导电剂形貌对富锂正极材料性能发挥的影响

研究了纳米颗粒状的Super P、气相生长的碳纤维(VGCF)、片状的KS6和石墨烯四种不同的导电剂对富锂正极材料Li_(1.2)Mn_(0.54)Ni_(0.13)Co_(0.13)O_2(LR-MNC)的电化学性能发挥的影响。研究结果表明,当导电剂的添加量为10%(质量分数),以Super或VGCF的导电剂在活性材料的表面形成了完整的导电通路,电极的表面电阻最小,从而有利于电子的传输,因此,正极活性物质表现出优异的倍率放电性能和循环性能。其中,以Super P为导电剂的电极性能最优,3 C放电比容量为164.4 mAh/g,1 C循环100周,容量保持率为82.3%。而以片状的KS6或石墨烯单独作为导电剂,在电极中没有形成完整的导电通路,不利于正极活性物质的大倍率放电性能的发挥。     

锂离子电池SiO/C负极材料制备及电化学性能

以一氧化硅、葡萄糖以及AGP-8石墨为原料,通过行星球磨和后续的高温热解制备SiO/C复合负极材料。采用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对其进行了表征,经较高温度热处理得到的复合物中含有单质硅材料。复合材料电极电化学测试显示,经1 350℃热处理得到复合材料循环38周后,容量保持率接近100%,这主要源于稳定的材料结构能够在一定程度上承受嵌/脱锂过程中硅体积的变化。     

K3AlF6-Na3AlF6-AlF3铝电解体系密度的研究

采用流体静力称重法研究了K<,3>AlF<,6>-Na<,3>AlF<,6>-AlF<,3>铝电解质体系的密度.探讨了K<,3>AlF<,6>,AlF<,3>含量和温度与K<,3>AlF<,6>-Na<,3>AlF<,6>-AlF<,3>体系密度的关系.实验结果表明:K<,3>AlF<,6>-Na<,3>AlF<,6>-AlF<,3>体系密度与温度成较好的线性关系,温度升高,密度降低;随着AlF<,3>含量的降低,体系的密度对温度的变化更加敏感.相同过热度下,固定KR(钾冰晶石含量),随着AlF3含量的增加,体系的密度呈现出不同的变化规律,相同过热度条件下,对于较低的KR=0.1值,随着AlF<,3>含量的增加,体系的密度逐渐下降,对于较高的KR=0.5值,随着AlF<,3>含量的增加,体系密度先降低后增加,存在最低点.相同过热度下,固定AlF<,3>含量,随着KR增加,体系密度也呈现出不同的变化规律,当AlF<,3>为22%,随着KR增大,体系密度变化不大;当AlF<,3>为26%,30%,随着KR增大,体系密度先降低后增加.     

长寿命高镍无钴锂离子正极材料的制备

通过调整不同配锂量、不同焙烧温度以及包覆改性对高镍无钴二元材料性能的影响因素进行了研究。对不同原样和其改性后的材料进行了X射线粉末衍射(XRD)分析和首次充放电性能和倍率性能、循环性能等电化学性能测试。其中过锂量(质量分数)为5%,焙烧温度为820℃的材料性能优异,其首次放电比容量为171.6 mAh·g^-1,1C和3C的放电比容量分别为147.8、129.8 mAh·g^-1。对材料进行锰化合物(质量分数1.0%)包覆处理后,材料的残碱量下降明显,加工性能优异,倍率性能得到明显改善,1C和3C的放电比容量分别提升为156.5、141.8 mAh·g^-1。2Ah软包电池常温循环830周容量保持率为80%,高温循环345周容量保持率为80%。     

Si-O-C骨架支撑型高循环性能锂离子电池硅基负极材料

通过经济有效的方法制备得到一种具有长循环寿命的高效稳定性硅/硅氧碳/无定形碳的复合负极材料结构. 在这种结构中,以具有稳定化学性能的硅氧碳结构作为骨架,来支撑和隔离硅纳米颗粒结构. 材料中包含的无定形碳组分可提高硅/硅氧碳结构的电导性能. 这种复合负极结构在0.3C电流充放电情况下,不仅能发挥出637.3 mAh·g^-1的比容量,而且在经过100 周的充放电循环后,其容量保持率也达到86%. 这种新型硅基负极材料的设计为其他功能材料的设计提供了一种潜在可能的方法.     

Li_2CO_3,FePO_4和葡萄糖合成LiFePO_4的机制研究

通过变温XRD对以Li2CO3,FePO4和葡萄糖为反应体系合成LiFePO4材料的反应机制进行了研究,采用XRD、SEM、硫碳分析等测试方法,从碳含量和原料分散混合均匀性角度探讨了在LiFePO4合成过程中Li3Fe2(PO4)3,Li3PO4,Li0.5Fe2.5O4等杂相的产生原因。结果表明Li3Fe2(PO4)3,Li3PO4,Li0.5Fe2.5O4等杂相的产生原因主要是Li2CO3和葡萄糖在前驱体中的分布不均造成的,而非作为还原剂的葡萄糖加入量的问题,Li2CO3在前驱体中的分布均匀性影响合成LiFePO4过程中Li+向FePO4中的扩散,葡萄糖在前驱体中的分布均匀性决定了Li2CO3与FePO4合成LiFePO4时能否提供满足反应进行的还原性气氛。通过对原料预研磨优化原料粒径分布、提高原料分散混合均匀性的方法有效地减少或消除了杂质组分的生成,改善工艺后制备的LiFePO4/C较改善工艺前制备的LiFePO4电性能有明显提高,在0.1C的条件下首次充电容量为149.4 mAh.g-1,放电容量为140.1 mAh.g-1。     

Nb_2O_5·nH_2O/C的制备与表征

在草酸铌水溶液中加入乙二醇制备碳负载的纳米级氧化铌颗粒,采用TG/DSC、FTIR、XRD、HRTEM等研究了反应产物和反应过程。研究表明:Nb2O5·nH2O中同时存在吸附水、结晶水和结构水,且均匀地分布在炭黑表面;反应过程是乙二醇和草酸铌首先形成螯合物,此螯合物在加热条件下分解,分解产物与氨水进行化学反应产生含水氧化铌。     

熔盐电解SiO2/C直接制备SiC纳米线

采用纳米SiO₂和酚醛树脂为原料制备酚醛树脂裂解碳纳米SiO₂复合阴极(硅碳物质的量的比为1:1),直接电解PFC/SiO₂复合阴极,在900℃熔融盐CaCl₂中,恒槽压2.0V下电解,制备出碳化硅纳米线。采用场发射扫描电子显微镜(FESEM)、透射电子显微镜(TEM)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)及其附带的能谱仪、X射线分析衍射仪(XRD)和拉曼光谱(Raman)对产物的组成、形貌、微观结构等进行了表征。结果表明:碳化硅纳米线呈立方晶体结构,其直径为4~13nm,长可达数微米;室温下该纳米线在415nm和534nm附近有宽的发光峰。最后,讨论了碳化硅纳米线的生成机制。     

以金属铁粉为原料磷酸铁锂的制备和性能研究

以1~3μm金属铁粉和磷酸二氢锂为原料,采用高温固相法合成了无碳磷酸铁锂。通过X射线衍射(XRD),扫描电镜(SEM)和电化学测试等方法对合成的磷酸铁锂材料的结构、形貌和电化学性能进行了表征。研究结果表明,采用1~3μm的金属铁粉和磷酸二氢锂为原料,高温固相法合成了具有橄榄石晶体结构的磷酸铁锂材料,粉末近似球形,振实密度较高,一次颗粒200~300 nm。600℃合成的磷酸铁锂存在杂质相,650~750℃下合成的磷酸铁锂具有完整的橄榄石晶体结构,产物为纯相。无碳的磷酸铁锂呈浅灰色,600~750℃下合成的磷酸铁锂材料0.1C充放电存在平台,显示两相充放电特性,比容量均在100 mAh·g-1左右,且极化较大。用蔗糖对其进行包覆改性得到碳包磷酸铁锂,其颜色呈黑色,改性后的磷酸铁锂电化学性能有了较大的提高,0.1C比容量达到了154 mAh·g-1,充电平台和放电平台之间的极化明显降低,具有较好的循环稳定性。     

氢氧化物前驱体制备LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2的机理

用共沉淀法制备前驱体Ni0.5Co0.2Mn0.3(OH)2,焙烧前驱体与Li2CO3制备Li Ni0.5Co0.2Mn0.3O2。用XRD、SEM和DSCTGA分析焙烧中间产物的结构、形貌及变化,探索制备Li Ni0.5Co0.2Mn0.3O2的机理。随着焙烧温度的升高,前驱体分解成(Ni0.5Co0.2Mn0.3)3O4,随后Li2CO3参与反应,形成Li Ni0.5Co0.2Mn0.3O2。Li Ni0.5Co0.2Mn0.3O2的生成在650℃时结束,但层状结构在900℃时才趋于完美。