松花粉模板法制备ZnFe_2O_4/C锂离子电池负极材料及其性能研究

利用松花粉为生物模板制备了多孔ZnFe_2O_4/C复合材料。研究了不同制备工艺参数对其电化学性能的影响,最佳条件所得ZnFe_2O_4/C在0.2 A g-1下首次充放电容量为884.2 m Ah·g-1/1244.6 m Ah·g-1,库仑效率为71%,循环到120圈时可逆放电比容量为985.8 m Ah·g-1。考察了不同粘结剂对ZnFe_2O_4/C电化学性能的影响,结果表明CMC作为粘结剂时,其电化学性能要优于以PVDF和ALG做粘结剂的样品,在10 A·g-1电流密度下材料的平均放电比容量仍能达到393.6 m Ah·g-1。     

TiNb_2O_7微球的可控制备及电化学性能研究

以廉价的钛酸丁酯为钛源,利用溶剂热法大规模合成TiNb_2O_7微球。利用XRD、FESE和TEM对样品进行物相和形貌分析,利用恒流充放电测试样品的电化学性能。TiNb_2O_7微球是由大量尺寸约30~50 nm的纳米粒子构成,微球的平均尺寸约1~2μm,且内部存在大量孔隙。用作锂离子电池负极材料,TiNb_2O_7微球表现出优异的电化学性能,在10 C倍率下,经过100次循环后的可逆比容量仍保持在172 m Ah/g,容量保持率94%。     

溶胶-凝胶法制备高性能锂离子电池正极材料LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4

采用溶胶-凝胶法制备了锂离子电池正极材料LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_5,重点探索了溶液p H对材料物理和电化学性能的影响。其中pH=6.0时制备的材料具有最高的放电比容量、最好的倍率和循环性能。在3 C充放电电流下材料的最高放电比容量为104.2 m Ah·g~(-1),循环200次的放电比容量为95.1 mAh·g~(-1)。     

溶剂热法制备介孔Nb_2O_5微球及其电化学性能研究

以Nb Cl5为铌源,利用溶剂热法制备出均匀分散的介孔Nb_2O_5微球。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)对样品进行物相和形貌分析,采用恒流充放电测试样品的电化学性能。结果表明,Nb_2O_5微球是由大量纳米粒子组装形成的,并且存在大量介孔,尺寸约为1μm。在0.5 C倍率下经过50次循环后保持在176 m Ah/g,即使在5 C倍率下经过200次循环后仍保持104m Ah/g,容量保持率为88.1%。     

ZrO_2包覆富锂正极材料Li[Li_(0.2)Ni_(0.2)Mn_(0.6)]O_2

采用共沉淀-高温固相法制备了富锂正极材料Li[Li0.2Ni0.2Mn0.6]O2,并使用Zr(OC3H7)4进行了Zr O2包覆改性。通过X射线粉末衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和电化学测试手段讨论了Zr O2包覆对材料的结构、形貌和电化学性能的影响。Zr O2能均匀覆盖在Li[Li0.2Ni0.2Mn0.6]O2颗粒表面,包覆后材料的电化学性能有一定的改善。包覆质量分数0.5%的Zr O2样品表现了提高的循环和倍率性能。首次放电容量(0.1 C,2.0~4.8 V)高达250.8 m Ah·g-1,循环45周(0.2C)容量保持为201.6 m Ah·g-1,2.0 C倍率放电容量可达123.2 m Ah·g-1。     

锂离子电池高电压正极材料镍锰酸锂的制备及电化学性能

微乳液法是锂离子电池正极材料的一种新型制备方法。通过将反应物原料配制成微乳液,然后加入沉淀剂H_2C_2O_4溶液,使反应在其水核内部比较温和地发生,有效地控制产物的尺寸和形貌,制备得到形貌均匀的径向纳米尺寸产物LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4正极材料。测试产物的电化学性能,结果显示:在0.5,10和20C倍率下,首次放电比容量分别为130.03,113.6和101.4m Ah g~(-1),经过100次循环后分别保持127.9,102.2和85.1m Ah g~(-1)的放电比容量,其容量保持率可达98.4%,89.9%和83.9%,说明这种形貌均匀的径向纳米尺寸能够极大地缩短电极反应中电子和锂离子的传输距离,并且其较大的比表面积可以为电极材料和电解液提供更大的接触面积,从而显著提高锂离子脱出和嵌入的速度,使电极材料表现出优异的电化学性能。     

V_2O_5/石墨烯复合电极材料的制备与储锂性能

采用溶胶-凝胶法制备了V_2O_5/石墨烯复合电极材料。利用SEM、XRD、Raman和TGA表征了其微观结构。结果表明,该复合电极材料是含有质量分数0.55%石墨烯的片状正交相V_2O_5。电化学测试表明,与未复合石墨烯的纯V_2O_5样品相比,V_2O_5/石墨烯复合材料具有更高的储锂活性和优异的大电流放电性能。在200 m A/g的电流密度下,V_2O_5/石墨烯复合材料和纯V_2O_5样品的放电比容量分别为283和253 m A·h/g;当电流密度增加到5 A/g时,V_2O_5/石墨烯复合材料依然保持有150 m A·h/g的放电比容量,而纯V_2O_5样品的放电比容量仅为114 m A·h/g;V_2O_5/石墨烯和纯V_2O_5电极的电荷传递电阻分别为142和293Ω。V_2O_5/石墨烯//Li4Ti5O12全电池测试结果表明,在1.0~2.5 V电压内,循环初期全电池正极材料的放电比容量从110 m A·h/g衰减到96 m A·h/g,随后又出现上升,循环100次后,正极材料的放电比容量稳定在102 m A·h/g,库伦效率接近100%,表明V_2O_5/石墨烯复合电极材料是一种非常有应用前景的锂离子电池电极活性材料。     

基于分级共沉淀法制备锂离子电池LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2正极材料

通过分级共沉淀(分级进料)方法,结合高温热处理合成了金属元素(Ni,Mn)浓度从中心到表面呈梯度分布(中心富Ni,表面富Mn)的球形三元正极材料LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2。利用X射线衍射(XRD)、场发射扫描电镜(FESEM)、能谱仪(EDS)和电感耦合等离子质谱仪(ICP-MS)等表征了所制备材料的成分、形貌和元素分布。通过恒流充放电和循环伏安、交流阻抗等方法对材料的电化学性能进行测试。结果表明,与传统的一级共沉淀方法相比,分级共沉淀所制备材料展现出更高的倍率性能(20 C放电比容量为104.1 m Ah·g~(-1))、循环保持率(0.5 C循环200次容量保持率为95.8%)和快速充放电性能(20 C/20 C放电比容量为85.4 m Ah·g~(-1))。这种分级进料制备技术可以有效提高共沉淀法制备锂离子电池三元正极材料的电化学性能。     

Li_4Ti_(4.95)Nb_(0.05)O_(12)负极材料的制备及其电化学性能研究

采用二步固相法制备了Li_4Ti_(4.95)Nb_(0.05)O_(12)负极材料,扫描电镜、激光粒度分布仪、充放电测试和循环伏安等测试结果表明:合成的样品粒径分布均匀,Nb掺杂改性的Li_4Ti_5O_(12)具有优良的电化学性能,0.1 C、0.5 C、1 C和10 C首次放电比容量分别为174.1 m Ah/g、159.7 m Ah/g、147 m Ah/g和123.3 m Ah/g。10 C下,循环20次后容量保持为118.1 m Ah/g。     

石墨烯的制备及其电化学性能分析

以大鳞片石墨制备的膨胀石墨(EG)为原料,采用改进的Hummers法制备氧化石墨,采用Na BH4化学还原制备石墨烯。采用扫描电镜和X射线衍射仪对化学还原后的石墨烯进行形貌和结构表征,应用电池测试系统对样品进行循环伏安(CV)、恒流充放电等电化学性能测试。结果表明:石墨烯电极在电流密度100m A·g-1时的首次放电比容量达1900m Ah·g-1;经100个循环周期后石墨烯电极比容量为450m Ah·g-1;在不同电流密度下循环50次,再回到100m A·g-1时,仍保持首次循环92%的比容量。     

锂离子电池Si/C/CNT负极材料制备及电化学性能研究

由于碳包覆能有效抑制硅材料在循环过程中的体积变化,减缓颗粒粉碎和无法形成稳定SEI膜的问题,提升原材料的电化学性能,因此我们制备了一种形貌均匀的Si/C/CNT负极材料。多巴胺热解形成的碳层能有效抑制硅的体积膨胀,而在外部的碳纳米管不仅协助抑制硅体积膨胀,而且提供了电子传导的通道,从而使材料表现出优异的电化学性能。测试产物的电化学性能结果显示:在0.42 A g-1倍率下,首次放电比容量分别为1500 m Ah g-1,经过100次循环后放电比容量为978 m Ah g-1,其容量保持率为65.2%。     

溶胶-凝胶法制备条件对Li_(1.2)Mn_(0.54)Ni_(0.13)Co_(0.13)O_2电化学性能的影响

以柠檬酸为螯合剂,采用溶胶-凝胶法通过调节煅烧温度和陈化时间制备了不同粒径的富锂正极材料Li_(1.2)Mn_(0.54)Ni_(0.13)Co_(0.13)O_2。结果表明材料的粒径随煅烧温度增加,逐渐增大;随着陈化时间的增加,呈现先增大后变小的趋势。当煅烧温度为850℃,陈化时间为10 d时,材料具有最优的电化学性能,尤其是倍率性能。在2.0~4.8 V的电压范围内以0.1 C充放电循环60周后放电比容量仍为206.7 m Ah·g-1,2.0 C时的放电比容量为125.6 m Ah·g-1。     

溶胶凝胶法制备锂离子电池负极材料ZnMn_2O_4

采用溶胶凝胶法合成出锂离子电池用Zn Mn2O4负极材料,并用XRD,SEM和电化学性能测试对材料进行了表征。实验结果表明,随着焙烧温度与时间升高,晶体结晶更好。在焙烧温度达到800℃,焙烧时间为12 h时,能够形成单一四方相尖晶石结构的Zn Mn2O4粉体,结晶良好,当焙烧温度和时间继续升高,颗粒会出现较大的团聚体;将所制备的Zn Mn2O4粉体组装成扣式电池进行电化学测试的结果表明,800℃焙烧12 h的样品具有较好的电化学性能。首次充放电比容量分别为1096 m Ah·g-1和1310 m Ah·g-1,库伦效率为83.66%。有望成为锂离子电池石墨负极替代材料。     

PPy包覆LiMn2O4作为水系锂 离子电池中的正极材料

为了提高水系锂离子电池的电化学性能,以MnCO_3和Li_2CO_3为原料,采用固相法合成了LiMn_2O_4材料,并通过化学氧化法在LiMn_2O_4材料表面包覆聚吡咯(PPy),作为水系锂离子电池的正极材料,并与作负极的活性炭组装成扣式电池,测定其电化学性能。结果表明PPy包覆之后,LiMn_2O_4的比容量从52. 97 m Ah/g提高到了75. 01 m Ah/g,首次充放电效率从87%提高到90%; LiMn_2O_4循环1000次之后,比容量衰减为86%,经过包覆之后,在1000次循环之后比容量还可以保持在91%以上。PPy包覆LiMn_2O_4不但提高了水系锂离子电池的比容量和首次充放电效率,而且提高了循环性能。     

三维有序大孔C/α-Fe_2O_3复合锂离子电池负极材料的制备及性能研究

采用胶晶模板结合浸渍烧结法制备了可用于锂离子电池负极的三维有序大孔(3DOM)C/α-Fe_2O_3复合材料。采用X射线衍射仪和扫描电镜对其进行了物相表征和形貌分析,采用电池测试系统和电化学工作站进行了电化学性能测试。结果表明:该材料具有三维互通的网络结构,α-Fe_2O_3纳米颗粒均匀负载在3DOM C骨架上。以其制备的负极表现出优异的电化学性能,当电流密度为0.5C时,经历300个充放电循环后的可逆比容量仍达到489.35 m A·h/g。这主要得益于集流体独特的3DOM结构,不仅提供充足的空间来容纳在循环中产生的体积变化和释放应力,而且大大缩短了电子和锂离子的传输路径。     

LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4/Li_4Ti_5O_(12)全电池的制备及电化学性能研究

以5 V高电压LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4为正极材料,高安全性Li_4Ti_5O_(12)为负极材料制备了LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4/Li_4Ti_5O_(12)全电池,重点研究了正负极容量配比对电池电化学性能的影响。其中正极容量过量40%的电池具有最好的倍率和循环性能,在0.5 C电流下,P/N=1.4的电池的最高放电比容量为164.1 m Ah·g~(-1),循环200次的容量保持率为88%;在2 C电流下,P/N=1.4的电池的最高放电比容量为135.2 m Ah·g~(-1),循环740次的容量保持率为91.1%。P/N=1.4的电池良好的倍率和循环性能与其内阻较小、电池极化较小等因素有关。     

原料配比对合成一氧化锰/碳微球结构和性能的影响

以氯化胆碱-乙二醇低共熔溶剂为反应介质,采用沉淀法制备了锂离子电池负极材料一氧化锰/碳多孔微球,并用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、比表面积及孔径分析、恒电流充放电技术、电化学阻抗谱和循环伏安等手段,研究了碳酸氢铵与氯化锰物质的量比对一氧化锰/碳材料的形貌、结构及电化学性能的影响。结果表明,一氧化锰/碳材料的比表面积、孔径、孔体积、比容量、循环性能和倍率性能均随着碳酸氢铵与氯化锰物质的量比的增加而先增大后减小,碳酸氢铵与氯化锰物质的量比为2.0∶1时制备的一氧化锰/碳材料为多孔球体颗粒,粒径为0.5~2.5μm、平均孔径为11.5 nm、比表面积高达127.7 m2/g。一氧化锰/碳多孔微球材料在1C测试条件下的放电比容量为830 m A·h/g,循环50次后容量保持率接近100%,具有较高的比容量和较好的循环性能。     

水热法制备纳米片钛酸锂及其性质研究

以钛酸四丁酯(TBT)、氢氧化锂(LiOH·H_2O)为原料,采用水热法合成锂离子电池负极材料纳米片状钛酸锂(Li4Ti5O12)。通过X-射线衍射、扫描电子显微镜、恒流充放电及电化学阻抗等技术对合成材料的结构、表面形貌及电化学性能进行表征。结果表明,制备的材料为片状结构,具有较大的比表面积,分散性较好。在电压为1.0~2.5 V,以0.5 C的倍率进行充放电,首次放电比容量高达180.2 m Ah/g,循环50次后,容量仍保持162.2 m Ah/g。在10 C高倍率下,放电比容量仍高达130.7 m Ah/g,材料表现出优异的循环性能和倍率性能。     

正极材料LiFePO_4液相法合成中反应液循环研究

以FeSO_4·7H_2O、NH_4H_2PO_4、H_2O_2和CH_3COOLi等为原料,采用液相法制备锂离子正极材料LiFePO_4。制备中反应液不经过处理直接用于制备Fe PO_4·xH_2O,溶剂乙醇蒸馏后循环使用制备LiFePO_4。通过X射线衍射、扫描电镜及恒流充放电对材料进行物性表征及性能测试。结果表明,制备FePO_4·x H_2O时反应液不经过任何处理直接使用5次,制得的样品纯度较高。并以制备的FePO_4·xH_2O为原料,蒸馏后的乙醇为溶剂,制备出具有良好电化学性能的LiFePO_4,在0.1 C倍率下,首次放电比容量为156.3 m Ah·g~(-1),循环30次后容量保持率99.49%。     

CoMn_2O_4新型锂离子电池负极材料的合成与性能研究

以Co(Ac)2·4H2O和Mn(Ac)2·4H2O为原料,乙二醇为溶剂,采用简单的一步水热法成功地合成了CoMn2O4微球。使用X射线衍射(XRD)和透射电子显微镜(TEM)对合成的产物进行物相和形貌分析。采用蓝电测试系统对产物进行电化学性能测试,结果表明,当CoMn2O4微球用作锂离子电池负极材料时,在电流密度为100mA·g-1的条件下,其首次放电容量为1056mAh·g-1,50次充放电循环后容量仍保持在611.7mAh·g-1左右并趋于稳定,呈现出良好的循环性能。