛酸锂(Li4Ti5O12)纳米材料,Li4Ti5O12由含锂过氧化钛配合物分解自组装后经煅烧结晶而得。采用X射线衍射、扫描电子显微镜、氮气吸附-脱附和恒流充放电测试对材料结构、形貌和电化学性能进行表征。结果表明:水体系下,锂钛摩尔比为4∶5、于600℃煅烧5h得到的Li4Ti5O12纳米球颗粒粒径在500nm左右,且具有丰富的孔隙,比表面积达到22.947m2/g;在电流密度4000mA/g条件下,比容量为157mAh/g,电流密度500mA/g下循环400次放电容量保持率为95.2%。表明水体系自组装形成的Li4Ti5O12纳米负极材料可以缩短锂离子迁移距离,其多孔性可以增大电解液与电极活性材料的接触面积,使离子电子传输速率同时得到提高,从而获得优异的电化学性能。     

Li4Ti4.95Al0.05O12/C复合负极材料的制备及电性能研究

Li4Ti5O12是具有良好应用前景的锂离子电池负极材料之一.本研究以聚丙烯酰胺(PAM)为模板剂和碳源,采用改进的固相合成法制备锂离子电池负极材料Li4Ti4.95Al0.05O12和Li4Ti4.95Al0.05O12/C.利用X射线衍射仪、场发射扫描电镜等测试手段表征材料的物相结构和形貌.结果表明:Al掺杂未改变Li4Ti5O12的尖晶石结构,合成过程中PAM模板剂的引入能够有效调控材料微观形貌并降低颗粒团聚程度.采用恒流充放电和交流阻抗测试材料的电化学性能,Li4Ti4.95Al0.05O12/C复合材料的比容量和循环性能得到明显改善,0.2C倍率下首次充放电比容量分别达到159.2和160.8 mAh/g,5C倍率时仍有较好的循环性能.     

精细化砂磨制备纳米Li_4Ti_5O_(12)电极材料及其电化学性能研究

在固相法合成纳米Li4Ti5O12电极材料的过程中采用精细化砂磨技术,研究发现砂磨处理时间是影响纳米Li4Ti5O12微观结构和电化学性能的关键因素,XRD表明砂磨处理后Li4Ti5O12仍为尖晶石结构,粒度分布和SEM照片显示经过精细化砂磨处理后,Li4Ti5O12颗粒平均粒径由500 nm减小为370 nm,粒径分布也更加均匀;电化学性能评价结果显示,砂磨处理可使Li4Ti5O12电极材料倍率比容量增大约10~20 mAh/g,高倍率下增幅较低倍率更大,100次循环容量基本无衰减,稳定性很好。     

铝掺杂的富锂正极材料Li[Li0.2Mn0.4Fe0.3Al0.1]O2的合成及电化学性能研究

用共沉淀法合成了用铝掺杂的铁部分取代锰的富锂正极材料Li[Li0.2Mn0.4Fe0.3Al0.1]O2。采用XRD、SEM、电化学测试等方法对样品进行表征。结果表明,与Li[Li0.2Mn0.45Fe0.35]O2相比,Li[Li0.2Mn0.4Fe0.3Al0.1]O2具有较好的电化学性能,其初始容量达到241mAh/g左右,经50次充放电循环后,容量衰减率在7%左右。