掺杂钇和铝的α-Ni(OH)2电极材料的结构及电化学性能

采用化学反应共沉淀法制备出金属Al及Y-Al复合掺杂的α-Ni(OH)2粉体样品,采用XRD,TG-FTG,EDS和IR手段对样品的结构进行了表征,并测试了样品作为电极活性材料的电化学性能.结果发现,与掺10%Al样品相比,复合掺杂5%Y和10%Al的α-Ni(OH)2具有更大的层间距,晶格间有较多的结晶水,电极反应具有更好的可逆性和较小的电化学阻抗,样品电极材料组成的MH-Ni电池,在以80 mA·g-1恒电流充电6 h,20 mA·g-1恒电流放电,终止电压为1.0 V的克放电制度下,放电比容量达到388.01 mAh·g-1,同时放电中值电压较高并稳定于1.29 V.     

宽温型AB5储氢合金结构及其电化学性能研究

用高频感应熔炼法制备了Mm(NiCoAlMn)5储氢合金,采用模拟电池法测试了合金在238～323 K温度范围内的活化、放电容量和高倍率放电性能.结果表明:制备合金为典型AB5型储氢合金,303K温度条件下吸氢量达到1.38％(质量分数),氢化物生成焓为32.36 kJ ·mol-1H2.合金电极的活化性能、放电容量和高倍率性能受温度影响显著.室温预活化可有效改善电极的低温性能,经室温预活化后合金电极在238 K最大放电容量达到336 mAh·g -1,明显高于未经室温预活化的最大放电容量25 mAh·g-1.Mm(NiCoMn)5贮氢合金电极的高倍率性能随着温度的升高先升高后降低,273和303 K温度条件下合金保持高倍率性能良好,3C放电电流密度条件下容量保持率均高于80％;238 K温度条件下合金的大电流放电性能急剧降低,1C放电电流密度条件下容量保持率仅为10％; 273 K下合金电极的综合性能最佳,最大放电容量达到340 mAh·g-1,300 mA·g-1放电电流密度下的高倍率放电比率为86％.循环伏安法测试证实,在238～323 K范围内,电极的氧化峰峰值电流(Ip)与扫描速度的平方根(v1/2)之间均存在良好的线性关系,整个电极反应受氢原子扩散控制;随着温度的降低氢扩散系数急剧下降,从而导致该合金电极的低温高倍率放电性能变差.由Arrhenius公式计算出合金中的氢扩散活化能为10.56 kJ·mol -1.     

喷雾干燥法合成锂离子电池复合正极材料xLiFePO4.yLi3V2(PO4)3及性能研究

采用喷雾干燥和高温固相法合成了一系列xLiFePO4·yLi3 V2( PO4)3复合正极材料.电化学测试结果表明,0.95LiFePO4·0.05Li3 V2( PO4)3复合正极材料具有较高的比容量、优良的循环性能和倍率性能,在电压范围为2.0V～4.3V,0.1C,1C,5C条件下的放电容量分别为162.7,147.7和122.3 mAh·g-1.0.5LiFePO4·0.5Li3 V2(PO4)3和0.3LiFePO4·0.7Li3 V2 (PO4)3复合正极材料则表现出了良好的倍率性能,5C,10C充放电条件下容量保持率分别为:77％,73％,88％,82％.     

碳热还原法制备锂离子电池正极材料Li3V2(PO4)3的研究

以LiCO3、V2O5、NH4H2PO4为原料,采用碳热还原法合成锂离子电池正极材料Li3V2(PO4)3(LVP).根据TG分析得到制备样品的温度范围.对所得材料分别进行了XRD、粉末微电极循环伏安及恒电流充放电测试.XRD分析表明, 850 ℃煅烧所得样品特征衍射峰型尖锐,晶体结构发育良好,为纯相的Li3V2(PO4)3;循环伏安测试表明,锂离子脱嵌分三步进行,循环伏安曲线对称性好;合成的正极材料在7 mA/g恒流充放电,首次充、放电比容量分别为129.8 mA·h/g、116.8 mA·h/g,充放电效率达90%,循环性能有待提高.材料中过量碳的加入提高了其充、放电比容量,使其循环性能有所改善.     

掺杂Ba2+的锂镍钴复合氧化物合成及电化学性质

以LiOH, NiO, Co2O3, Ba(OH)2为原料, 利用流变相反应法制备前驱物(优点是反应体积小, 原料混合得比较均匀, 在反应过程中金属元素的原始比例能够保持不变), 然后在空气中灼烧,合成了掺杂钡离子的锂镍钴复合氧化物锂离子电池正极材料. 用ICP-AES,SEM,粉末X射线衍射法表征了该复合氧化物的组成和结构. 用模拟充放电系统,在100 mA·g-1的恒定电流密度下测定其充放电性质, 第二周放电比容量高达192 mAh·g-1, 循环50周后放电比容量还有158 mAh·g-1,容量保持在83%.     

钕掺杂非晶态Ni(OH)2的电化学性能

采用微乳液快速冷冻沉淀法制备出Nd掺杂非晶态氢氧化镍粉体材料, 采用Raman, XRD, SEM和IR对其结构形态进行了表征分析, 并对其交流阻抗谱（EIS）和充放电性能进行了测量. 结果发现, Nd的掺入使非晶态氢氧化镍结构缺陷增多, 无序性增强, 电化学反应的电荷转移电阻降低, 材料的电化学性能和结构稳定性提高. 样品作为MH-Ni电池正极材料在恒流80 mA·g^-1下充电5 h, 40 mA·g^-1放电, 终止电压为1.0 V时, 放电电压稳定于1.240 V, 开路电位为1.474 V, 放电容量高达348.89 mAh·g^-1, 并具有优良的电化学循环性能.     

熔炼法制备的AB5-AB2复合合金的晶体结构和电化学性能

选择AB2 型Laves相合金Zr0 .9Ti0 .1 (Mn0 .35Ni0 .55V0 .1 5) 2 作为添加剂与稀土基AB5型合金进行熔炼处理 ,制备了AB5 AB2 复合合金。XRD表明 ,制备的AB5 AB2 复合合金具有AB5合金的CaCu5主相结构 ,同时含有少量的AB2 合金的C14型Laves相存在。并且 ,随着AB2 含量的增加 ,复合合金中的第二相含量逐渐增加。通过复合处理 ,AB5合金的放电容量、循环寿命和倍率放电性能均得到明显提高。AB5 x ?2 复合合金电极的最大放电容量由x =0时的 3 2 2mAh·g- 1 升高到x =1时的 3 3 1mAh·g- 1 。AB5 1?2 复合合金电极 ,在 15 0 0mA·g- 1电流密度下的放电容量从 62mAh·g- 1 提高到 185mAh·g- 1 ,经 3 0 0次充 /放电循环后的容量保持率从 44 .2 4%提高到 78.5 1%。     

Li4Ti5O12的合成及其在锂离子电池中的应用

采用固相法合成了Li4Ti5O12材料.用XRD表征了材料的结构特征.用循环伏安、电化学阻抗和恒电流充放电考察了LiCoO2-Li4TiO12体系的电化学性能.结果表明,当电流密度为0.1mA/cm2 时.该体系下的首次放电比容量为122.2mAh·g-1,经过100次循环之后,比容量保持在112.9mAh·g-1.当电流密度为0.2mA/cm2时,50次循环后容量衰减仅为5.3%.实验证明,该体系下的电化学性能比较稳定.是一种比较有潜力的锂离子电池体系.     

异型锂离子电池用Li_(1.2)Mn_(0.54)Ni_(0.13)Co_(0.13)O_2材料的纳米MoS_2包覆改性研究

采用简单的液相研磨法制备了纳米MoS_2修饰的富锂锰基正极材料Li_(1.2)Mn_(0.54)Ni_(0.13)Co_(0.13)O_2。恒电流充放电测试结果表明,经过纳米MoS_2修饰的材料表现出优异的电化学循环稳定性能。3%MoS_2修饰的材料在0.5C倍率下经过120次循环后,放电比容量仍高达235mA·h/g,容量保留率为88.4%,相较于空白样153.8mA·h/g的放电比容量和70.1%的容量保留率有显著提高。此外,与空白样的0.70V相比,3%MoS_2修饰的材料经过120次循环后电压衰减仅为0.44V。可见,材料在循环过程中的电压衰减也得到了明显改善。     

高温固相还原法制备新型锂离子负极材料NbO及其电化学性能

以Nb和Nb2O5粉末为原料,采用高温固相还原法合成NbO电极材料。通过X射线衍射分析(XRD)、扫描电镜(SEM)、激光衍射粒度分析(LDSA)、充放电测试、循环伏安(CV)测试等手段对材料的结构、形貌及电化学性能进行表征,并通过原位XRD分析测试,探究NbO作为负极材料在锂离子电池中的反应机理。结果表明:NbO用作电极材料的平均嵌锂平台在1.6 V左右。NbO对锂的插嵌机理为锂离子的直接脱嵌,是1个单相转变过程。在0.05 C(C为充放电电流倍率)下,NbO和球磨处理后(Ball-milling)的NbO-BM的首次放电容量分别为220(mA·h)/g和280(mA·h)/g,经过50次循环后,剩余容量分别为170(mA·h)/g和220(mA·h)/g     

熔盐法制备二氧化锰及放电性能研究

以金属锰粉和高锰酸钾为原料,采用熔盐法在KCl-NaCl体系和NaNO3体系中成功地合成了二氧化锰(MnO2)电极材料。利用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对样品的结构与形貌进行了表征,结果表明:合成样品为单斜晶系产物,粉末样品为片状结构。在c(KOH)=9mol/L电解液中采用三电极体系对样品进行恒电流放电和循环伏安测试,结果显示该材料在电流密度为250 mA/g时,单电极放电比容量达到251.3 mAh/g,是电解二氧化锰(EMD)的2.5倍。     

锂离子电池正极材料Li_3V_(2-2x)/3Mg_x(PO_4)_3/C的制备及电性能研究

本文主要通过水热法制备了锂离子电池正极材料Li3V2-2x/3Mgx(PO4)3/C,并研究了掺杂金属元素Mg对Li3V2(PO4)3晶体结构和电性能的影响。结果表明,当Mg含量x=0.45(质量分数,下同)时,且在温度为750℃焙烧6 h的条件下所制备的样品具有较好的晶体结构、微观形貌和电化学性能。镁掺杂量在一定范围内变化不会影响磷酸钒锂本身的单斜结构。在3.0~4.8 V、0.1 C倍率下,Li3V1.70Mg0.45(PO4)3/C复合材料首次放电比容量高达154.4 mAh·g-1,首次库伦效率为94.32%,在不同倍率下循环25次之后的容量依然可以达到112.8 mAh·g-1。掺杂镁的样品与未掺杂的样品相比,容量和循环倍率性能均有了很大程度的提高。     

氢氧化镍表面包覆Co(OH)2及其大电流充放电性能

在惰性气氛保护下,采用“梯度共晶”-络合共沉积方法,在球形Ni（OH）2表面包覆不同含量的Co（OH）2。利用X射线衍射、扫描电镜和恒电流充放电技术测试其相结构、表面微观形貌和充放电性能。研究结果表明：镶嵌Co（OH）2包覆层的球形Ni（OH）2具有良好的放电容量和大电流充放电性能。倍率放电性能与包覆Co（OH）2的量有一定的关系。在0.8C充电/0.4C放电条件下,包覆层最佳含Co（OH）2量为0.8%;而在1C充放电、2C充电/1C放电和3C充放电条件下,包覆层含Co（OH）2量最佳范围为2%-3.6%。表面包覆价态稳定Co（OH）2是改善氢氧化镍电极大电流充放电性能的一条有效途径。     

镍掺杂介孔二氧化锰的制备及放电性能

为了提高二氧化锰在碱性锌锰电池中的放电性能,利用二氧化硅模板通过水热法合成了具有高表面积的介孔二氧化锰,并通过镍离子的掺杂进一步改进其性能。采用扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）、X射线衍射仪（xRD）和全自动氮吸附比表面仪对样品进行了检测,电化学结果表明：镍掺杂5％的样品放电性能最佳,其比表面积高达115．45m^2／g,平均孔径为14．26nm。在250mA／g电流密度下恒电流放电容量为359．5mAh／g,与电解二氧化锰（EMD）相比,放电性能提高244．3％。     

S-Y复合掺杂LiMn2O4的电化学性能研究

用高温固相反应法合成了锂离子电池正极材料锂锰氧化物，并对其进行了硫、钇掺杂厦硫和钇的复合掺杂修饰。对材料进行了X射线衍射、恒电流充放电、交流阻抗等测试。实验结果表明：固相反应法合成的硫和钇复合掺杂的材料具有标准尖晶石结构；掺杂硫其首次放电容量达196．1mAh／g，但容量衰减较快；掺杂钇后正极材料在0．2C充放电速率下，循环20次后容量保持率为98．6％，但是初始容量较低；而硫钇复合掺杂综合了硫掺杂效应和钇掺杂效应，有较好的电化学性能。     

碳酸盐共沉淀法合成Li1＋xNi0.6Co0.2Mn0.2O2Fx正极材料及其电化学性能

采用碳酸盐共沉淀法合成Li1＋xNi0.6Co0.2Mn0.2O2Fx正极材料,研究了不同含量的Li、F复合掺杂对LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2样品的晶型结构、形貌以及电化学性能的影响.研究结果表明：Li、F复合掺杂未改变LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2样品的层状结构;掺杂后的样品颗粒细化;电化学循环性能和电极过程的可逆性明显得到提高.掺杂量x=0.06时,Li1＋xNi0.6Co0.2Mn0.2O2Fx样品的首次充放电容量分别为168,160 mA·h/g,循环50次后容量为153 mA·h/g.     

电沉积聚苯胺纳米线及其电化学性质

采用恒电流法在不同浓度的苯胺与1mol·L-1高氯酸的混合溶液中,在氧化铟锡(ITO)导电玻璃基底上制备了聚苯胺纳米线.系统研究了苯胺浓度、合成时间对其形貌及电化学性能的影响.SEM结果显示,在不同条件下制得的聚苯胺为线状,直径大约在100～500nm.采用恒电流充放电、循环伏安和交流阻抗谱对聚苯胺纳米线电极的电化学性能进行了表征.结果表明,其在3mol·L-1NH4Cl和2mol·L-1ZnCl2的混合溶液中恒电流充放电(电压范围-0.2～0.5V)的比容量最高可达746.7F.g-1.     

掺钴对尖晶石型LiMn_2O_4正极材料性能影响

采用固相合成法制备了锂离子电池正极材料用尖晶石型LiMn2O4正极材料,并通过加入Co对材料进行了掺杂改性研究;用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)研究了材料的晶体结构和微观形貌,充放电循环实验对材料的电化学性能进行了测试。结果表明:纯相尖晶石型LiMn2O4初始放电比容量为118.91 mA.h/g,循环25次后放电比容量为107.03mA.h/g,比容量保持率为90.01%;掺杂Co的材料同样具有尖晶石型结构,初始放电比容量略有降低,但循环性能有明显改善,掺Co改性样品Li1.05Co0.04Mn1.96O4的初始放电比容量为114.55mA.h/g,25次充放电循环后,放电比容量为105.76mA.h/g,比容量保持率为92.33%。     

Li~+掺杂LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4的制备与性能

用固相反应法合成了Li~+掺杂的LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4,并用XRD、SEM和恒电流充放电技术研究Li+掺杂对材料结构、形貌和充放电性能的影响。结果表明Li+掺杂和未掺杂LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4均具有Fd3m尖晶石结构,掺杂的Li~+以固溶体形式存在,掺杂少量的Li+能显著提高材料循环性能,但放电比容量稍有降低,其中Li_(1.05)Ni_(0.45)Mn_(1.5)O_4的放电比容量为136.1 m A·h/g,循环30次后基本不变,具有很好的循环稳定性。     

LiNi0.8Co0.2O2的制备与修饰

由LiOH·H2O、NiO、Co2O3高温固相合成LiNi0.8Co0.2O2,并对制得的样品进行表面修饰.对所得产物进行了X光电子能谱、扫描电镜和X射线衍射测试,用合成的材料组装成电池进行充放电容量测试.实验结果表明:应用此工艺制备的LiNi0.8Co0.2O2具有高的充放电比容量,分别为184.8mA·h·g-1和160.7mA·h·g-1.包覆后初次充放电比容量分别为168.7mA·h·g-1和157.6mA·h·g-1.容量有所下降,但循环性能提高,说明表面修饰可以有效地抑制正极材料与电解液之间的恶性相互作用,能改善材料的循环性能.