LiFePO4正极材料存在的问题及改进方法

锂离子电池正极材料正在向着高比能量、长寿命、低成本、环境友好的方向发展,而具有橄榄石结构的LiFePO4正极材料以其结构稳定、成本低、无污染等优点成为21世纪最理想的绿色电源,但自身也存在缺点.综述了锂离子电池正极材料LiFePO4的发展状况,从物质结构与电化学特性出发指出了其存在的问题.重点介绍了国内外为改进LiFePO4正极材料的综合性能而进行的有关制备方法以及对其改性的研究.     

水热法合成纳米铁酸镍及其电化学性能的研究

分别以聚乙二醇（PEG）、十二烷基苯磺酸钠（SDBS）作表面活性剂,采用水热法合成了铁酸镍（NiFe2O4）纳米微粒。利用X射线衍射仪（XRD）、透射电子显微镜（TEM）和比表面分析仪对所得产物进行了表征,并研究了所制备NiFe2O4纳米微粒作为锂离子电池负极材料的充放电性能。结果表明,用PEG作为表面活性剂时,所制备NiFe2O4纳米微粒的平均粒径为40～50nm、比表面积为108．73m^2／g,其首次放电容量达到1240．8mA·h／g。     

锂电池负极材料复合钛酸锂的制备及电化学性能研究

以碳酸锂和二氧化钛为反应原料,采用液相混合分散-雾化干燥和一次煅烧法制备钛酸锂负极材料。通过XRD、SEM、TG-DSC和电性能测试,研究了煅烧温度、碳包覆量对材料结构和电化学性能的影响。结果表明:固定配比为n(Li):n(Ti)=0.75,在800℃下煅烧制备的钛酸锂放电容量最高。0.2C倍率下,碳的包覆量为3%时,材料的首次放电容量为160mAh/g。     

煅烧温度对锂离子电池正极材料LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2的影响研究

采用共沉淀法制备了LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的前驱体,把真空干燥的前驱体置于空气气氛下的马弗炉中,分别控制温度为850℃,900℃,950℃,对该前驱体进行煅烧。对所得样品进行XRD、SEM表征、电性能测试,根据XRD图、SEM图和充放电循环曲线,探讨了不同煅烧温度对产物的影响,并分析了Li2MnO3固溶体杂相生成的原因和在充放电过程可能发生的变化,最后得到900℃下煅烧的材料形貌和电化学性能最佳的结论。     

催化油浆基杂原子掺杂碳球在锂离子电池阳极材料中的应用

本研究以催化油浆为碳源,采用注入热解法在700-1000℃条件下制备具有良好导电性的杂原子掺杂碳球（CSs）。利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、拉曼光谱、红外光谱（FT-IR）和X射线光电子能谱(XPS)对材料的结构进行表征。探讨了反应条件对CSs形貌的影响并研究了其作为锂离子电池(LIBs)阳极材料的电化学性能。研究结果表明,杂原子掺杂碳球主要含有C、N、O、S四种元素。随着热解温度的升高,CSs粒径减小但石墨化程度提高。作为锂离子电池阳极材料,在50 mA·g-1的电流密度下,CSs具有365 mAh·g-1的比容量及73.8%的初始库仑效率。在50 mA·g-1到 2 A·g-1的电流范围内CSs具有良好的性能,当电流循环回50 mA·g-1时,CSs仍保持347 mAh·g-1的稳定可逆容量。这主要归因于CSs具有合适的杂原子含量和独特的球形结构。这种杂原子掺杂CSs为制备高效锂离子电池阳极材料提供了一种新的选择。     

MOFs基铁钴镍氧化物及其复合材料在锂离子电池中的应用

锂离子电池(LIBs)具有较高能量密度且无记忆效应,广泛应用于电动汽车、便携式电子产品.目前锂离子电池的商业石墨负极材料的容量已经接近理论值,限制了动力电池的发展,所以开发容量高、稳定性好、循环寿命长和倍率性能优良的负极材料显得尤为重要.金属有机骨架化合物(MOFs)基氧化物及其复合材料具有形貌均匀、多孔结构和高比表面积等优点,是理想的锂离子电池负极材料之一.本文总结以铁、钴、镍这3种金属为中心离子的MOFs基氧化物及其复合材料的性质、合成方法以及在锂离子电池中的研究应用.MOFs基氧化物及其复合材料能够提高电子与电荷的传输效率,缓解体积膨胀和电极粉碎,从而提高电池的循环性能和倍率性能.     

碳包覆镍纳米复合材料在锂硫电池正极中的应用

锂硫电池有望成为下一代高能量密度储能设备。近年来,“电催化”的概念被引入锂硫电池领域中,一些过渡金属被证明可以催化含硫物质的电化学转化反应。本工作中,比表面积为146 m2/g的碳包覆镍纳米材料对于硫正极的电化学反应具有电催化作用。加入碳包覆镍材料后,Ni@C/G-S电池获得了比G-S电池更好的电化学性能。在此基础上,通过对碳包覆镍的碳壳表面进行化学改性,进一步提高了锂硫电池的可逆比容量和循环稳定性。此外,本文详细研究了碳壳不同元素掺杂对锂硫电池性能的影响。N-Ni@C-G/S电池在0.2 C、0.5 C和1.0 C倍率下实现了更高的比容量,分别为1229 mAh/g、927 mAh/g和830 mAh/g;而B-Ni@C-G/S电池具有最好的循环稳定性。     

火焰法合成氧化铁/氮掺杂单壁碳纳米管及其电化学性能研究

通过火焰法合成氧化铁/氮掺杂单壁碳纳米管薄膜(Fe_2O_3/N-SWCNTs),对复合材料的结构性质进行了表征,同时将Fe_2O_3/N-SWCNTs作为具有自支撑功能的锂离子电池负极材料,对复合材料的电化学性能进行了研究。研究发现,负载了Fe_2O_3纳米颗粒的N-SWCNTs的网络结构是提高材料接触电阻、电导率和比电容的关键。电化学性能测试结果表明,N掺杂增强了Fe_2O_3/N-SWCNTs复合材料的导电性,在0.2 A/g电流密度下循环150圈后其放电比容量仍稳定在600 (mA·h)/g左右。     

三维石墨烯复合普鲁士蓝材料的简易水热法合成及储钠性能

利用石墨烯包覆修饰提高普鲁士蓝(PB)的导电性是一种有效的改善其较差的储钠性能的方法。然而,由于普鲁士蓝的热稳定性极差,此方法一直无法得到很好的应用。因此,一种创新的低温水热合成法被提出,用于合成一种新型、具有三维导电网络的普鲁士蓝/石墨烯复合材料（PB rGO）。在低温水热过程中,抗坏血酸作为还原剂可以有效还原氧化石墨烯,同时,普鲁士蓝与石墨烯通过自组装形成复合材料;扫描电显微镜测试显示,该种复合材料具有独特的三维石墨烯导电网络结构。当作为钠离子电池正极材料时,该种普鲁士蓝/石墨烯复合材料表现出了优异的电化学性能。在电流密度为50C时比容量仍可达到61 mAh/g;在电流密度为5C时循环1000圈后容量保持率仍达到851%,因此具有很好的应用前景。     

Co3O4/CNTs复合材料的制备及电化学性能

通过水热法在水与乙醇不同体积比下制备了Co3O4/CNTs复合材料。采用透射电子显微镜(TEM)和X射线衍射仪(XRD)对Co3O4/CNTs的微观形貌、粒径大小和物相结构等物化性质进行表征。通过循环伏安法,恒电流充、放电和交流阻抗等测试方法考察了不同Co3O4粒径的Co3O4/CNTss的电化学性能。结果表明：具有尖晶石结构的Co3O4主要负载在CNTs的外表面;随着水体积分数的增加,Co3O4的粒径从5 nm逐渐增大到22 nm;随着Co3O4粒径的增加,Co3O4/CNTs在0.5 A/g电流密度下的比电容从207.5 F/g降至94.7 F/g; Co3O4粒径为5 nm的Co3O4/CNTs具有更高的比电容、优良的倍率特性和稳定性,2000次充、放电循环过程中比电容不降反升,稳定在220 F/g左右。