玉米棒状LiFePO4正极材料的离子热法制备及性能

以自制离子液体为反应介质,FeSO4·7H2O、(NH4)2HPO4和LiOH·H2O为原料,采用离子热法制备了LiFePO4,并经过热处理覆炭制备出LiFePO4/C复合材料。利用X射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜表征了材料的结构和形貌,采用恒电流充放电测试其充放电性能。结果表明:常压低温下所制备的LiFePO4正极材料和经热处理制备的LiFePO4/C都具有橄榄石晶体结构,呈玉米棒状形貌,并表现出优良的充放电性能。室温下,0.1C倍率下LiFePO4和LiFePO4/C首次放电比容量分别为140.7 mA·h/g和162.5 mA·h/g。LiFePO4/C在0.1、1 C和5 C倍率下循环30次均无明显衰减。     

离子热法制备Li4Ti5O12负极材料及其电化学性能

以醇胺类离子液体二乙醇胺乙酸盐为反应介质,钛酸四丁酯与乙酸锂为原料,低温常压下合成前驱体,再在高温下制备Li4Ti5O12负极材料.用X射线衍射、扫描电子显微镜和恒电流充放电分别测定材料的结构、形貌以及材料的电化学性能.结果表明:在700℃烧结12h,所得样品具有300nm的粒径,并表现出优良的电化学性能,在0.1C倍率下放电容量为162.8 mA·h/g,20次循环后比电容量保持在150.3 mA.h/g.     

离子热法制备镍掺杂LiFePO4正极材料及其性能

以二乙醇胺乳酸盐为反应介质,采用离子热法在180℃制备LiFePO4和LiFe0.95Ni0.05PO4,利用蔗糖在650℃分解覆炭得到LiFe0.95Ni0.05PO4/C复合材料。结果表明:LiFePO4及其掺杂改性物均为橄榄石晶体结构,少量Ni的掺杂导致材料粒度和形貌变化,短轴尺寸约为300nm的棒状材料变为尺寸约为200nm的纺锤体状复合材料。恒电流充放电测试结果表明:在室温及0.1C倍率下,LiFePO4、LiFe0.95Ni0.05PO4和LiFe0.95Ni0.05PO4/C首次放电比容量分别为135.2、140.1mA h/g和165.4 mA h/g,LiFe0.95Ni0.05PO4/C在不同倍率下循环30次均无明显衰减。     

铬掺杂锰酸锂的正极材料离子热法制备及其性能

以乙醇胺醋酸盐作为反应介质,采用硫酸铬、一水氢氧化锂和新制备二氧化锰为原料,在常压低温下采用离子热法和后续高温处理,制备了正极材料LiMn2O4及其掺杂改性物LiCr0.1Mn1.9O4。分别对材料的形貌和电化学性能进行XRD、SEM和充放电测试。SEM测试结果表明：LiMn2O4和LiCr0.1Mn1.9O4均为棒状结构,集中呈现为长宽分别为1.2 μm、200 nm。充放电测试表明：金属铬的掺杂能有效提高材料的循环性能,在0.1 C倍率下,材料 LiCr0.1Mn1.9O4首次放电比容量为123.6 mA·h/g,经历前10个循环的容量少量衰减后,其后的50次循环中容量基本不变。     

吡咯量对原位聚合控制结晶法制备LiFePO4/C正极材料的影响

以原位聚合聚吡咯控制结晶法合成的介孔FePO4/PPy为前躯体制备了锂离子电池纳米LiFePO4/C正极材料.用X射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜以及充放电测试和交流阻抗等研究了吡咯用量对合成材料的结构、形貌和电化学性能的影响.结果表明:LiFePO4/C正极材料与FePO4/PPy前驱体有相似的形貌,吡咯的用量对材料的电化学性能影响较大,当吡咯的加入量为1.0mL时,材料粒径较小,分布均匀,电化学性能最优,在0.1C倍率下的放电比容量为149.0 mA·h/g,且循环过程中容量保持率高.     

改进固相法合成LiNixCoyMn1-x-yO2正极材料及性能研究

采用同相法制备正极材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2,用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)/透射电镜(TEM)分析材料的结构和形貌特征,用LAND电池测试系统测试材料的电化学性能(充放电容量和循环性能等).以LiOH·H2O,H2C2O4·2H2O,Ni(AC)2·4H2O,Co(AC)2·4H2O和Mn(AC)2·4H2O为原料,采用固相法在不同煅烧温度和煅烧时间下制备的层状正极材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2具有典型的α-NaFeO2型层状结构特征,晶型结构完整.电化学性能测试结果表明,在850℃下保温15 h合成的正极材料电化学性能最优,在电流密度为120 mA/g、充放电电压在2.75～4.5 V时,经30次循环后放电比容量为163.5 mA·h/g,容量保持率为94%;50次循环后为157.2 mA·h/g,容量保持率为90.8%.     

焙烧条件对Na3V2(PO4)3/C的制备及储锌性能影响

采用喷雾干燥法合成了Na₃V₂(PO₄)₃(NVP)前驱体,然后经过高温煅烧得到水系锌离子电池正极复合材料Na₃V₂(PO₄)₃/C(NVP/C),考察了煅烧温度和煅烧时间对NVP/C性能的影响。通过XRD、SEM和BET对样品结构和形貌进行了表征,通过循环伏安和充放电测试了样品的电化学性能。结果表明,不同煅烧温度和煅烧时间制备样品均为纯相的NVP/C,且并没有改变NVP/C的晶体结构;煅烧温度过高或煅烧时间过长会导致晶粒尺寸增大,性能迅速衰减。NVP/C制备最佳条件为煅烧温度700℃、煅烧时间8 h,在该条件下所制备的NVP/C(记为NVP/C-700-8)形貌更为规整,结晶性良好,具有较小的阻抗以及更好的离子扩散能力,进而表现出最佳的电化学性能。在0.1 A/g电流密度下表现出最佳的放电比容量(122.4 mA·h/g)。在1.0 A/g电流密度下经过200圈循环后放电比容量仍高达103.9 mA·h/g。     

Li_2FeSiO_4/C复合材料的制备及电化学性能

以CH3COOLi、FeC2O4、纳米SiO2为原料,葡萄糖为碳源,超导碳为微波耦合剂,采用微波加热法合成了Li2FeSiO4/C材料。考察了不同微波时间对材料室温下电化学性能的影响,并通过X射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜和X射线能谱对样品的晶型结构、表面形貌和组成进行表征分析。结果表明,微波合成法可以快速制备Li2FeSiO4/C材料,微波时间16min所得样品具有最好的电化学性能。室温下以C/16倍率进行充放电测试,放电容量为111.5mA·h/g;以0.2C进行充放电循环,首次放电容量为96.7mA·h/g,19次循环后容量仍有95.2mA·h/g。     

基于β-FeOOH纳米棒制备LiFePO_4/C和Fe_2O_3纳米电极材料及其电池性能

自制直径为90nm、长为500nm的β-FeOOH纳米棒为前驱物,通过碳热还原法和热分解法分别制备出形貌均匀、粒径为300nm的LiFePO4/C正极材料和粒径为100nm的Fe2O3负极材料,并研究它们对金属锂组成半电池和构造LiFePO4/C vs.Fe2O3全电池的电化学性能。结果表明：LiFePO4/C半电池在0.1C、0.5C、1.0C、5.0C、10.0C和15.0C（1C=170 mA g–1）倍率下放电比容量分别为158.8、153.2、144.3、126.8、111.0 mA h g–1和92.9mA h g–1。经过不同倍率循环后,返回0.1 C放电比容量为157.5mA h g–1,为初始0.1 C放电比容量的99.2%。Fe2O3半电池在50mA g–1电流密度下首次放电比容量为1655.5mA h g–1,循环50次后,仍保持460mA h g–1的放电比容量。LiFePO4/C vs.Fe2O3全电池在0.1 C倍率下,相对于LiFePO4活性物质,首次放电比容量为148.7mA h g–1;相对于Fe2O3活性物质,首次放电比容量为441.7mA h g–1。由LiFePO4/C纳米粒子作为正极材料、Fe2O3纳米粒子作为负极材料组成的全电池在0.1 C到2.0 C不同倍率下均表现出了良好的循环性能,且返回0.1 C后其放电比容量相对于初始0.1 C放电比容量无衰减。可见,以β-FeOOH纳米棒为前驱物控制制备的LiFePO4/C正极纳米材料和Fe2O3负极纳米材料可以有效地提升电池的性能。     

MnO_2改性Li_3V_2(PO_4)_3/C正极材料的电化学性能

通过改良的溶胶–凝胶法(pH=4)制备Li_3V_2(PO_4)_3/C正极材料,然后通过聚乙烯醇(PVA)辅助的悬浮液包覆法利用不同含量的无定形MnO_2对其进行包覆改性,MnO_2的包覆量分别为0%、2%、3%和4%(质量分数)。扫描电子显微镜显示添加适量MnO_2,样品的晶粒尺寸变小且形成片层状形貌。电化学测试表明,包覆MnO_2后的电极材料性能明显好于未包覆样品,且倍率越高,改善性能越明显,当引入3%的MnO_2,正极材料具有最佳的电化学性能。该样品在0.5C倍率下室温首次放电比容量为144.4 mA·h/g,在0.1~5.0 C倍率下进行60个循环后的放电比容量为94.7 mA·h/g(容量保留率56.7%),电荷转移电阻仅为18.9?。     

Directional assist (010) plane growth in LiMnPO4 prepared by solvothermal method with polyols to enhance electrochemical performance

Phosphate material LiMnPO_4 is popular for its high energy density(697 W·h·kg~(-1)) and safety. When LiMnPO_4 crystal grows, the potential barrier along b and c axis is strong, which makes the crystal grow along b axis to form a one-dimensional chain structure. However, the main migration channel of lithium ions in olivine structure is plane(0 1 0). By shortening the growth in the direction of b axis and enhancing the diffusion along the directions of a and c, two-dimensional nanosheets that are more conducive to the migration of lithium ions are formed. The dosage of polyols is the key factor guiding the dispersion of the crystals to the(0 1 0) plane. X-ray diffraction(XRD), Scanning electron microscopy(SEM), transmission electron microscopy(TEM) and other means are used to characterize the samples. After experiments, we found that when the ratio of polyol/water was 2:1, the morphology of the synthesized sample was 20–30 nm thick nanosheets, which had the best electrochemical performance. At 0.1 C, the discharge specific capacity reaches 148.9 m A·h·g~(-1), still reaches 144.3 mA·h·g~(-1) at the 50 th cycle. and there is still 112.5 m A·h·g~(-1) under high rate(5C). This is thanks to the good dispersion of the material in the direction of the crystal plane(0 1 0). This can solve the problem of low conductivity and ionic mobility of phosphate materials.     

球形LiMnPO4/C正极材料的喷雾干燥法制备及性能研究

以氢氧化锂、乙酸锰、磷酸二氢铵和聚乙二醇为原料,采用一次喷雾干燥法制备了球形LiMnPO₄/C正极材料,并研究了煅烧温度对球形LiMnPO₄/C样品形貌、结构和电化学性能的影响。通过X射线衍射（XRD）和场发射扫描电镜（SEM）对其进行了结构和形貌的表征。结果表明,经700 ℃焙烧的LiMnPO₄/C为橄榄石型结构,在SEM下呈规则的球形,由粒径约为50 nm的一维纳米颗粒堆积而成。该样品在室温0.1C倍率下首次放电比容量可达148 mA·h/g,循环80圈后的放电比容量依然在140 mA·h/g左右,容量保持率为94.6%。     

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。     

液相法合成高容量LiFePO4/C复合正极材料

采用液相共沉淀法合成了纯相橄榄石型LiFePO4和LiFePO4/C复合正极材料。利用原子吸收(AAS)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、振实密度测定等方法对其进行表征,并组装成电池研究其电化学性能。结果表明:LiFePO4和LiFePO4/C都具有单一的橄榄石型晶体结构,且前者的振实密度可达1.67 g/cm2,掺碳后制成的LiFePO4/C振实密度有所降低,但充放电平台非常平稳。与纯相LiFePO4相比,LiFePO4/C具有更高的放电比容量和循环性能,室温下以0.2 mA/cm2和0.4 mA/cm2电流密度充放电,首次放电比容量分别达到158.1 mA.h/g、150.0 mA.h/g。充放电循环20次后放电比容量仍分别保持在154.2 mA.h/g,137.2 mA.h/g。     

共生Li3PO4对LiFePO4电化学性能的影响

采用固相法制备出xLi3PO4/LiFePO4/C(x=0,0.025,0.05,0.10,0.15,0.20,0.50)复合锂离子电池阴极材料.电化学充放电测试显示,0.025Li3PO4/LiFePO4/C材料的性能优于同时制备的对比样品LiFePO4/C的.0.025Li3PO4/LiFePO4/C材料以0.1 ...     

干冷空气淬火制备钒酸锂材料性能研究

利用固相合成干冷空气淬火法,以碳酸锂和五氧化二钒作原料,在600 ℃下合成了钒酸锂（LiV₃O₈）正极材料。用X射线衍射（XRD）和扫描电镜（SEM）表征了钒酸锂材料的结构和形貌,结果表明产物结晶度较低,形貌均匀,尺寸较小。用充放电循环、循环伏安及电化学交流阻抗测试其电性能,结果表明样品有更多的锂离子嵌脱位置和更小的锂离子扩散电阻。在0.25 C充放电倍率下,其首次和30次循环的放电容量分别达到256 mA•h/g和189 mA•h/g,每次循环平均放电容量高出直接固相合成样品约40 mA•h/g 。该方法是提高钒酸锂材料性能的简便有效方法。     

焙烧温度对锰酸锂结构及电化学性能影响研究

采用高温固相法在不同温度下合成了正极材料锰酸锂。采用X 射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）和恒流充放电测试研究了不同温度下合成的锰酸锂样品的结构、形貌及电化学性能。结果表明：在850 ℃时合成的样品具有最佳的电化学性能,在0.1 C（1 C=148 mA·h/g）的充放电倍率下,首次放电比容量为120.7 mA·h/g,经过20次充放电循环后容量保持率为95.2%。     

离子液体作为电解液添加剂用于高压锂离子电池

合成了功能化离子液体1-丁基-3-甲基咪唑双（三氟甲磺酰）亚胺盐（BMIMTFSI）作为高压锂离子电池电解液添加剂,用于抑制有机溶剂的氧化,以提高碳酸酯类电解液的耐高压性。分别采用充放电测试、电化学交流阻抗（EIS）、循环伏安法（CV）和扫描电子显微镜（SEM）等研究了LiNi_0.5Mn_1.5O₄/Li电池的电化学行为和LiNi_0.5Mn_1.5O₄材料表面形貌。结果表明,当在电解液中添加20% （体积分数）BMIMTFSI时,LiNi_0.5Mn_1.5O₄/Li电池在室温、0.2C下的最高放电比容量是126.81 mA·h·g^-1,5C下的放电比容量为109.36 mA·h·g^-1,比在1 mol·L^-1 LiPF₆-EC/DMC电解液中的放电比容量提高了91.7%;且该电池在0.2C下循环50圈后的放电比容量保持率在95%左右,比用碳酸酯类电解液提高了近10%。SEM结果表明,在碳酸酯类电解液中加入BMIMTFSI后,LiNi_0.5Mn_1.5O₄电极表面附着了一层均匀且致密的固态电解质界面（SEI）膜。