锂离子蓄电池正极材料Li_(1+δ)M_xV_(3-x)O_8的合成与电化学性能研究

锂钒氧化物Li1+δV3O8具有比容量高、循环寿命长、价格低等优点,因此它是一种非常有应用前景的锂离子蓄电池正极材料。作者采用传统的高温固相反应法合成了Ti、Fe、Ni、Co4种过渡金属元素部分取代Li1+δV3O8中钒的掺杂产物Li1+δMxV3-xO8,研究了不同掺杂元素及其掺杂量对材料电化学性能的影响。结果表明,掺杂Ti元素且掺杂量x≤0.1时,掺杂对材料的性能有一定的改善。掺杂没有提高其放电电压平台,降低了其比容量。但掺杂对其循环性能没有明显影响。综合考虑电化学性能,掺杂少量Ti比较适宜。     

锂离子蓄电池正极材料Li1+δMxV3-xO8 的合成与电化学性能研究

锂钒氧化物Li1 δV3O8具有比容量高、循环寿命长、价格低等优点,因此它是一种非常有应用前景的锂离子蓄电池正极材料。作者采用传统的高温固相反应法合成了Ti、Fe、Ni、Co4种过渡金属元素部分取代Li1 δV3O8中钒的掺杂产物Li1 δMxV3-xO8,研究了不同掺杂元素及其掺杂量对材料电化学性能的影响。结果表明,掺杂Ti元素且掺杂量X≤0．1时,掺杂对材料的性能有一定的改善。掺杂没有提高其放电电压平台,降低了其比容量。但掺杂对其循环性能没有明显影响。综合考虑电化学性能。掺杂少量Ti比较适宜。     

5V锂离子电池正极材料LiNi0.5Mn1.5O4的研究进展

用3 d过渡金属元素部分取代锂离子正极材料的尖晶石型锂锰氧化物中的Mn,可使电极获得接近5V的电压平台,5V电池的好处是可以获得高的功率密度。本文综述了近年来制备5V正极材料LiNi0.5Mn1.5O4的方法以及通过这些方法制备出的材料的电化学性能的优劣性。     

高镍三元正极材料镍钴铝的掺杂改性研究进展

高镍三元正极材料镍钴铝（NCA）因具有较高的能量密度及工作电压、成本低、环境友好等优点极有可能成为下一代广泛应用的锂离子电池正极材料之一。然而镍含量的提高导致材料结构不稳定、循环性能和倍率性能降低,限制了其进一步发展。主要从锂位、过渡金属位、氧位掺杂及复合共掺杂4个方面综述了不同位置离子掺杂的改性机理。大量研究结果表明,通过复合共掺杂方式进行改性,能够结合单离子掺杂的优点有效提升镍钴铝正极材料的电化学性能。     

过渡金属氧化物对Sm掺杂氧化铈材料烧结行为及性能的影响

本文研究了掺杂过渡金属氧化物(NiO、CuO、V_2O_5、MnO)对Ce_(0.8)Sm_(0.2)O_(1.9)(SDC)材料烧结行为、力学和热学性能的影响。结果表明:掺杂过渡金属离子可以在不同程度上促进SDC电解质材料的烧结,提高SDC电解质材料力学性能,但对材料热膨胀系数的影响相对较小。其中,NiO、CuO对SDC材料烧结行为和力学性能的影响较为显著。     

锂离子电池正极材料LiFePO4的改性研究进展

橄榄石型结构的磷酸亚铁锂( LiFePO4)作为备受关注的锂离子电池正极材料,可望成为新一代首选的可代替钴酸锂的锂离子二次电池正极材料.详细地叙述了近年来国内外对LiFePO4改性所做的研究,着重介绍了导电剂掺杂包覆、金属离子掺杂和合成方法对LiFePO4电化学性能的影响,以及这些改性方法存在的问题.     

溶胶-凝胶法制备二氧化钛纳米粉体及掺杂对二氧化钛光吸收的影响

二氧化钛是一种廉价的半导体材料,具有较好的光催化性能,在环境治理、抗菌杀菌以及太阳能电池方面具有重要作用。本文以钛酸四丁酯为原料,采用溶胶-凝胶法制备了二氧化钛粉体,并且探讨了煅烧温度对二氧化钛粉体粒径、晶型的影响。通过粒度分析、XRD分析、扫描电镜分析研究了二氧化钛粒径随煅烧温度的变化规律。同时探讨了掺杂过渡金属离子V5+和稀土金属离子Ce3+对TiO2材料光吸收效率的影响。     

过渡金属离子对Ce_(0.8)Sm_(0.2)O_(1.9)电解质离子导电性的影响

本文研究了掺杂过渡金属离子(Ni~(2+)、Cu~(2+)、V~(5+)、Mn~(2+))对Ce_(0.8)Sm_(0.2)O_(1.9)(SDC)材料离子导电性的影响。用电化学阻抗谱、SEM、XEDS等检测手段对样品的离子导电性、显微结构和微区元素进行了检测分析,并对影响机理进行了探讨。结果表明:掺杂过渡金属离子对SDC电解质材料的离子电导率有不同程度的影响,且主要是对晶界离子电导率产生较为显著的影响。Ni、Cu对SDC晶界离子电导率的提高相对较为显著,从而导致其对宏观离子电导率的提高也较为显著;其它过渡金属离子和铝离子对SDC电解质晶界离子电导率提高作用相对较小,故而对其宏观离子电导率的提高作用也较小。     

共沉淀法制备锂离子电池正极材料LiFePO_4的研究进展

LiFePO4是一种很有潜力的锂离子电池正极材料。本文介绍了LiFePO4材料的共沉淀制备方法,利用碳包裹和金属离子掺杂两种改性方法可以提高LiFePO4材料的电化学性能,指出了LiFePO4材料改性的方向。     

过渡族金属离子掺杂改性纳米二氧化钛光催化性能研究进展

随着环境污染的日益加剧,光催化技术可利用自然光降解大气或水体中的污染物,是解决环境污染问题最有效的手段之一。二氧化钛(TiO_2)因具有光催化活性高、稳定性好及无毒等优点,应用前景较好;但TiO_2的带隙过宽且光生电子与空穴易复合,在光催化领域的应用受到限制。对TiO_2进行掺杂改性并开发具有特殊结构的材料是目前光催化研究的热点。综述了近年来国内外在过渡族金属离子掺杂改性纳米二氧化钛光催化性能方面的研究进展,分析和比较了不同类型过渡族金属离子掺杂对TiO_2晶体结构及光催化性能的影响,并对其作用机理进行了讨论,评价了影响掺杂纳米TiO_2光催化性能的关键因素,同时针对过渡族金属离子掺杂改性存在的问题提出了建议,为纳米TiO_2光催化技术的发展提供参考。     

固相法合成高电压正极材料镍铬锰酸锂

5 V尖晶石型LiNi_0.5Mn_1.5O₄以其高能量密度、价格低廉、无环境污染等特点被视为最具发展潜力的锂离子电池正极材料之一。分别采用蔗糖、葡萄糖、柠檬酸3种不同碳源,通过固相混合、掺铬、球磨、高温煅烧制备出镍铬锰酸锂。通过XRD、SEM、粒度测量和电池充放电性能测试,对样品的结构、形貌、粒径、粒径分布及电性能等进行了分析。结果表明,加柠檬酸可制得粒径更细、粒径分布更窄的亚微米级的尖晶石型LiCr_0.2Ni_0.4Mn_1.4O₄,且其具有更好的电化学性能,在3.4～5.2 V、1 C下放电比容量可达149 mA·h/g,循环100次后容量保持率为98.0%。     

锂离子电池正极材料LiNi0.8M0.2O2的制备

在增加氧气压力的条件下，采用固相反应制得一系列掺杂不同元素M的锂离子电池正极材料LiNi0.8M0.2O2. 研究发现，掺杂Al, Mn, Ti可以改善材料的耐过充性和循环性能，在充电电压为4.2~4.8 V的范围内循环3次，材料的放电容量没有显著的改变. X射线衍射和扫描电镜分析表明，掺杂Al, Mn, Ti提高了镍酸锂材料的六方菱型结构的有序性，维持了在充放电过程中的层状结构的稳定性. 其它掺杂元素降低了材料结构的有序性，影响了其电化学性能. 说明形成完整的晶体结构是掺杂元素的选择依据.     

铋离子掺杂固体氧化物燃料电池阴极材料的研究进展

固体氧化物燃料电池(SOFC)是一种可以将燃料中的化学能直接转化为电能的发电装置,具有燃料选择灵活、效率高、环境友好等优点。基于SOFC运行成本和长期稳定性的要求,降低工作温度已成为当前研究的热点。传统阴极较低的催化活性制约了SOFC的技术发展,因此开发具有良好催化性能的阴极材料至关重要。大量的研究表明,铋离子的掺杂能够有效提高材料的电导率和氧催化活性。从铋离子掺杂的角度出发,综述了铋离子掺杂对阴极材料的制备、结构、电导率和电化学性能的影响,并对掺铋SOFC阴极材料未来的发展趋势进行了展望。     

汽车锂电池正极材料的制备与性能研究

研究了钼掺杂对汽车锂电池正极材料[Mn_0.58Ni_0.18Co_0.14]_0.8-xMo_x（OH）₂物相组成、微结构和电化学性能的影响。结果表明,x=0.005的正极材料由于具有最强的超晶格结构稳定性而表现出最强的超晶格衍射峰,而x=0.01和x=0.02的正极材料中钼酸锂杂相峰的存在会一定程度上破坏超晶格结构;不同钼掺杂的正极材料的颗粒粒径会随着Mo含量增加而不断增大;钼掺杂可以提升正极材料的锂离子键入能力而消除非晶态碳酸锂薄层的影响,但是过量钼掺杂会形成钼酸锂化合物;x=0.005的正极材料的放电比容量最高、传荷阻抗最小,充放电过程中锂离子更容易嵌入脱出,从而具有较高的高倍率放电性能,这主要与此时颗粒粒径较小以及形成了纯层状结构有助于增强锂离子导电性和动力学反应速度有关。     

硼高效掺杂LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2正极材料及其性能提升机制

高键能异质原子的高效掺杂是稳定高电压LiNi_0.5Co_0.2Mn_0.3O₂（NCM）三元正极材料并提升其电化学性能的有效策略。借助含硼前体在二次颗粒表面富集及随后高温煅烧强化B³⁺体相扩散的策略,构建了硼离子高效掺杂NCM正极材料（NCM-B）。引入B—O键（键能：809 kJ·mol^-1）抑制了电化学反应过程中晶格氧析出,进而稳定材料的氧离子框架;此外,表面残余的高锂离子导体Li₂O-B₂O₃包覆层可以在一定程度上稳定电极-电解液界面。与改性前NCM相比,改性后的NCM-B正极材料在3.0~4.5 V电压区间的可逆比电容量可以达到193.7 mA·h·g^-1,在10 C大功率下,比电容量仍保持120 mA·h·g^-1（NCM仅为78.2 mA·h·g^-1）。1 C下连续循环100圈后,比电容量保持率从73%提升到90%。表面富集和扩散强化的思想也有望实现其他正极材料的高效掺杂。     

镍锰酸锂正极材料及其适配性电解液研究最新进展

随着新能源汽车产业的蓬勃发展,对高能量密度动力电池的需求日益迫切。开发高电压正极材料及其适配性电解液,成为下一代高能量密度动力电池的主要研究方向。镍锰酸锂（LiNi_0.5Mn_1.5O₄）材料以其高电压（4.7 V,vs.Li/Li ⁺）、高能量密度（达650 W·h/kg）、资源丰富且价格低廉而受到广泛关注。然而,镍锰酸锂材料在长期的充放电循环过程中,锰从电极材料中溶解,破坏了电极材料的结构,导致电池性能恶化。介绍了镍锰酸锂正极材料及其适配性电解液研究最新进展。指出离子掺杂、表面包覆、复合方法是改善镍锰酸锂电化学性能的有效途径。同时,通过引入成膜添加剂、改变锂盐的种类及浓度、调整主溶剂的种类及比例等方法,可以提高电解液的耐高压性能,提高镍锰酸锂电极与电解液的界面稳定性,也是提升镍锰酸锂电池性能的重要方法。最后提出,适用于锂离子电池的5 V高电压电解液的研发相对滞后,其是制约高电压电池体系应用的主要问题。     

磷酸钒锂正极材料掺杂改性研究进展

面对日趋严重的能源问题和环境问题，迫切需要寻找新的清洁能源以解决传统清洁能源(太阳能、潮汐能、风能等)转换效率低、能量储存难度大等问题。锂离子电池因绿色环保、安全性能好、放电容量高、循环寿命长、便于携带等优点受到研究者青睐，其中Li3V2(PO4)3 (LVP)锂离子电池因其较高的放电比容量和电压平台、良好的安全性能、便携性、环保型、低成本等优点成为备受关注的锂离子电池正极材料之一。由于LVP自身结构的缺陷，导致其离子导电率和电子导电率较低，不利于发挥其理论容量高、倍率性能优等特点。目前多数关于锂离子电池正极材料LVP的改性研究中，离子掺杂是最有效的方法之一。离子掺杂一方面可以优化材料的晶格参数，提高充放电过程中晶体结构的稳定性，改善其循环寿命；另一方面有助于增大晶格间隙，扩大离子的扩散通道，从而有利于提高离子扩散系数，改善电极材料的离子导电率。在目前的研究中，LVP的离子掺杂方法主要包括锂位掺杂、钒位掺杂、阴离子掺杂和多位掺杂四种，其中钒位掺杂包括钒位单掺杂和共掺杂。本工作阐述了近年来LVP离子掺杂改性的研究进展，并对该材料未来的发展趋势进行了展望。     

新一代储能钠离子电池正极材料的改性研究进展

近年来，原料广泛、成本低廉的钠离子电池被公认为新一代综合效能优异的储能电池系统，但较低的能量密度和有限的循环寿命仍然是阻碍其商业化应用的主要挑战。借鉴锂离子电池的开发经验，合理的改性工艺已被证实可以明显提高钠离子电池的电化学性能，尤其是在已建立的正极体系中。本文分析了过渡金属氧化物、聚阴离子化合物、普鲁士蓝类化合物以及有机化合物等钠离子电池正极材料的结构、性能特点，并系统综述了粒径纳米化、表面包覆、元素掺杂等多类改性方法的最新研究成果。未来的研发和设计中，改进合成工艺控制粒径、拓宽包覆物质种类、梯度掺杂协同元素以及寻找不同结构特征的钠离子电池正极材料是研究重点。     

5VLiNi0．5Mn1．5O4正极材料掺杂Rh离子改性研究

采用固相烧结法成功合成了Rh掺杂的LiNi0．5Mnl．504正极材料。通过XRD测试和充放电测试表征了材料的晶体结构和电化学性能。结果表明Rh掺杂可以有效提高LiNi05Mnl504在大电流密度（5c和10c）条件下的放电电量,并可以显著改善IOC充放电条件下的循环性能。