磷铁钠矿型NaFePO4/C正极的制备及储钠性能

通过溶胶凝胶法制备了磷铁钠矿型NaFePO4/C钠离子电池正极材料,然后利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)以及X射线能量色散光谱(EDX)研究了磷铁钠矿型NaFePO4/C正极材料的微观结构及形貌;并进一步利用恒流充/放电及循环伏安(CV)技术测试了其电化学性能.结果表明:所制备的磷铁钠矿型NaFePO4/C正极在0.1 C时的首次放电比容量约为26.9 mAh/g,经过50次循环后,电极的容量保持率为98.6％,而且在1.0 C时的可逆放电比容量仍为15.5 mAh/g,表现了满意的充/放电循环稳定性和倍率性能,在对电池容量要求不高的应用场合中优势更加明显.     

高取向富锂正极材料的合成及电化学性能研究

以六亚甲基四胺（HMT）为导向剂,通过水热法,在不同温度下合成了六边形薄片状的高取向三元前驱体NixCoyMn1-x-y(OH)2,采用氯化钾与氯化钠的混合熔盐法对前驱体进行煅烧后得到高取向富锂正极材料。经X射线衍射、扫描电镜等表征,材料具有良好的层状结构,在(003)晶面具有很高的择优取向。电化学测试结果表明,在0.1C倍率下(20mA/g),材料的首次放电容量为282.5mAh/g;1C倍率下经30次循环放电容量从195.7 mAh/g降至178.8 mAh/g,容量保持率为91.4%;当倍率分别为2 C和5 C时,材料的放电容量分别为150.6 mAh/g和110.0 mAh/g。材料具有良好的循环稳定性和倍率性能。     

空气气氛中合成LiNi0.7Co0.3O2及其AA电池电化学性能

采用共沉淀法合成LiNi0.7Co0.3O2正极材料,采用X射线(XRD)和扫描电镜(SEM)表征不同温度下合成的材料,并研究了材料的电化学性能。结果表明:750℃空气气氛下合成的材料的结构较规整和有序度更好,电化学性能最好。4.2V首次放电比容量达到143 mAh/g,100次循环后仍保持在125.4 mAh/g,循环性能优良。     

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。     

层状LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2正极材料的Y_2O_3表面包覆

采用沉淀法对层状LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2正极材料进行Y_2O_3表面包覆,采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、电化学交流阻抗(EIS)及恒流充放电对所制备材料的结构、形貌及电化学性能进行表征。结果表明,Y_2O_3均匀包覆在LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2材料的表面,并没有改变材料的晶体结构,且Y_2O_3包覆的正极材料表现出良好的电化学性能。在2.5~4.5 V电压范围和20 mA/g电流密度下,包覆0.5%Y_2O_3材料的首次放电容量190.5 mAh/g,50次循环后,材料的容量保持率达到99.9%,而未包覆材料的首次放电容量略低(187.0 mAh/g),且容量衰减较快,50次循环后,材料的容量保持率仅有92.7%。此外,包覆0.5%Y_2O_3的材料在400 mA/g下放电容量仍有150 mAh/g,表现出优异的倍率性能。     

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。     

高倍率NCM613正极材料制备及性能研究

通过共沉淀法制备草酸盐前驱体，采用固相烧结法镍钴锰三元正极材料(NCM613)。采用X射线粉末衍射、扫描电子显微镜、电化学交流阻抗、恒流充放电等手段对不同氨水浓度所制备的NCM613材料结构和性能的影响。结果表明氨水浓度可以改变NCM613三元正极材料颗粒大小，从而影响循环寿命和倍率性能，氨水浓度为2%时制备的NCM613三元正极材料性能最好，在CR2032扣式电池中0.1 C倍率下首次放电容量为188.5 mAh/g,1 C倍率下充放电循环100周后容量保持率为76%。     

溶胶凝胶法制备LiNi0．03Mn1．97O4及其电化学性能

采用溶胶凝胶法合成锂离子电池正极材料LiNi0.03Mn1.97O4,使用X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）对合成材料的结构及物理性能进行了表征。将合成材料作为锂离子电池正极活性材料,考察烧结温度对其结构及电化学性能的影响。随着烧结温度的升高,尖晶石型结构越来越完整,初始放电比容量增大,但循环性能却逐渐变差。在750℃下烧结温度12h得到了性能较好的HNi0.03Mn1.97O4,首次放电比容量为118．7mA·h／g,50次循环后,其放电比容量仍保持在101．6mA·h／g,适合作为锂离子电池的正极材料。     

层状锂离子电池正极材料LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2的制备及性能

采用共沉淀法得到前驱体Ni0.8Co0.1Mn0.1(OH)2,利用前驱体与LiOH×H2O的高温固相反应得到高振实密度的锂离子电池层状正极材料LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2 (2.3~2.5 g/cm3). 初步探讨了合成条件对材料电化学性能的影响. 通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、热重-差热分析(TG/DTG)以及恒电流充放电测试对合成的样品进行了测试和表征. 结果表明,在750℃、氧气气氛下合成的材料具有较好的电化学性能. 通过XRD分析可知该材料为典型的六方晶系a-NaFeO2结构;SEM测试发现产物粒子是由500~800 nm的一次小晶粒堆积形成的二次类球形粒子. 电化学测试表明,其首次放电容量和库仑效率分别为168.6 mA×h/g和90.5%, 20次循环后容量为161.7 mA×h/g,保持率达到95.9%,是一种具有应用前景的新型锂离子电池正极材料.     

层状LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2正极材料的Y_2O_3表面包覆

采用沉淀法对层状LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2正极材料进行Y_2O_3表面包覆,采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、电化学交流阻抗(EIS)及恒流充放电对所制备材料的结构、形貌及电化学性能进行表征。结果表明,Y_2O_3均匀包覆在LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2材料的表面,并没有改变材料的晶体结构,且Y_2O_3包覆的正极材料表现出良好的电化学性能。在2.5⁴.5 V电压范围和20 mA/g电流密度下,包覆0.5%Y_2O_3材料的首次放电容量190.5 mAh/g,50次循环后,材料的容量保持率达到99.9%,而未包覆材料的首次放电容量略低(187.0 mAh/g),且容量衰减较快,50次循环后,材料的容量保持率仅有92.7%。此外,包覆0.5%Y_2O_3的材料在400 mA/g下放电容量仍有150 mAh/g,表现出优异的倍率性能。     

正极材料LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2的合成工艺优化及电化学性能

采用高温固相法合成锂离子电池富镍三元材料LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂,对其工艺条件进行优化,对产物进行X射线衍射（XRD（,扫描电镜（SEM（以及电化学性能分析。结果表明：在氧气气氛下,锂与金属元素摩尔比为1.05:1、烧结时间15 h、烧结温度750℃为最佳合成工艺条件。按最佳工艺合成的样品在1C首次放电容量高达174.9 mA·h·g^-1,50次循环后比容量为158.5 mA·h·g^-1,容量保持率为90.62%,表现出良好的循环稳定性。XRD和SEM表征表明,在氧气气氛下烧结的样品有良好的层状结构,阳离子混排程度小,具有较好的类球形,粒径均匀分布在10~20 μm。循环伏安（CV（和电化学阻抗（EIS（结果表明,工艺条件的优化有助于提高正极材料的电化学性能。     

铌掺杂锌离子电池正极材料的制备及电化学性能研究

以高锰酸钾和乙酸锰为原料,在利用液相共沉淀法合成二氧化锰的过程中加入草酸铌溶液来合成掺有Nb的二氧化锰。通过粉末X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)等手段对合成的二氧化锰进行表征,发现掺杂Nb能够使粉末颗粒的粒径变小,但不改变材料的结构。通过将粉末材料制成锌离子电池的正极材料并组装扣式电池进行电化学测试,发现掺杂Nb离子能够提高锌离子电池的容量,在1 A/g的电池密度下掺杂Nb离子的电池放电比容量最高达到165.3 mA·h/g,相同条件下未掺杂Nb的电池放电比容量最高为146.6 mA·h/g,并且掺杂后电池的倍率性能和循环稳定性都比较优异。     

Effect of micron sized particle on the electrochemical properties of nickel-rich LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2 cathode materials

Particle size plays an important role in the electrochemical properties of cathode materials for lithium-ion battery, and the sizes of cathode powders are often designed to specific scales to obtain desired rate capacity, cyclic stability, etc. Nano-sized or micron-sized primary/secondary particles were both reported to be helpful to heighten the electrochemical properties of the same material system. However, the relationship between particle size and electrochemical properties of Ni-rich LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂ (NCM-811) has not been discussed in detail. Here, we prepared the pristine NCM-811 powders with various micro-sized particles by using solid state reaction, and investigated the influence of particle size on the electrochemical properties of typical NCM-811 cathode material, to clarify the importance of size effect. The result indicates that pristine NCM-811 cathode powders with D₅₀ = 7.7 μm displayed the best initial discharge specific capacity (224.5 and 169.1 mA h/g at 1/20 C and 1 C rate, respectively) and retention capacity (71.0% at 1 C rate) after 100th cycling at room temperature. The mutual acting mechanism in terms of layered structure, cation mixing degree, polarization state, charge-transfer resistance, and the diffusion ability of lithium-ion was confirmed by XRD, XPS, CV and EIS analyses, respectively.     

Effects of Al2O3 and LiAlO2 Co-coating on electrochemical properties of LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2 cathode materials

Lithium-ion batteries are widely used in aerospace, power vehicles, portable electronic devices and other fields because of their environmental friendliness, rechargeable cycle and high energy density. The nickel-cobalt-manganese ternary materials with high nickel has high specific discharge capacity and is regarded as one of the most promising cathode materials. However, with the increase of the number of cycles, the cycle performance becomes worse and the specific capacity decays sharply. In this work, Al₂O₃ and LiAlO₂ were coated on the surface of NCM811 by combining ball milling mixing and solid-phase synthesis to prepare the AL-NCM811 cathode material. The coating thickness formed by Al₂O₃ and LiAlO₂ was 10–70 nm, which effectively improves the cycle stability and rate performance of NCM811 material. When charged and discharged at 0.1C, the first discharge specific capacity and capacity retention rate after 100 cycles of 0.5AL-NCM811 were 196.26 mAh/g and 96.47%, respectively, while those of NCM811 were only 193.78 mAh/g and 72.18%, respectively. When the current density was 5.0C, the discharge specific capacity of 0.5AL-NCM811(139.16 mAh/g) was 55.368 mAh/g higher than that of NCM811(83.80 mAh/g).     

Li_(1.02)Mn_(1.92)Al_(0.02)Cr_(0.02)Mg_(0.02)O_(4-x)F_x尖晶石正极材料的研究

采用溶胶-凝胶法合成了复合离子掺杂的尖晶石型锰酸锂Li1.02Mn1.92Al0.02Cr0.02Mg0.02O4-xFx(x=0,0.06)正极材料,并用XRD、CV、EIS和充放电测试等研究了其结构和电化学性能。结果表明,F与金属离子(Li、Al、Cr、Mg)的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和可逆性能;充放电测试结果表明,Li1.02Mn1.92Al0.02Cr0.02Mg0.02O3.94F0.06具有优越的循环性能,常温下,以1/3C充放电的首次放电容量及50个循环后的容量保持率分别为117.9 mAh/g,96.9%。     

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.     

Synergistic effect of bulk phase doping and layered-spinel structure formation on improving electrochemical performance of Li-Rich cathode material

In this study, La was doped into the lithium layer of Li-rich cathode material and formed a layered-spinel hetero-structure. The morphology, crystal structure, element valence and kinetics of lithium ion migration were studied by field emission scanning electron microscope (FESEM), X-ray diffraction (XRD), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and electrochemical impedance spectroscopy (EIS). The La doped lithium-rich cathode material exhibited similar initial discharge capacity of 262.8 mAh g^?1 at 0.1 C compared with the undoped material, but the discharge capacity retention rate can be obviously improved to 90% after 50 cycles at 1.0 C. Besides that, much better rate capability and Li⁺ diffusion coefficient were observed. The results revealed that La doping not only stabilized the material structure and reduced the Li/Ni mixing degree, but also induced the generation of spinel phase to provide three-dimensional diffusion channels for lithium ion migration. Moreover, the porous structure of the doped samples also contributed to the remarkable excellent electrochemical performance. All of these factors combined to significantly improve the electrochemical performance of the material.     

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。     

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。