含硫聚丙烯腈复合正极材料的性能

由单质硫与聚丙烯腈合成一种新型含硫复合正极材料。通过XRD、SEM、FTIR对含硫聚丙烯腈复合正极材料进行了表征,利用循环伏安法和电池充放电测试了材料的电化学性能。结果表明:此正极材料表现了比较好的电化学性能,其初始放到容量达到690 mAh/g,40次循环放电容量仍为488 mAh/g。     

掺杂改性LiFePO_4正极材料制备及表征

采用微波热合法制备了掺杂LiFePO4锂电池用正极材料。通过XRD、SEM表征了材料的晶体结构和形貌,采用恒电流充放电法研究了材料的电化学性能。XRD结果表明,掺杂后的材料晶相为橄榄石型磷酸铁锂;SEM测试结果表明,加热时间延长促使材料颗粒团聚长大,且结晶完整,颗粒分布均匀。对电池的电化学测试表明,制备的掺杂LiFePO4材料表现出优良倍率性能和循环稳定性,充放电比容量分别为131.7 mAh/g和123.8 mAh/g,10次循环后比容量没有明显衰减。     

改进固相法优化合成碳包覆磷酸亚铁锂正极材料

锂铁比、葡萄糖加入量、焙烧温度、焙烧时间是影响LiFePO4正极材料电化学性能的4个重要因素。本文使用改进的固相法设计出一个四因素三水平的正交实验,对LiFePO4/C正极材料进行了优化合成,探讨了其优化合成条件,并合成出具有优良电化学性能的LiFePO4/C正极材料。使用XRD、SEM对合成产物进行结构分析;使用循环伏安、交流阻抗、放电比容量等对正极材料的电化学性能进行分析。此方法不使用球磨机,有利于工业化生产。室温下0.2 C倍率首次放电比容量为133.2 mAh/g,1.0 C倍率容量为112.5 mAh/g;30次循环活化后,0.2 C倍率容量稳定保持在133.1 mAh/g左右,1.0 C倍率容量则下降至106.8 mAh/g。     

V2O5/Graphene复合电极材料的制备与储锂性能

采用简便的溶胶凝胶法制备了V2O5/石墨烯复合电极材料。利用SEM、XRD、Raman和TGA表征了样品的微观结构,以V2O5/石墨烯复合材料和Li4Ti5O12分别作为正极和负极组装了V2O5/石墨烯 // Li4Ti5O12全电池。结果表明,该复合电极材料是含有0.55%（质量分数）石墨烯的片状正交相V2O5。电化学测试表明,与未复合石墨烯的纯V2O5样品相比,V2O5/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 mA/g的电流密度下,V2O5/石墨烯复合材料和纯V2O5样品的放电比容量分别为283 mAh/g和253 mAh/g;当电流密度增加到5 A/g时,V2O5/石墨烯复合材料依然保持有150 mAh/g的放电比容量,而纯V2O5样品的放电比容量仅为114 mAh/g;V2O5/石墨烯和纯V2O5电极的电荷传递电阻分别为142 Ω和293 Ω。V2O5/石墨烯 // Li4Ti5O12全电池测试结果表明,在1.0 ~2.5 V电压范围内,循环初期全电池正极材料的放电比容量从110 mAh/g衰减到96 mAh/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 mAh/g,库伦效率接近100%,这表明该V2O5/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。     

聚乙烯吡咯烷酮包覆硫/碳复合材料的制备及其电化学性能

采用液相化学沉积法,并引入聚乙烯吡咯烷酮（PVP）制备得到聚乙烯吡咯烷酮包覆硫/碳复合材料。采用热重分析（TGA）、扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、恒流充放电和循环伏安（CV）表征其物化性能和电化学性能,结果表明,聚乙烯吡咯烷酮可有效提高硫/碳复合材料的电化学性能。0.35 C充放电时,所得聚乙烯吡咯烷酮包覆硫/碳复合材料首次放电比容量达到1 415.3 mAh/g(按单质硫的质量计算),120次后比容量保留为903.3 mAh/g,容量保持率为63.8%;2 C充放电时,首次放电比容量可达到904 mAh/g,200次后比容量仍能保持在486.8 mAh/g。     

多晶型MnO2改善富锂锰基正极材料的电化学性能

富锂锰基正极材料由于具有较高的理论比容量,被认为是下一代锂电池最有前途的正极材料之一。但在循环过程中存在比容量低、倍率性能差、衰减速度快等问题。基于此,本文采用水热法制备了多晶型MnO₂材料,并利用湿化学研磨法结合热处理工艺对商业富锂锰基正极材料进行了表面包覆改性。通过循环伏安、恒流充放电及电化学阻抗谱对所得材料进行电化学性能测试,并通过包覆前后材料电化学性能的变化研究了多晶型MnO₂对富锂锰基正极材料电化学性能的影响。结果表明,β-MnO₂的电化学性能最佳,其初始比容量在0.1 C下达到292.2 mAh·g^-1,在0.1～5.0 C的倍率下容量保持率为56.3%,在1 C下循环50次后容量保持率为81.6%。通过EIS测试得出β-MnO₂的包覆改善了原样品电化学反应过程中的电化学动力学。     

基于普鲁士蓝类正极材料Na2CoxFeyFe(CN)6的制备与性能研究

为了进一步提高普鲁士蓝的电化学性能，通过控制温度和添加剂，运用共沉淀法进行铁离子掺杂，成功合成了Na₂Co_xFe_yFe(CN)₆正极材料，并对其进行XRD、SEM、TG和电化学性能测试。结果表明，在0.1 C电流密度下，初始比容量由未掺杂时的125.3 mAh/g上升到164.6 mAh/g,达到理论容量的96.8%。经过100圈充放电循环后，仍保持83.1 mAh/g的高容量。在5 C大电流密度的充放电测试下，比容量也由未掺杂时的28.3 mAh/g上升到47.8 mAh/g。材料表现出了优异的电化学性能。     

核壳结构S/MnO_2复合材料对锂硫电池性能的影响

锂硫电池是下一代高能量密度二次电池的首选,但目前实际能量密度远未达到预期水平,构建高硫负载量下依旧能让锂、硫多相电化学反应高效进行的硫正极是关键之一。将纳米片状MnO_2包覆在纳米硫球外表面,制备S/MnO_2核壳结构复合材料,通过壳层MnO_2来抑制穿梭效应、促进电化学反应,以优化多孔硫正极中表观电化学反应过程,改善锂硫电池性能。实验结果表明,0.05 C倍率放电时,比容量达1 200 mAh/g以上,0.1 C倍率放电时,比容量也在800 mAh/g左右,循环100次比容量保持率75.1%,显然壳层结构确实有利于提高电池性能;进一步测试对比两种不同厚度、结构的S/MnO_2复合材料表明,具有较薄的MnO_2壳层结构的S/MnO_2-2复合材料表现出更优的循环、倍率性能,表明复合材料壳层厚度、结构以及复合材料组成的微观多孔结构对硫正极中表观电化学反应过程有较大影响,其详细机理尚需今后深入研究。     

改进的共沉淀-微波法合成正极材料LiFePO_4/C

采用改进的共沉淀-微波法,利用自制加料装甓合成了橄榄石型LiFePO_4/C复合正极材料.应用X射线衍射(XRD)、循环伏安(CV)以及恒电流充放电测试等方法对目标材料进行了结构表征和电化学性能测试.实验结果表明微波烧结8 min的样品具有单一的橄榄石型晶体结构和较好的电化学性能,0.2 C倍率下充放电测试表明,其首次放电比容量158.09 mAh/g,20次循环后,容量没有明显衰减.0.5、1、2C倍率下的平均放电容量分别为135.42、98.40、83.79 mAh/g,循环过程中样品表现出较好的循环稳定性.     

形貌对LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4正极材料性能影响研究

采用高温固相法通过不同混料介质与相应的干燥方法合成了形貌为球状和分散状的LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4。利用FE-SEM、XRD及充放电性能测试等手段对比了材料的形貌、物相和电化学行为。结果表明:分散状的材料由于一次粒子更小具有优良的电化学性能,0.2 C倍率下材料的首次放电比容量为135 mAh/g,12 C倍率下放电比容量为115 mAh/g。1C倍率充放电循环50次容量保持率为99.5%。     

LiFePO4/C正极材料的制备及性能表征

以LiH2PO4、Fe2O3及葡萄糖为原材料,采用高温高能球磨法(HTHEBM)制备了性能优良的碳包覆磷酸铁锂(LiFePO4/C)正极材料.在该法中,高能球磨将机械能转变为热能,有效降低了烧结温度且减少了烧结时间,在600℃下9 h烧结后获得纯相的LiFePO4/C正极材料.利用X射线衍射、扫描电镜、透射电镜、电化学性能测试等方法研究产物的结构、形貌及电化学性能.结果表明:所得LiFePO4/C材料为类球型橄榄石型结构,平均粒径为0.5μm;在0.1 C充放电倍率下,首次放电比容量为152.5 mAh·g-1;不同充放电倍率下,60次循环后放电比容量基本不变.与传统高温固相法及高温球磨法在相同条件下所制备的磷酸铁锂正极材料相比,本方法所得LiFePO4/C材料的性能明显较优.     

层状LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_(1.95)Y_(0.05)(Y=O,F,Cl,Br)正极材料的合成及高温电化学性能研究

采用溶胶-凝胶法合成层状LiNi1/3Co1/3Mn1/3O1.95Y0.05(Y=O,F,Cl,Br)正极材料,在850℃空气氛围下煅烧20h得到晶型较好的正极材料。以XRD、SEM和充放电测试等手段对材料的晶体结构、表观形貌和电化学性能进行表征。XRD显示F-和Cl-掺杂材料具有高度有序的二维层状结构;充放电测试表明,掺杂F-和Cl-的材料放电比容量、循环性能和倍率性能均优于未掺杂材料,特别是掺杂F-材料在55℃,电压范围为2.0～4.6V,0.15mA电流下首次放电比容量高达207.5mAh/g,且0.9mA电流下第60次循环的容量仍达到165.1mAh/g。掺杂Br-的材料结构稳定性、循环性能和放电比容量均比未掺杂材料差。     

碳@硒化钴/还原氧化石墨烯锂离子电池负极材料的制备及性能研究

以葡萄糖和石墨烯为碳源,通过简便的水热工艺成功制备了一系列具有多孔结构的C@CoSe/rGO复合材料。电化学测试结果表明,在200 mA/g电流密度下进行150圈循环测试后,C@CoSe/rGO-2复合材料的可逆比容量为751 mAh/g;在1 000 mA/g和2 000 mA/g大电流密度下进行150圈循环测试,其比容量仍可达525 mAh/g和285 mAh/g。该工作提供了一种简单的方法用于制备比容量高、倍率性能好且循环稳定的锂离子电池负极材料。     

锂离子电池正极材料LiFePO4的制备及电化学性能研究

以Li3PO4和Fe（3PO4）.28H2O为原料,采用固相法成功制备了锂离子电池正极材料LiFePO4,并讨论了Li3PO4用量对材料的影响。采用X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）和充放电测试等手段对最终产物的物相、形貌和电化学性能进行了表征。结果表明,按计量比制备的LiFePO4样品具有较好的电化学性能,以0.1、0.5、1和5 C（1C=150 mA/g）的倍率进行充放电,首次放电比容量分别为135.6、123.8、116.2和56.5 mAh/g。磷酸锂过量8%制备的样品具有较好的高倍率性能,5C时放电比容量为80.3 mAh/g;而磷酸锂过量30%的样品则具有很好的小倍率放电比容量,0.1C时放电比容量为151.1 mAh/g。     

用作锂电池负极材料的多孔生物质碳的合成及表征

以藕片为碳源制备生物质多孔碳用作锂电池负极材料,在不同电流密度下的倍率性能测试中,0.1 A/g电流密度下电池首次充放电容量最高可达500 mAh/g,经过60圈循环后电流密度再次恢复到0.1 A/g,生物质多孔碳放电比容量仍然高达500 mAh/g。在电流密度0.5 A/g下,比容量最高可达212 mAh/g左右,经过700次循环比容量仍可维持200 mAh/g,其放电容量保持率为99.4%,显示出材料良好的循环稳定性。说明该碳材料不仅具有较高的循环稳定性还具有较好的倍率性能。     

负极材料对磷酸铁锂电容电池性能的影响

文章将磷酸铁锂/活性炭复合材料(LAC)正极分别和四种负极材料(钛酸锂(LTO)、人造石墨(AG)、软炭(SC)、硬炭(HC))组装成软包试样后,通过循环伏安法和恒流充放电法测试了各个软包试样的电化学性能。软包LAC/SC表现出良好的电化学性能,在0.2 C下,比容量达到59.5 m Ah/g,且在100C下容量保持率为25.7%。同时软包LAC/SC表现出优异的大倍率循环寿命,5C下循环2000次之后,容量保持率为95.8%。     

水热法合成聚酰亚胺及其储镁性能研究

以1,4,5,8-萘四甲酸酐和对苯二胺为原料，使用水热法在200℃下反应5 h,制备了聚酰亚胺(PI);采用红外光谱法(FTIR)和X射线衍射法(XRD)对其结构进行了表征；同时，组装了以PI为负极、硫酸镁水溶液为电解液、活性炭为正极的电池体系，并测定了PI的储镁性能，充电时，镁离子与负极PI发生还原反应，硫酸根离子嵌入到正极活性炭颗粒中；放电过程相反。恒电流充放电测试表明，在50 mA/g的充放电电流下，PI在首次循环中的充电比容量为107.6 mAh/g,放电比容量为94.6 mAh/g,效率为87.91%;100次循环后，放电比容量降为66.2 mAh/g,库伦效率升高到97.65%。最后，采用循环伏安法CV、EIS对PI电化学性能进行测试，证明PI具有良好的储镁性能。     

氧化铟包覆镍锰酸锂正极材料的电化学性能研究

为改善镍锰酸锂的电化学性能,以硝酸铟(In(NO₃)₃·H₂O)为原料,通过高温固相法在镍锰酸锂电极材料表面包覆一层惰性氧化铟(In₂O₃),并研究不同In₂O₃包覆量对镍锰酸锂复合材料的电化学性能的影响。XRD测试结果显示,包覆氧化铟并不会改变正极材料LiNi_0.5Mn_1.5O₄自身结构。当包覆量为7%时,在0.1 mA的测试电流下首次放电比容量为134.21 mAh/g,明显高于未涂覆材料(115.65 mAh/g),100次循环后容量为128.4 mAh/g,容量保持率为95.67%;在0.5 mA的测试电流条件下,首次放电比容量为78.13 mAh/g, 100次循环后比容量为56.25 mAh/g,容量保持率为64.44%。In₂O₃包覆起到保护材料和促进离子传导的作用,可有效提高正极材料的电化学性能。     

纤维状Fe_2O_3/SnO_2复合电极材料的制备及性能研究

以乙酰丙酮铁和氯化亚锡为反应原料,以聚丙烯腈和N,N-二甲基甲酰胺混合液为溶剂,采用静电纺丝法制备纤维状Fe_2O_3/SnO_2复合电极材料。利用XRD和XPS对材料的晶型和元素组成进行分析,借助SEM和TEM对材料结构进行表征,结果显示制备材料直径为纳米级的纤维状结构;通过恒流充放电、循环伏安测试、交流阻抗测试等方法对材料进行电化学性能测试,结果表明Fe_2O_3/SnO_2复合材料较之纯的Fe_2O_3和SnO_2具有更好的电化学性能,且当Fe_2O_3和SnO_2质量比为2∶5时,Fe_2O_3/SnO_2复合电极材料循环充放电性能最好,以0.1 A/g电流密度在0.01～3 V循环100次后仍保持675.3 mAh/g的比容量。     

高温固相法合成Li_4Ti_5O_(12)及其电化学性能研究

以锐钛矿TiO_2和Li_2CO_3为原料,无水乙醇作为分散剂,采用高温固相法合成锂离子电池负极材料钛酸锂(Li_4Ti_5O_(12))。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、恒流充放电和电化学阻抗等方法对不同条件合成的材料结构、形貌及电化学性能进行表征。结果表明:最佳条件为煅烧温度750℃,煅烧时间16 h,可以制备出性能良好的纯相Li_4Ti_5O_(12)材料。在电压区间1~2.5 V范围内进行充放电,在0.5 C下,首次放电比容量为153.44 mAh/g,循环50次后,容量保持率为95.43%。在5 C大倍率下,放电比容量仍保持在108.64 mAh/g,材料表现出良好的循环性能和倍率性能。