金属间化合物CoSb_3的电化学嵌锂特性研究

研究了金属间化合物 Co Sb3作为锂离子电池阳极材料在 1ML i PF6 /EC+ DMC( 1∶ 1)电解液中的电化学性能。具有 skutterudite结构的 Co Sb3和不具有此种结构的 Co Sb3最大可逆容量分别为 5 73 m Ah· g- 1 和 4 4 4 m Ah·g- 1 ,10个循环内可逆容量分别保持在 4 0 0 m Ah· g- 1和 2 2 0 m Ah·g- 1以上 ,采用非原位 XRD方法研究二者嵌锂机理 ,发现 skutterudite结构虽然不起储锂作用 ,但它破坏后形成的微观结构却有利于循环过程。加入 10 % (质量分数 ,下同 )微碳球 MCMB后 Co Sb3电化学性能大大提高 ,最大可逆容量达 715 m Ah· g- 1 ,循环 2 0次后可逆容量保持在 5 0 0 m Ah· g- 1 以上。     

金属间化合物COSb2电化学吸放锂特性的研究

采用悬浮熔炼和球磨方法制备了CoSb2合金粉末,并研究了它的电化学吸放锂性能.研究结果表明,具有marcasite结构的CoSb2 的首次可逆容量为263 mAh·g-1, 相应的体积比容量为2 130 mAh·cm-3.经过 15 个循环后,其可逆容量衰减到 123 mAh·g-1.在本实验中发现,把中间相微碳球(MCMB)加入到CoSb2 中不仅能改善其循环寿命,而且也能够明显提高其可逆容量.非原位XRD 测试的结果表明,虽然 marcasite 结构的CoSb2 本身并不能存储锂,但其结构破坏后形成的锑能与锂进行可逆的电化学反应.     

锑基合金电化学嵌锂性能研究

采用高温熔炼方法后机械球磨和机械合金化方法分别制备了CoFe_3Sb_(12)和FeSb_2合金粉末,并对其电化学嵌锂性能进行了研究。研究发现,FeSb_2 的首次可逆容量为394 mAh·g-1,比CoFe_3Sb_(12) 的首次可逆容量(485 mAh·g-1)低。但是FeSb_2 容量衰减的速度要远远小于CoFe3Sb12。FeSb2 的容量保持率在第10 个循环时仍保持在70%以上,而CoFe_3Sb_(12 )却只有50%左右。通过二者嵌锂性能对比研究表明,减少嵌锂活性中心能有效地缓解合金类负极材料在循环中的容量衰减现象。     

金属磷化物的球磨合成及电化学嵌脱锂研究

采用高能球磨技术分别合成了磷化钴、磷化铁和钴-铁-磷(Co-Fe-P)三元复合体.X射线衍射(XRD)分析结果表明,磷化钴主要是CoP3相,磷化铁为FeP和FeP2二相混合物,而三元复合体主要包含CoP3、FeP和FeP2 3相.材料的电化学嵌脱锂性能测试表明:磷化钴首次嵌锂容量为1 359 mA·h·g-1,电荷效率为70%;磷化铁首次嵌锂容量为901 mA·h·g-1,电荷效率为73%.而嵌锂容量居中(1 050 mA·h·g-1)的Co-Fe-P三元复合体具有最强的循环稳定性,10次循环以后,可逆容量保持在430 mA·h·g-1以上.     

金属间化合物NiSb2吸放锂机理

采用悬浮熔炼和球磨制备了NiSb2 合金粉末 ,并研究了它的电化学吸放锂性能。研究结果表明 ,NiSb2的吸放锂平台分别在 0 .8V和 1.0V。在 2 0mA·g-1的电流密度下 ,首次可逆容量达到 494mAh·g-1,经过 15个循环后 ,仍保持 2 42mAh·g-1的可逆容量。在研究中发现 ,增大电流密度将导致可逆容量的下降。     

无机有机复合材料Bi2Te3／PAn电化学嵌锂性能研究

采用机械共混法制备了复合材料Bi2Te3/PAn,并对其电化学嵌锂性能进行了研究.研究发现Bi2Te3/PAn快速充放电性能良好,在以100 mA·g-1的电流密度充放电时首次可逆容量为480 mAh·g-1,到第20个循环时容量保持在200mAh·g-1.通过非原位X射线衍射方法研究其嵌锂机理,发现Bi2Te3在首次放电时分解,在随后的循环中以Te和Bi为嵌锂中心进行可逆储锂.     

稀土金属离子掺杂对LiFePO4结构和性能的影响

采用稀土金属离子(Er3+、Y3+、Nd3+)分别对LiFePO4的Li、Fe原子位进行掺杂,通过X射线衍射(XRD)、恒电流充放电及电化学阻抗(EIS)法系统地研究掺杂对LiFePO4结构和性能的影响。结果表明:掺杂试样的微观结构和性能与掺杂离子半径、取代位置密切相关。LiFe0.99Y0.01PO4试样具有最佳的电化学性能,在15mA.g-1放电电流密度下首次放电容量达到149.8mAh.g-1,当电流密度增加到300mA.g-1时,放电容量为134.3mAh.g-1,经过50次循环充放电后,放电容量保持率为99.1%。     

锂掺杂对石墨电化学性能的影响

研究了掺杂锂元素对用作锂离子电池负极的石墨材料的结构与性能的影响. XRD及元素分析结果表明 锂以化合物的形式存在于石墨材料中, 由于缺陷结构的增加, 掺杂后石墨材料的BET比表面积略有增大. 电化学测试结果表明 预先掺锂能够有效减少首次充放电过程中的不可逆容量, 使石墨电极的可逆容量增加. 与未掺杂的热处理石墨比较, 可逆嵌锂容量由304.5 mA*h/g增加到312.2 mA*h/g, 首次充放电不可逆容量由66.4 mA*h/g减少到52.9 mA*h/g. 以掺锂改性石墨为负极制作成063448型锂离子电池后, 电池的容量和循环稳定性均得到改善, 以1C倍率充放电时, 放电容量可达845 mA*h, 循环200次后的容量保持率为91.65%.     

硅与氮化钛纳米复合材料作为锂离子电池负极的吸放锂性能研究

采用直流电弧等离子体方法合成了硅与氮化钛纳米复合材料,利用XRD,TEM等手段研究了其微观结构.结果显示,得到的纳米颗粒由Si和TiN以及部分Cu0.1Si1.9Ti组成,其形状为球形,颗粒尺寸大多分布在10～50 nm之间.用恒流充放电的方法研究了其作为锂离子电池负极的电化学行为,在锂的嵌入硅镍纳米颗粒的过程中,Si充当活性中心,而其中的TiN和Cu0.1Si1.9Ti作为惰性成分,不与Li反应,充当缓冲基体及导电剂的作用.当电流密度为150 mA·g-1时,电极的循环稳定性最好,首次可逆容量为737 mAh·g-1,20次循环后容量仍为542 mAh·g-1.在0.05～0.8V的电位区间的循环稳定性是最好的.     

电沉积锡镍合金作为锂离子电池负极的研究

用电沉积方法制备了锡含量分别为0%、45.2%、62.7%、78.5%、86.1%(原子分数)的锡镍合金,用循环伏安(CV)、恒电流充放电循环 (CC)、X射线衍射(XRD)和电感耦合等离子体元素发射光谱(ICP-AES)等方法研究了制备锡镍合金作为锂离子负极的性能.结果表明,随着锡含量的升高,合金的初始容量增加,但循环稳定性显著降低.含锡量为62.7%的锡镍合金具有较好的综合性能:首次放电容量达554 mAh·g-1,充放电效率为82%,30次循环后放电容量保持在275 mAh·g-1左右,充放电效率保持在93%.