F-Cr复合掺杂LiMn2O4的合成及性能研究

采用机械活化-固相合成法制备了尖晶石LiCr0.06Mn1.94O4-xFx锂离子电池正极材料,并用XRD、SEM、EDS和充放电测试等研究了其组成、结构、形貌和电化学性能.结果表明:LiCr0.06Mn1.94O4-xFx(0.04≤x≤0.20)样品为单一尖晶石结构,形貌较好,粒径分布均匀;F-含量增加,晶胞参数增大,但对LiCr0.06Mn1.94O4-xFx的相结构和晶体形貌影响不大;F-和Cr3 复合掺杂不仅提高了材料的比容量,还增加了尖晶石结构的稳定性,改善了材料的循环性能.     

Li1.2(Ni0.4Mn0.4)x(Co0.4Mn0.4)1-xO2(0≤x≤1)系列富锂材料的制备及性能

富锂材料具有大于200 mAh/g的可逆比容量,吸引了广大研究者的目光,成为近年来的研究热点.从材料相图出发,进行材料设计.采用醋酸盐固相化学法制备得到锂离子电池富锂正极材料Li1.2(Ni0.4Mn0.4)x(Co0.4Mn0.4)1-xO2(0≤x≤1),应用电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP-OES)、原子吸收光谱(AAS)对材料进行了成分分析,采用X射线多晶衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)进行了结构和形貌分析、并对材料的电化学性能进行了测试分析.结果表明所得系列富锂材料均为层状α-NaFeO2结构(R-3m空间群),随着x值的减小,Li1.2(Ni0.4Mn0.4) x(Co0.4Mn0.4)1-xO2(0≤x≤1)五种材料的首次放电比容量逐渐增大,循环性能逐渐提高.     

富锂材料Li1.2(Ni0.4Mn0.4)x(Ni0.2Mn0.6)1-xO2(O≤x≤1)的制备及性能研究

锂离子电池富锂层状正极材料因具有超高的比容量,引起了极大的关注.依据材料相图进行富锂材料的设计、制备及性能研究.采用醋酸盐燃烧法制备了锂离子电池富锂层状正极材料Li12(Ni04Mn0.4)x(Ni0.2Mn0.6)1-xO2(0≤x≤1),应用原子吸收光谱(AAS)和电感耦合等离子体发射光谱(ICP-OES)对材料进行了成分分析,采用X射线多晶衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)对材料进行了结构和形貌分析,并对材料的电化学性能进行了测试分析.研究表明所制备的五种富锂正极材料均为层状α-NaFeO2结构,随着x数值的逐渐减小,富锂材料Li1.2(Ni0.4Mn0.4)x(Ni0.2Mn06)1-xO2(0≤x≤1)的首次放电比容量逐渐增大,循环性能逐渐提高.     

LiBixMn2-xO4的结构及电化学性能

用高温固相反应法合成了一系列尖晶石LiBixMn2-xO4(0≤x≤0.030).通过XRD、TEM和恒流充放电法,对样品的结构和电化学性能进行了研究.结果表明:当x≤0.010时,掺铋样品具有纯尖晶石结构和较好的电化学性能,LiBi0.005Mn1.995O4在不降低初始容量的同时,明显改善了材料的循环性能.     

新型富锂相层状正极材料的合成及电化学性能

以醋酸盐燃烧法按照相图(Li1.2Co0.4Mn0.4O2-Li1.2Ni0.4Mn0.4O2-Li1.2Ni0.2Mn0.6O2三角相图)设计合成了Li1.2-(Co0.4Mn0.4)1-x-y(Ni0.4Mn0.4)x(Ni0.2Mn0.6)yO2(0≤x+y≤1)系列固熔体锂离子电池正极材料。通过X射线衍射(XRD)和电化学性能测试对所得样品的结构及电化学性能进行了初步表征。XRD物相分析表明,温度对Li1.2(Co0.4Mn0.4)1-x-y(Ni0.4Mn0.4)x-(Ni0.2Mn0.6)yO2的合成有明显影响。可以判断:合成温度为950℃以上时,相图中所有成分点能够形成纯相,可鉴定为α-NaFeO2层状结构。初步的电化学性能测试表明,在2～4.8 V范围内,以20 mA/g的电流充放电,材料依据成分不同,有不同电化学性能(充电曲线形状、充放电容量等),最高放电容量达到228 mAh/g。     

锌空电池氧还原电极催化剂的研究

用共沉淀法合成不同x值的尖晶石型化合物NixAl1-xMn2O4(0≤x≤1)作为锌空电池氧还原电极催化剂,用红外光谱(IR)、X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)对催化剂进行了研究,发现其具有良好的尖晶石结构,粒径随x值增加而变化;电化学研究发现:当x≤0.35时,NixAl1-xMN2O4对氧还原电极具有较好催化活性,电极中催化剂最佳含量为15%.     

5V正极材料LiMg_xNi_(0.5-x)Mn_(1.5)O_4的电化学性能研究

通过Sol-Gel法,采用马来酸作为络合剂合成了正极材料LiMgxNi0.5-xMn1.5O4(x=0、0.025、0.05和0.1),对产物进行了X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)表征和电化学性能测试,结果表明产物均为Fd3m型尖晶石结构,掺杂一定量Mg2+的LiNi0.5Mn1.5O4并未改变原有的结构;掺杂后的产物形貌和粒径发生了明显的变化;在1 C下循环50次后,掺杂Mg2+的样品的循环性能和容量保持率比未掺杂之前的好;Mg2+的掺入并未影响LiNi0.5Mn1.5O4的电化学反应过程。     

锂和钴元素掺杂对锂锰尖晶石结构和性能的影响

利用流变相反应法合成了两种化合物LixMn2O4(0.90≤x≤1.2)和LiMn2-xCoxO4(0.05≤x≤0.5),探讨了不同锂含量对尖晶石材料结构和性能的影响,并对掺钴材料LiMn2-xCoxO4的结构和电化学性能作了初步研究。不同Li/2Mn对合成的尖晶石LiMn2O4的结构有很大的影响,对于纯的尖晶石LiMn2O4化合物,其Li/2Mn值应控制在0.95￣1.15之间。Co3 离子掺入到LiMn2O4能稳定尖晶石的骨架结构,并且极大地改善了LiMn2O4在充放电过程中的循环稳定性能。     

锂镍复合掺杂尖晶石LiMn2O4的制备及电化学性能

以Mn2O3、NiO和Li2CO3为原料采用固相法制备了Li1.005Mn1.995-xNixO4,并与LiMn2O4进行比较。X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)研究表明:Li1.005Mn1.995-xNixO4(x≤0.1)具有尖晶石结构,锂镍复合掺杂改善了LiMn2O4的微观颗粒形貌,提高了颗粒的分散度。充放电结果显示:锂镍复合掺杂有效抑制了电化学容量衰减,其中Li1.005Mn1.99Ni0.005O4具有较高的初始比容量和较好的循环性能。     

Li与Ni+Co+Mn摩尔比对LixNi1/3Co1/3Mn1/3O2结构和性能的影响

采用氢氧化物共沉淀前驱体高温固相反应制备了层状LixNi1/3Co1/3Mn1/3O2(0.95≤x≤1.14)正极材料,应用ICP-OES、AAS对材料进行了成分分析,并采用X射线衍射光谱法(XRD)、晶格精修、扫描电子显微镜法(SEM)、差示扫描量热法(DSC)以及充放电测试表征了n(Li)∶n(Ni Co Mn)对材料结构和性能的影响。结果表明:x≥1.00时,随x值的增大,峰I003/I004的比值R、首次放电比容量及DSC峰值温度均呈现先增后减的趋势,并在x=1.05附近具有极大值;晶格精修表明阳离子混排率呈现先减后增的趋势,在x=1.08附近具有最小混排率。