PAA络合法制备LiMn_2O_4粉体及其电化学性能

采用络合法并结合热处理工艺制备LiMn2O4粉体,考察了热处理温度对LiMn2O4粉体结构、形貌及电化学性能的影响。结果表明:以聚丙烯酸(PAA)、硝酸锂和硝酸锰为原料,在一定温度下合成了稳定的溶胶和凝胶,在不同的煅烧温度下制得了LiMn2O4粉体。随着煅烧温度的升高,粉体颗粒逐渐增大,晶型趋于完整。700℃下煅烧10 h制得的LiMn2O4颗粒大小均匀,晶型完整且没有明显团聚现象。0.1 C倍率首次放电比容量达到118 mA·h/g,经80次循环后仍能达到112 mA·h/g,容量保持率高达95%,表现出良好的循环稳定性。     

Fe掺杂LiMnPO_4/C的制备和电化学性能

以酚醛树脂作为还原剂和碳源,采用固相法在Li Mn PO4晶格中引入铁离子制备了Li Fe_xMn_(1-x)PO_4/C复合材料。考察了掺铁量、煅烧温度和煅烧时间对材料电化学性能的影响。结果表明,制备的Li Fe_xMn_(1-x)PO_4/C为纯度较高的橄榄石型相,具有类球形形貌,颗粒尺寸300~500 nm,且分布均匀。循环充放电测试结果表明,随着掺铁量的增加,Fe~(2+)/Fe~(3+)和Mn~(3+)/Mn~(2+)氧化还原电位处的平台容量分别相应地升高和下降。其中600℃煅烧10 h制得的Li Fe0.5Mn0.5PO4/C样品具有较好的电化学性能:0.1 C倍率首次放电容量为147.3 m Ah/g;2 C倍率循环100次后,放电容量从115.2 m Ah/g降至112.7 m Ah/g,容量保持率为97.8%;10 C倍率循环200次后,容量保持率仍有89.6%。     

Zn掺杂对LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2结构与电化学性能的影响

用溶胶凝胶法制备了Li Ni1/3Co1/3-x Mn1/3Znx O2(x=0,1/24,2/24,4/24)锂离子电池正极材料。由X射线衍射和扫描电镜对其分析结果表明,Zn掺杂不改变Li Ni1/3Co1/3Mn1/3O2的α-Na Fe O2层状结构,当掺杂量达到4/24时,杂相产生。电化学研究表明,当Zn掺杂量为2/24时,Li Ni1/3Co1/3Mn1/3O2首次放电容量由未掺杂的169.2 m Ah·g-1降低为160.1m Ah·g-1,但循环性能明显提高,30次循环后的容量保持率由未掺杂的89.2%升至97%。并且在20、40、60和80 m A·g-1不同的电流密度下继续循环20次后,当再次恢复到20 m A·g-1的电流密度时,放电容量可恢复到150.3 m Ah·g-1。     

定-转子反应器制备LiFe_(1-x)M_xPO_4(M=Mn,Ni)粉体及其电性能研究

采用具有高效传质和微观混合性能的定-转子反应器制备了Li Fe_(1-x )Mn_(x )PO_4(x=0.0,0.1,0.2,0.3)和Li Fe_(1-x )Ni_(x )PO_4(x=0.00,0.03,0.05,0.07)粉体,分别用作正极材料制成电池后,采用电池测试系统测定了电池的电化学性能随温度的变化规律。结果表明,粉体颗粒呈类球形,尺寸分布均匀,粒径范围为5~10μm,Mn和Ni的掺杂没有改变粉体的晶体结构。以Li Fe_(0.8)Mn_(0.2)PO_4和Li Fe_(0.95)Ni_(0.05)PO_4 2种组成的粉体性能最好,在倍率0.1 C下,所得电池的首次充放电比容量在室温和50℃时,分别为153.2和155.7 m Ah/g,及156.4和160.4 m Ah/g;100次充放电循环后电池的容量保持率分别为95.4%和96.5%,及93.8%和95.0%。借助具有过程强化作用的定-转子反应器制备的Mn和Ni掺杂Li Fe PO_4正极材料的电性能得到显著提高,原因是定-转子反应器一方面可以制备颗粒尺寸均匀的粉体,另一方面又可使掺杂的Mn和Ni在粉体颗粒中均匀分布,两者同时提高了电池中Li~+的扩散速率,进而提高了锂离子电池的电化学性能和高温电性能。     

溶胶-凝胶法制备LiFePO4粉体及其电化学性能研究

通过溶胶-凝胶法并结合热处理工艺制备LiFePO4粉体,采用XRD、SEM及恒电流充放电技术等方法,研究了煅烧时间对LiFePO4粉体结构、形貌及电化学性能的影响.结果表明:以聚丙烯酸(PAA)、硝酸铁、硝酸锂和磷酸二氢铵为原料,在一定温度下合成了稳定的溶胶和凝胶,经650℃煅烧得到LiFePO4粉体.随着煅烧时间的延长,粉体颗粒逐渐增大,晶型趋于完整;煅烧16h获得的LiFePO4颗粒大小均匀,晶型完整且没有明显团聚现象.1C倍率下首次放比电容量达到140 mAh/g,经100次循环后仍高于130 mAh/g,容量保持率高达93％,表现出良好的充放电稳定性.     

AlF_3包覆锂离子电池正极材料Li_(1.2)(Mn_(0.54)Ni_(0.16)Co_(0.08))O_2的制备、表征及电化学性能(英文)

采用溶胶-凝胶法合成锂离子电池正极材料Li1.2(Mn0.54Ni0.16Co0.08)O2,并用Al F3对这种材料进行表面包覆改性。采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、高分辨率透射电子显微镜(HRTEM)等表征材料的结构和形貌。结果表明,合成的Li1.2(Mn0.54Ni0.16Co0.08)O2具有典型的层状α-Na Fe O2结构,AlF3均匀包覆在Li1.2(Mn0.54Ni0.16Co0.08)O2材料表面,包覆层厚度为5~7 nm。电化学测试表明,包覆Al F3后材料的电化学性能得到提高,在1C倍率下,包覆的AlF3材料的首次放电容量为208.2 m A·h/g,50次循环后容量保持率为72.4%,而未包覆AlF3的材料的首次放电容量和容量保持率分别为191.7 m A·h/g和51.6%。     

MnO_2制备尖晶石LiMn_2O_4及其电化学性能研究

前驱体Mn O_2的性质对产物锰酸锂性能影响显著。采用液相沉淀法制备不同性质birnessite型层状Mn O_2,研究发现,以中性条件制得的Mn O_2为前驱体,最终产物中存在Mn O_2杂相且无表面碳包覆,而以酸性条件制得的Mn O_2为前驱体可以得到碳包覆的纯相尖晶石Li Mn_2O_4。后者在0.2 C的充放电倍率下,首次放电比容量为129.7 m Ah/g,远高于前者的58.5 m Ah/g;在30 C的大倍率下,容量高达117.8 m Ah/g,经1500次循环后容量保持率约为92%。因此,将液相沉淀法条件优化为酸性得到的Li Mn_2O_4产物表现出优异的大倍率性能和循环稳定性,具有市场应用前景。     

正极材料Li（Ni1／3Co1／3-xMn1／3）MxO2（M=Ti，Mg）的合成及性能

采用草酸盐前驱体合成Ti4+、Mg2+掺杂正极材料Li(Ni1/3Co1/3-xMn1/3)MxO2(M=Ti, Mg).利用XRD和SEM对其结构和形貌进行表征,并采用循环伏安、交流阻抗、恒流/恒压充放电测试其电化学性能.结果表明:Ti4+、Mg2+掺杂后晶胞体积增大,大倍率充放电时LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的电化学反应阻抗Rct降低,其大倍率充放电性能得到改善,Ti4+掺杂效果更好;当掺杂量x＝0.025时,材料晶型完整,具有单一的a-NaFeO2层状结构;1C倍率时Li(Ni1/3Co1/3-0.025Mn1/3)Ti0.025O2的第二循环放电容量为143.2 mA-h/g,2C时为128.0 mA-h/g,经100次循环后容量分别为132.5和115.8 mA-h/g,容量保持率为92.53%和90.47%.     

二步煅烧法合成Li4Ti5O12材料的性能

采用超声活化对原材料Li2CO3和TiO2进行预处理,并采用二步煅烧方法制备Li4Ti5O12材料。利用X射线衍射仪、扫描电镜和电池充放电测试仪研究二步煅烧条件对材料结构、形貌及电化学性能的影响,并得到二步煅烧的最佳工艺。结果表明:采用600℃预烧温度制备的材料具有较高的纯度和结晶度;800℃高温煅烧温度下制备的Li4Ti5O12材料具有均一分散的颗粒结构;超声活化制备Li4Ti5O12的最佳煅烧工艺是600℃预烧8 h后800℃高温煅烧10 h,制备的材料在0.1C倍率下首次放电容量达170.6 mA.h/g,0.2C倍率下20次循环后的放电比容量由152 mA.h/g降至150 mA.h/g,容量保持率为98.7%。     

镍、锰掺杂LiFePO_4电池正极材料的合成和电化学性能研究

以Li OH·H2O,Fe SO4·7H2O,H3PO4、Ni SO4、Mn SO4为原料,采用水热法合成了Li Fe1-xNixPO4和Li Fe1-xMnxPO4。采用XRD、FESEM分析了正极材料的组成、结构及形貌,利用电池测试仪测试了正极材料的电化学性能。结果表明:镍、锰掺杂Li Fe PO4具有较好的充放电性能。Li Fe0.9Mn0.1PO4的首次充放电比容量分别为143.5、143 m Ah/g,Li Fe0.95Ni0.05PO4的首次充放电比容量分别为132、131 m Ah/g,离子掺杂能显著提高材料的充放电比容量。     

LiNi_(0.94)Co_(0.04)Al_(0.02)O_2正极材料制备及其电化学性能研究

以共沉淀法制备的类球形镍钴铝前驱体Ni_(0.94)Co_(0.04)Al_(0.02)(OH)_2与锂盐Li OH·H_2O为原料,通过高温固相法制备了球形镍钴铝酸锂Li Ni_(0.94)Co_(0.04)Al_(0.02)O_2正极材料,研究了煅烧温度对合成产物结构与性能的影响。采用XRD、SEM和EDS对Li Ni_(0.94)Co_(0.04)Al_(0.02)O_2正极材料粉末的结构、形貌和元素分布进行了表征;采用充放电测试和循环性能测试对材料的电化学性能进行研究。结果表明:745℃制备的Li Ni_(0.94)Co_(0.04)Al_(0.02)O_2正极材料层状结构较好,Ni、Co、Al三种元素分布均匀,具有最高的放电比容量和优良的循环性能;在2.8～4.3V内,0.1C倍率的首次放电比容量达221.6 m Ah/g,1C倍率下50周循环容量保持率达90%以上。     

Li2Mn1-xMgxSiO4正极材料合成与电化学性能

采用固相法合成了Li2Mn1-xMgxSiO4掺杂型正极材料,并用TG-DTA、XRD、SEM和电化学性能测试对材料进行了表征。前驱体的TG-DTA曲线和XRD物相分析表明,合成Li2MnSiO4时优化的煅烧温度为750℃。XRD测试表明Li2Mn1-xMgxSiO4具有正交结构,对应Pmn21空间群,掺镁可以提高样品主相的结晶度。掺Mg对微观形貌影响明显,适量掺杂可以得到粒径均匀、少团聚的亚微米级粉体。将Li2Mn1-xMgxSiO4组装成扣式电池进行电化学测试的结果表明,Li2Mn0.98Mg0.02SiO4样品性能最好,首次放电比容量达到124.6mAh/g,为理论容量的38%,循环20次后放电容量仍有60mAh/g。     

锂离子电池正极材料LiNi_(0.5)Co_(0.5)O_2制备与电化学性能

采用球磨湿混和旋转合成相结合的新工艺制备了锂离子电池正极材料 L i Ni0 .5Co0 .5O2 ,并对材料进行了粒度、化学成分以及电化学性能测试。球磨湿混工艺能将原料混合均匀 ,并能有效地使粒度细化。旋转合成工艺能使混合料在均匀的温度场中进行反应 ,并使反应产物粒度均匀和成分均匀。制备的 L i Ni0 .5Co0 .5O2 为单一的 α- Na Fe O2 层状结构 ,粉末粒度分布范围窄 ,平均粒径约为 8μm～ 10μm。电化学性能测试结果表明 ,在 0 .2 m A/cm2 充放电流密度和 3 .0 V～ 4 .2 V电压范围内 ,首次充电容量为 173 m Ah/g,放电容量为 14 8m Ah/g。循环次数达 3 0次时 ,放电容量还有 12 9m Ah/g,循环稳定性良好。球磨湿混和旋转合成相结合的固相合成新工艺能制备出电化学性能良好的L i Ni0 .5Co0 .5O2 正极材料。     

AlF3包覆锂离子电池正极材料Li1.2(Mn0.54Ni0.16Co0.08)O2的制备、表征及电化学性能（英文）

采用溶胶-凝胶法合成锂离子电池正极材料Li1.2(Mn0.54Ni0.16Co0.08)O2,并用Al F3对这种材料进行表面包覆改性。采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、高分辨率透射电子显微镜(HRTEM)等表征材料的结构和形貌。结果表明,合成的Li1.2(Mn0.54Ni0.16Co0.08)O2具有典型的层状α-Na Fe O2结构,AlF3均匀包覆在Li1.2(Mn0.54Ni0.16Co0.08)O2材料表面,包覆层厚度为5~7 nm。电化学测试表明,包覆Al F3后材料的电化学性能得到提高,在1C倍率下,包覆的AlF3材料的首次放电容量为208.2 m A·h/g,50次循环后容量保持率为72.4%,而未包覆AlF3的材料的首次放电容量和容量保持率分别为191.7 m A·h/g和51.6%。     

含铝富锂正极材料xLi_2MnO_3·(1-x)LiNi_(0.8)Co_(0.15)Al_(0.05)O_2的制备和电化学性能

通过溶胶-凝胶法合成了含铝富锂正极材料xLi2MnO3·(1-x)LiNi0.8Co0.15Al0.05O2,探讨了化学组分(x=0.5,0.6,0.7,摩尔分数)和煅烧温度(850,900,950℃)对材料形貌、结构和性能的影响。采用XRD、SEM和电池充放电测试仪对材料进行物理表征和电性能测试。结果表明:所制备的材料具有典型的α-NaFeO2层状结构。当x=0.6、煅烧温度为900℃时,所合成的材料具有较好的形貌和优良的电化学性能;在2.0~4.6 V、0.1C充放电条件下,0.6Li2MnO3·0.4Li Ni0.8Co0.15Al0.05O2的首次放电比容量可达229.9 mA·h/g,且首次库仑效率为80.0%;在0.5C倍率下循环100次后,其放电比容量仍为192.7 mA·h/g,容量保持率达83.8%,显示了优良的循环性能。此外,材料显示了良好的倍率性能,在2.0C倍率下,其放电比容量仍为173.1 mA·h/g。     

LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4/Ag复合材料的制备及其电化学性能

采用流变相法合成LiNi0.5Mn1.5O4粉末。以甲醛为还原剂,采用化学镀法制备LiNi0.5Mn1.5O4/Ag复合材料。通过X射线衍射分析、扫描电镜分析以及电化学测试等手段对LiNi0.5Mn1.5O4/Ag的微观结构、表面形貌和电化学性能进行研究。结果表明:在LiNi0.5Mn1.5O4/Ag中,LiNi0.5Mn1.5O4表面被包覆一层分散均匀且颗粒大小均匀的Ag,Ag颗粒的大小为200～300nm。Ag颗粒的存在增加LiNi0.5Mn1.5O4颗粒之间的电子导电性,降低电池的极化作用,减少锰的溶解,使得LiNi0.5Mn1.5O4/Ag具有比LiNi0.5Mn1.5O4更高的可逆容量、更稳定的循环性能和更好的倍率性能。以0.2C放电时,LiNi0.5Mn1.5O4/Ag的首次放电容量达到143.8mA·h/g;而经100次循环后,以0.2C和2.0C放电时,LiNi0.5Mn1.5O4/Ag的容量保持率分别达到99.2%和86.8%。     

V_2O_5包覆对Li_(1.6)(Fe_(0.2)Ni_(0.2)Mn_(0.6))O_(2.6)材料的表面改性（英文）

在采用低温共沉淀-水热-煅烧法合成锂离子电池Fe-Ni-Mn体系正极材料Li1.6(Fe0.2Ni0.2Mn0.6)O2.6的基础上,对合成的材料Li1.6(Fe0.2Ni0.2Mn0.6)O2.6进行V2O5的包覆改性研究,以提高材料Li1.6(Fe0.2Ni0.2Mn0.6)O2.6的首次放电比容量和循环性能。用XRD、SEM、TEM、ICP光谱和恒流充放电测试研究包覆材料的结构和电化学性能。结果表明,V2O5包覆并没有改变材料的晶体结构,只存在于材料的表面,与未包覆的材料相比,V2O5包覆后的材料具有更好的首次放电容量和容量保持率。50周循环后,添加质量分数3%V2O5样品Li1.6(Fe0.2Ni0.2Mn0.6)O2.6的放电比容量可以维持在200.3 mAh/g,大于未添加V2O5样品Li1.6(Fe0.2Ni0.2Mn0.6)O2.6的194.0 mAh/g。CV测试表明,包覆层的存在有效抑制了材料层状结构的转变及电极与电解液的负反应。     

锰掺杂对锂离子电池正极材料Li3V2（PO4）3/C性能的影响（英文）

采用溶胶-凝胶法合成Li3V2-2/3xMnx(PO4)3(0≤x≤0.12)。采用XRD、SEM、XPS、恒流充放电和电化学阻抗谱(EIS)研究Mn掺杂对Li3V2(PO4)3/C结构和电化学性能的影响。XRD研究表明:掺杂少量的Mn2+不会影响材料的结构,所有样品均具有单一相态的单斜结构(P21/n空间群)。XPS分析表明:在Li3V1.94Mn0.09(PO4)3/C中,V和Mn的化合价分别为+3和+2,原料中的柠檬酸在煅烧过程中分解成C而残留在Li3V1.94Mn0.09(PO4)3/C中。电化学测试表明:掺杂Mn改善了电极材料的循环性能和倍率性能,正极材料Li3V1.94Mn0.09(PO4)3/C表现出最好的循环稳定性和倍率性能。在40mA/g的放电电流密度下,循环100次后,Li3V1.94Mn0.09(PO4)3/C的放电容量从158.8mA·h/g衰减到120.5mA·h/g,容量保持率为75.9%,而未掺杂样品的放电容量从164.2mA·h/g衰减到72.6mA·h/g,容量保持率为44.2%。当放电电流密度增加到1C时,Li3V1.94Mn0.09(PO4)3/C的初始放电容量仍能达到146.4mA·h/g,循环100次后,放电容量保持为107.5mA·h/g。EIS测试表明,掺杂适量的Mn2+减小了电荷转移阻抗,这有利于Li+的脱嵌。     

溶胶-凝胶法制备球形Li_4Ti_5O_(12)及其电化学性能研究

为提高Li4Ti5O12材料的振实密度,以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为结构导向剂,通过溶胶-凝胶法合成了球形Li4Ti5O12材料。利用TGA/DSC、XRD、SEM、CV和恒流充放电仪对材料的结构、形貌和电化学性能进行测试。结果表明,在800℃热处理12 h所得样品为单一的尖晶石晶体结构,结晶度较高,颗粒基本呈规则球形、流动性较好,粒径分布均匀,并表现出较好的电化学性能,振实密度达1.86 g/m L。在室温下以0.1 C充放电时,其首次放电比容量为173.19 m Ah/g,50次充放电循环后其放电比容量保持率为97.4%。     

PAA络合法制备掺Co锰酸锂纳米粉体

采用PAA络合法并结合热处理技术制备了尖晶石结构的LiCo0.1Mn1.9O4纳米粉体,并考察了前驱体的热分解行为、粉体的结构、形貌及电化学性能。结果表明:随着烧结温度的升高,LiCo0.1Mn1.9O4粉体的颗粒尺寸略有增大,尖晶石型结构越来越完整。在电流密度0.1 mA/cm2,截止电压3.5～4.4 V时,在700℃烧结8 h得到性能较好的LiCo0.1Mn1.9O4粉体,首次放电比容量达124 mAh/g,稳定放电比容量大于110 mAh/g。