锂离子电池多元复合正极材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的研究进展

介绍了一种新型锂离子电池正极材料LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂的研究概况,分析了该材料的结构特点和电化学性质,总结了三元材料的主要制备方法,以及如何利用掺杂和包覆对其进行改性,以提高其性能,并指出了三元材料的发展前景和今后的研究方向.     

Mg2+掺杂对富锂层状氧化物材料Li1.2Mn0.54Ni0.13Co0.13O2的影响

Mg²⁺作为一种电化学惰性的阳离子,由于其离子半径(0.072 nm)与Li⁺的离子半径(0.076 nm)相近,因此被广泛应用于取代富锂层状氧化物(LLOs)材料中Li⁺的位置。然而,Mg²⁺对LLOs材料晶体结构的影响还存在争议。利用溶胶凝胶法成功制备了一系列Mg²⁺掺杂富锂正极材料Li_1.2-xMg_xMn_0.54Ni_0.13Co_0.13O₂,通过X射线衍射仪和X射线光电子能谱等对其晶体结构和元素价态进行了系统的研究。结果表明,Mg²⁺掺杂导致LLOs材料晶胞参数的增加。通过与Li_1.2Mn_0.54Ni_0.13Co_0.13O₂材料的电化学性能对比发现,Mg²⁺掺杂有效地提高了LLOs材料的电化...     

Sn~(4+)掺杂对正极材料Li_(1/3)Ni_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2性能的影响

采用共沉淀法合成掺杂的Li_(1/3)Ni_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3-x)Sn_xO_2的正极材料,通过X射线光谱、扫描电镜、充放电测试等技术对Li_(1/3)Ni_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3-x)SnxO_2材料的结构、形貌、电化学性能进行表征。结果表明,采用共沉淀法Sn4+能有效掺杂进正极材料Li_(1/3)Ni_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2的体相结构。掺杂量x=0.04时,在2.8~4.2V、0.2C倍率下掺杂的正极材料首次充放电比容量为138.5mA·h/g,30次循环后的容量保持率为96.96%。掺杂Sn4+对Li_(1/3)Ni_(1/3)Co_(1/3) Mn_(1/3)O_2正极材料改性后,材料仍保持典型的α-NaFeO_2层状结构,且晶型良好,表明Sn4+掺杂能够有效改善材料的电化学性能。     

Ca1-3x/2Al2Si2O8:xEu3+荧光粉的发光和光温传感特性

为了探究稀土离子掺杂铝硅酸盐的光温特性,本文采用燃烧合成法制备了系列荧光粉材料Ca_1-3x/2Al₂Si₂O₈:xEu³⁺。X射线衍射结果表明掺杂Eu³⁺离子不会改变基质CaAl₂Si₂O₈的晶体结构。荧光光谱结果表明该荧光粉在近紫外光区域具有较强吸收,当被波长为393 nm的近紫外光激发后,其最大特征发射峰为611 nm,且Eu³⁺离子的最佳掺杂浓度为0.05。利用上升时间测温法研究了CaAl₂Si₂O₈:Eu³⁺荧光粉的光温传感特性,结果表明:随着Eu³⁺掺杂浓度的增加,上升时间单调递减,但当掺杂掺杂超过0.100时就会发生淬灭。Ca_0.985Al₂Si₂O₈:0.01Eu³⁺的相对灵敏度随温度的升高先增大后减小,并在520 K时达到最大值（0.024 K^-1）。上述研究表明该荧光粉具备优异的温度传感性能,在测温领域具有广泛的应用前景。     

氟化钠对Li1.3Ni0.14Mn0.68Co0.07O2正极材料的电化学性能的影响

采用不同浓度氟化钠溶液处理自制的Li_1.3Ni_0.14Mn_0.68Co_0.07O₂材料,制备了系列处理样。通过X射线衍射仪、扫描电镜、红外光谱、交流阻抗、循环伏安和充放电循环等方法研究了样品的物相结构及电化学性能。结果表明,Li_1.3Ni_0.14Mn_0.68Co_0.07O₂与氟化钠摩尔比为1: 1.50条件下制备的处理样品的电化学性能最优。在2.5~4.6V电压区间和1C倍率电流下,未处理和经处理样品第1循环的放电容量分别为71 mAh/g和128.6 mAh/g,第30循环的放电容量分别为173.9 mAh/g和193.3 mAh/g。处理样品的阻抗明显减小,样品表层价键有所增强,从而改善了样品的电化学性能。     

La0.67Sr0.33Mn0.7Fe0.3O3的制备及其光催化性能研究

采用溶胶—凝胶燃烧法制备了纳米级钙钛矿型复合氧化物La_0.67Sr_0.33Mn_0.7Fe_0.3O₃,通过XRD、SEM对样品的物相和形貌进行表征,结果表明所得La_0.67Sr_0.33Mn_0.7Fe_0.3O₃样品为钙钛矿结构,直径约为50纳米,长度为1μm.以350 W氙灯做光源,催化降解亚甲基蓝水溶液,反应6 h,降解率达到96%.     

Ce3+/Tb3+双掺杂SrAl2Si2O8荧光粉的发光性能及其在测温领域的应用

采用高温固相法在弱还原气氛下制备了系列荧光粉材料Sr_{1-3（x+y）/2}Al₂Si₂O₈:xCe³⁺,yTb³⁺,并通过X射线衍射（XRD）、荧光光谱和荧光强度比（FIR）测温法分析了荧光粉样品的晶体结构、发光性能及其温度传感特性。XRD分析结果表明掺杂离子Ce³⁺和Tb³⁺均占据Sr²⁺格位,并且掺杂少量的稀土离子不会改变基质的晶体结构。荧光光谱分析结果表明在近紫外光激发下,该双掺杂荧光粉的发射光谱显示出Ce³⁺和Tb³⁺离子的特征发射峰,最佳掺杂浓度的荧光粉化学式为Sr_0.865Al₂Si₂O₈:0.05Ce³⁺,0.04Tb³⁺。此外,在不同波长的监测下,测得的激发光谱形状十分相似,表明在该荧光粉中存在着Ce³⁺→Tb³⁺能量传递过程。FIR测温法计算结果表明该荧光粉的相对灵敏度随温度的升高而升高,在520 K时有最大值为0.022 4 K^-1。研究结果表明该荧光粉具备的优异光学性能和温度传感性能使其成为一种具有应用前景的测温材料。     

钐和锌双掺杂La9.33（SiO4）6O2电解质的制备及其电导率

为提高磷灰石型电解质（LSO）的电导率,以氧化镧（La₂O₃）、氧化锌（ZnO）和氧化钐（Sm₂O₃）为主要原料通过尿素-硝酸盐燃烧法在600 ℃的温度下合成了掺杂钐和锌的La_9.33Sm_xSi₅ZnO_{（25+1.5x）}固体电解质粉末。采用X射线衍射、扫描电子显微镜、变温介电测量系统对样品进行物质结构、表面形貌、电导率的表征。研究了不同温度和不同掺杂浓度下La_9.33Sm_xSi₅ZnO_{（25+1.5x）}的电导率。结果表明,Sm和Zn成功掺杂进入LSO的晶格中,样品具有典型的P6₃/m磷灰石结构且纯度高,LSO的形貌未改变。当Sm掺杂浓度为0.6,Zn掺杂浓度为1时,在温度为650 ℃下La_9.33Sm_xSi₅ZnO_{（25+1.5x）}的电导率达到1.50×10^-3 S/cm;确定了最佳烧结温度为1 400 ℃。La_9.33Sm_xSi₅ZnO_{（25+1.5x）}的电导率在同一温度下随着掺杂量的增加先提高后降低,掺杂样品的晶胞参数相比于未掺杂样品的晶胞参数增大,活化能随着掺杂量的增大先降低后升高。此外La_9.33Sm_xSi₅ZnO_{（25+1.5x）}的电导率在同一掺杂量下,随着温度的升高而提高。     

Li/Ti摩尔比对Li4Ti5O12负极材料组成、结构和电化学性能的影响

采用高温固相法制备不同锂钛摩尔比条件下的样品,探究锂钛摩尔比对钛酸锂的组成、结构和电化学性能的影响。通过X-射线衍射仪和扫描电子显微镜测定材料的组成、结构和形貌。结果表明:锂钛摩尔比在0.78~0.82之间可得到纯相的Li₄Ti₅O₁₂;低锂钛摩尔比（0.74、0.76）存在TiO₂杂相,其晶胞参数要高于Li₄Ti₅O₁₂;然而高锂钛摩尔比（0.84~0.88）会产生Li₂TiO₃杂相。不同锂钛摩尔比（0.78~0.84）制备的样品形貌接近无明显差异,晶粒尺寸在1~6 μm之间。电学性能结果表明:锂钛摩尔比在0.78~0.84之间时,适量提高锂含量有助于提升材料的比容量,过量提高会使材料的循环稳定性和倍率性能变差。锂钛摩尔比为0.82得到的Li₄Ti₅O₁₂比容量［198 （mA·h）/g,0.5C］、循环性能和倍率性能最优。     

复合正极材料xLiFePO_4·yLi_3V_2(PO_4)_3/C的合成及其电化学性能

以聚吡咯(PVP K60)为表面活性剂和碳源,采用流变相法合成了x Li Fe PO4·y Li3V2(PO4)3/C正极材料样品。利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)对样品形貌和结构进行了测试;采用电池测试仪和电化学工作站对样品电化学性能进行了测试,分析了不同复合比(x:y)对其结构和电化学性能的影响。研究表明:复合材料中存在两相复合与元素掺杂两种效应;当复合比为5∶1时材料的电化学性能最优,在0.1和10 C倍率下放电容量分别达到162.7和104.6 m Ah·g-1,且具有良好的循环稳定性。     

低介Ba(Al0.98Co0.02)2Si2O8-Ba5Si8O21基LTCC微波介质陶瓷的研究

采用传统固相反应法,按摩尔比合成0.7Ba(Al_0.98Co_0.02)₂Si₂O₈?0.3Ba₅Si₈O₂₁(BACS-BS)基陶瓷,分析Li₂O-B₂O₃(1wt%)(L-B)烧结助剂对其烧结特性、相组成和微波介电性能的影响,探讨0.7BACS-0.3BS+1wt%(L-B)陶瓷理论与实验介电常数(ε_r)的差异。结果表明:添加1wt%(L-B)烧结助剂能有效降低0.7BACS-0.3BS基陶瓷的烧结温度(950 ℃),但严重影响其微波介电性能;在950℃烧结的0.7Ba(Al_0.98Co_0.02)₂Si₂O₈-0.3Ba₅Si₈O₂₁+1wt%(Li₂O-B₂O₃)陶瓷具有较好的微波介电性能,其ε_r=7.56, Q×f=13 976 GHz, τ_f=?6.32 ppm/℃;0.7BACS-0.3BS+1wt%(L-B)复合陶瓷与Ag电极有很好的化学相容性,这为其在LTCC技术的应用奠定了良好的基础。     

锂离子电池高镍三元正极材料LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2研究进展

锂离子电池具有循环寿命高、无记忆效应等优点, 被广泛应用于电子消费产品及电动汽车等诸多领域。伴随着国内电动汽车的快速发展, 对锂离子电池的能量密度、安全性能、成本、热稳定性、循环寿命等提出了更高的要求。电池性能的提升取决于电极材料的改善, 而正极材料作为锂离子电池的核心组成部分, 将直接影响整个电池的性能。高镍三元正极材料LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂(以下简称为NCM811)由于极高的放电比容量(>200 mAh/g)而吸引了越来越多人的关注。但是, NCM811较差的热稳定性、循环倍率性以及安全性限制了它在实际中的大规模应用。本文结合NCM811的晶体结构、合成方法以及目前存在的主要问题, 阐述了近几年国内外改善NCM811的电化学性能研究, 并重点介绍表面包覆、离子掺杂和添加剂改性技术对NCM811电化学性能的影响。     

锌对Li（Ni_（1/3）Co_（1/3）Mn_（1/3））O_2电极首次脱锂过程电化学性能的影响

共沉积法制备不同含锌量的锂离子电池正极材料Li（Ni1/3Co1/3Mn1/3）O2.采用交流阻抗谱分析该正极材料在首次脱锂过程中的电化学特性以及锌对电极阻抗和锂离子扩散系数的影响.电极阻抗图谱分析结果表明：3.7～4.4V为电极发生电化学反应的电位区间;锌减小了电极材料的SEI膜阻抗和电荷转移阻抗;少量固溶锌提高了锂离子在材料固相中的扩散能力.     

Coating of LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2 cathode materials with alumina by solid state reaction at room temperature

Alumina coated LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2 particles were obtained by a simple method of solid state reaction at room temperature. The reaction mechanism of solid state reaction at room temperature was investigated. The structure and morphology of the coating materials were investigated by XRD, SEM and TEM. The electrochemical performances of uncoated and Al2O3-coated LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2 cathode materials were studied within a voltage window of 3.00-4.35 V at current density of 30 mA/g. SEM, TEM and EDS analytical results indicate that the surface of LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2 particles is coated with very fine Al2O3 composite, which leads to the improved cycle ability though a slight decrease in the first discharge capacity is observed. It is proposed that surface treatment by solid state reaction at room temperature is a simple and effective method to improve the cycle performance of LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2 particles.     

Comparative experiment on layered Li（Ni1/3Co1/3Mn1/3）O2 as the alternative material for LiCoO2

This work was financially supported by the National Natural Science Foundation of China （No.50472093）.