Sol-gel法合成Li3V2(PO4)3及其性能研究

利用LiOH.H2O,NH4H2PO4,V2O5,H2O2和柠檬酸作为原材料,通过sol-gel(溶胶-凝胶)法合成了锂离子电池正极材料Li3V2(PO4)3。研究了预烧、不同合成温度、柠檬酸用量对产物结构、电化学性能的影响。结果表明,在预烧条件下,合成温度为700℃,柠檬酸用量为nV∶n柠檬酸=2∶2时,材料具有比较好的性能。充放电电压范围控制在2.7~4.5 V,在0.05 C倍率下,其首次放电比容量高达148mAh/g,0.1 C倍率下循环,首次放电比容量为138 mAh/g,20次循环后放电比容量为130 mAh/g。     

尖晶石LiMn2O4高温循环性能的改善

采用高温固相法合成尖晶石LiMn2O4,从掺杂Al3+稳定晶体结构和包覆抑制锰的溶解两方面来改善尖晶石LiMn2O4的高温电化学性能。实验表明,改善后的正极材料在高温50℃且0.5 C(C=120 mAh/g)下的首次放电比容量为93.3 mAh/g,循环50次后的放电比容量为82.8 mAh/g,比空白样品提高34.1 mAh/g,容量保持率达到88.7%,比空白样品提高39.8%。     

烧结温度对LiNi0.7Co0.1Mn0.2O2三元正极材料结构和电化学性能的影响

将通过化学共沉淀法合成的Ni_(0.7)Co_(0.1)Mn_(0.2)(OH)_2三元前驱体与锂源LiOH·H_2O混合均匀,用高温固相反应法合成LiNi_(0.7)Co_(0.1)Mn_(0.2)O_2三元正极材料。采用XRD、SEM、恒电流充放电电池测试系统和电化学工作站对高温烧结合成的三元正极材料的晶体结构、颗粒形貌和电化学性能进行研究。结果表明,在850℃下高温煅烧合成的LiNi0.7Co0.1Mn0.2O2材料具有最优的组织结构、微观形貌和电化学性能。0.2 C倍率下首次放电比容量达到191.5 mAh/g,1.0 C倍率下循环50圈后的放电比容量为178.3 mAh/g,容量保持率达96.5%。     

金属离子掺杂对LiFePO_4结构和性能的影响

通过高温固相法,以金属氧化物(TiO2,V2O5,Nb2O5)作前驱体,合成了不同金属离子掺杂的LiFePO4/C复合材料。对以LiFePO4/C为正极的电池进行(XRD)、循环伏安和恒流充放电测试。结果表明,LiNb0.05Fe0.95PO4/C的电化学性能最好,0.05 C倍率下首次放电比容量达到154 mAh/g,即使在1 C倍率下放电,经过60次循环依然能保持在117 mAh/g左右。Fe位掺杂的效果与掺杂离子的半径、价态有密切关系,半径与Fe离子接近、价态高的离子对提高LiFePO4的电化学性能有利。     

以Fe2O3为铁源制备LiFePO4/C及其电化学性能

以Fe2O3和LiH2PO4为原料,聚丙烯为还原剂和碳源,采用一步固相法制备了LiFePO4/C复合正极材料,研究了不同温度对合成材料电化学性能的影响。利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等测试手段对合成材料进行了表征,通过恒电流充放电测试研究了材料的电化学性能。结果表明:于700℃下制备的LiFePO4/C复合材料在0.1、1、5C倍率下的首次放电比容量分别为160.4、143.0、108.3 mAh/g。在1 C和5 C经100次循环后,放电比容量分别为138.5 mAh/g和100.2 mAh/g,表现出良好的高倍率循环性能。     

高镍三元正极材料LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2的合成与电化学性能研究

采用高温固相法在不同条件下合成了一系列球形LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2正极材料,并通过XRD、SEM、TEM、EDS等表征手段对其物相结构、形貌以及电化学性能进行了研究.结果表明,Li/Me(摩尔比)为1.07时合成的正极材料结晶良好,结构稳定,以0.2 C倍率在2.8～4.3 V电压范围内的首次放电比容量为200.4 mAh/g,首次充放电效率为86.7％,1 C放电比容量为189.5 mAh/g,50次循环之后的放电比容量为178.3 mAh/g,此时容量保持率高达94.1％.继续循环至100次比容量还有145.7 mAh/g,容量保持率为76.9％.     

高电压正极材料LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4的制备及其倍率性能

采用溶胶凝胶法制备尖晶石型高电压正极材料LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4,并掺杂F-与之对比。分别采用X射线衍射仪、电子扫描显微镜、热重分析仪、电化学工作站和充放电测试仪对合成材料的物相、形貌和电化学性能进行表征。结果表明,0.5C倍率下LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4首次放电比容量高达141.6 mAh/g,接近于理论比容量146.7 mAh/g。提高倍率40次循环后,5C比容量仍有111.8 mAh/g,而F-掺杂样品仅有92 mAh/g。然后从5C返回到1C,比容量为129.9 mAh/g,与1C初始容量相比,容量保持率高达96.4%,LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4显示出更加优异的倍率循环性能。     

不同方法合成LiVPO4F/C的电化学性能研究

以葡萄糖、NH4H2PO4、V2O5和LiF为原料,分别通过液相法和固相法合成了锂离子电池正极材料LiVPO4F/C复合材料,并通过X-射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)及电化学测试技术对复合材料的结构、形貌及电化学性能进行了表征。结果表明,两种方法所合成复合材料均由三斜结构的LiVPO4F与碳组成;液相法所合成的材料首次放电比容量分别为133.7(0.2 C)、124.9 mAh/g(0.5 C)和118.7 mAh/g(1 C),明显高于相同测试条件下固相法所合成材料的首次放电比容量[131.2(0.2 C)、121.4 mAh/g(0.5 C)和104.9 mAh/g(1 C)],并且液相法合成的复合材料循环性能优于固相法合成的复合材料;液相法合成的LiVPO4F/C复合材料具有良好的循环性能和倍率性能,其2 C和5 C的放电比容量分别高达114 mAh/g和98 mAh/g,循环50次后,容量损失率均小于1%。     

LiFe1-x MnxPO4正极材料的合成及结构与性能

采用高温固相法、优化操作后合成出LiFe1!xMnxPO4复合正极材料,利用X射线衍射(XRD)分析其结构,扫描电镜(SEM)观察其形貌,恒电流法测定其电化学性能。研究结果表明:合成所得LiFe1!xMnxPO4材料为单一橄榄石型晶体结构,晶型完整、杂相少;对比室温下不同倍率充放电结果发现,LiFe0.8Mn0.2PO4具有较好的电化学性能,在0.5C倍率下首次放电比容量达到134.7mAh/g,循环30次后比容量为127.3mAh/g,循环可逆性能良好。     

TiO_2包覆的尖晶石LiMn_2O_4的电化学性能

用超声波振荡法,将粒径约为20 nm、用溶胶-凝胶法合成的TiO2颗粒包覆在流变相法合成的LiMn2O4表面,再在600 ℃下处理2 h,得到TiO2包覆的尖晶石LiMn2O4.在3.0～4.4 V,产物以1.0 C充放电的首次放电比容量为121.7 mAh/g,第100次循环的放电比容量为108.3 mAh/g;以0.5 C充放电的首次放电比容量为126.7 mAh/g,第200次循环的容量保持率为86.0%.