P2型锰基钠离子正极材料的制备与改性

实验以碳酸钠为钠源，采用溶胶-凝胶法分别合成钠离子正极材料Na_0.46Ni_0.26Mn_0.54O₂ 和含有部分铁离子的正极材料Na_0.46Ni_0.13Fe_0.13Mn_0.54O₂.两者均在相同的条件和相同煅烧温度下合成.分别讨论这两种材料结构上的差异和性能上的变化.利用X射线衍射仪观察两种材料的晶体结构、扫描电子显微镜观察两种材料的组织形貌.将合成的材料做成电池，分别进行电化学的测试.结果表明:不添加Fe元素的材料，即S1:Na_0.46Ni_0.26Mn_0.54O₂具有层状结构，呈现P2结构、形貌呈现为片束形状态，粒径大小均匀，且电池的电化学性能更佳.而添加了铁元素的材料即S2:Na_0.46Ni_0.13Fe_0.13Mn_0.54O₂，无论从结构、形貌和电化学性能来比较，都次于P2型结构的Na_0.46Ni_0.26Mn_0.54O₂.      

LiNi_(0.55)Co_(0.15)Mn_(0.30)O_2三元正极材料的合成及电化学性能研究

采用共沉淀法合成类球形氢氧化镍钴锰前驱体,经混料机与碳酸锂均匀混合,在氧化气氛下经过高温焙烧得到LiNi_(0.55)Co_(0.15)Mn_(0.30)O_2化学组分的三元正极材料.通过设计合理的配锂量、保温时间、气氛条件,并对烧制温度设计试验进行考察研究,最终优选出较优的工艺条件.     

LiNi0.5Mn0.5O2的合成及其AA电池电化学性能

采用共沉淀法合成LiNi0.5Mn0.5O2正极材料.采用X射线衍射（XRD）和扫描电镜（SEM）表征合成材料的结构和形貌.研究不同Li/（Mn＋Ni）摩尔比、不同焙烧制度、不同化成制度对LiNi0.5Mn0.5O2的电化学性能的影响.结果表明,当Li/（Mn＋Ni）摩尔比1.08、一次焙烧温度为500℃,二次焙烧温度为850℃下焙烧得到的材料电化学性能最佳.     

LiNi0.5Mn0.5O2的合成及其AA电池电化学性能

采用共沉淀法合成LiNi_0.5Mn_0.5O₂正极材料.采用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)表征合成材料的结构和形貌.研究不同Li/(Mn+Ni)摩尔比、不同焙烧制度、不同化成制度对LiNi_0.5Mn_0.5O₂的电化学性能的影响.结果表明,当Li/(Mn+Ni)摩尔比1.08、一次焙烧温度为500℃,二次焙烧温度为850℃下焙烧得到的材料电化学性能最佳.      

锂过量对钙钛矿型Li3/8Sr7/16Ta3/4Hf1/4O3固体电解质性能的影响

固相烧结法合成钙钛矿型Li_3/8Sr_7/16Ta_3/4Hf_1/4O₃(LSTH) 固体电解质材料,制备过程中分别加入过量的碳酸锂,质量分数分别为(0~30 %).通过XRD、SEM、ICP-OES以及EIS测试,表征不同锂过量LSTH固体电解质材料成相、显微形貌以及室温电导率的影响.实验结果表明,配料时,过量一定质量百分数的碳酸锂,能够有效减少烧结过程中因锂挥发而生成的SrTa₂O₆杂相,提高样品密度和室温电导率.样品最佳锂过量质量百分数为20 %,20 %锂过量样品1 300 ℃烧结10 h为钙钛矿纯相,密度6.5 g/cm3,室温电导率达到3.12×10-4 S/cm.      

爆炸烧结过程及其热力学分析

研究分析了在柱面聚合激波的作用下，粉体材料的爆炸烧结过程，计算了理想的柱面收缩率和粉粒的熔化量，从热力学角度分析了粉体材料在烧结过程中的内能增加及其能量转化，并探讨和计算了预热粉体爆炸烧结有利因素。     

正极集流体为碳纳米管宏观膜的锂离子电池及其性能

采用超轻的碳纳米管(Carbon nanotubes,CNTs)宏观膜替代传统的金属铝集流体,替换后的锂离子电池以LiCoO2为活性物质,在1 C条件下电池首次放电比容量为132.8mAh·g-1,500次循环后容量保持率高于80%;当正极材料层面密度为16mg·cm-2时,LiCoO2-CNT电极的能量密度比LiCoO2-Al电极提高25%;同时,CNTs膜作为正极集流体的电池自放电率低于1.5%。该CNTs膜经电流刺激后仍保持较高的石墨化程度,相比金属集流体,其表面束状的多孔结构可有效保证正极材料层和集流体间的紧密接触。该膜有望替代传统铝箔成为新一代锂离子电池用集流体。     

尖晶石相Li1+xMn2O4及LiAl0.1Mn1.9O4-yFy的循环性能

用高温固相法制备了尖晶石相Li1 xMn2O4及LiAl0.1Mn1.9O4-yFy锂离子电池正极材料.电性能测试表明,Al、F共掺杂能提高LiMn2O4的容量.LiAl0.1 Mn1.9O4-yFy(y=0.05、0.10)常温下的初始容量分别为104.4 mAh/g和105.3mAh/g,高于Li1 xMn2O4;100次循环后,容量仍高于Li1 xMn2O4.Li1 xMn2O4(x=0.05、0.06和0.07)的高温(55℃)循环性能较好,100次循环后,容量衰减率分别为24.02%、21.78%和22.23%,除Li1.04Mn2O4(x=0.04)外,均低于LiAl0.1Mn1.9O4-yFy.阴离子的掺杂提高了材料的容量,阳离子掺杂抑制了Jahn-Teller效应,增强了尖晶石结构的稳定性,提高了材料的循环性能.     

P2型层状钠离子电池正极材料的研究

采用溶胶-凝胶法合成前驱体, 再结合高温固相法得到P2型层状结构钠离子电池正极材料Na_0.5Ni_0.25Mn_0.75O₂, 并研究该材料的最佳制备条件。研究结果表明, 在空气气氛下900℃煅烧16h制备的材料具有最佳的性能。电镜结果显示结构呈现P2型层状结构、形貌呈现为片状, 粒径大小均匀。电化学性能显示, 1.5~4.2V电压范围内, 在0.1C电流下, 首次放电比容量达到205mAh/g, 首次充放电效率达99.86%, 且循环性能良好, 循环60次后容量达到130mAh/g, 充放电效率为100%, 容量保持率约为65%。      

单晶LiNi0.83Co0.1Mn0.07O2正极材料的合成及电化学性能

采用共沉淀-高温固相法合成单晶LiNi_0.83Co_0.1Mn_0.07O₂正极材料。采用XRD,SEM和恒流充放电等测试手段对材料的晶体结构、形貌和电化学性能等进行研究。测试结果表明,材料形成形貌良好的单晶颗粒,Li+/Ni2+离子混排程度较低,材料具有良好的a-NaFeO₂层状结构。在2.75~4.3 V下,扣式电池0.1 C首次放电比容量达209.63 mAh/g,库仑效率为91.19%,0.2 C循环100次后容量保持率为100.09%。