LiMn_2O_4石墨烯包覆及掺杂Mg~(2+)的研究

使用Mg2+掺杂LiMn2O4获得黑色正极材料,并用石墨烯进行表面包覆处理,获得掺杂、包覆锂离子电池正极材料,用X-射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、循环伏安(CV)、交流阻抗(EIS)、倍率充放电对材料进行表征。实验结果表明:掺杂Mg2+材料为尖晶石结构,结晶度增加;表面为球形结构,增强电池安全性;包覆材料的电池大电流充放电性能增加,可逆比容量增加;在倍率充放电电流为0.2C时,包覆质量分数为2%的石墨烯(GO)放电比容量为107mAh/g。包覆材料改善了电池的循环性能,在倍率充放电电流为0.2C时,54次循环后,其可逆比容量为92mAh/g,容量保持率为92.12%。     

三维石墨烯负载CuCo2O4微米花应用于锂空气电池

为了缓解能源的日益短缺,减少环境污染,开发具有高性能和低成本的锂空气电池正极材料成为当前亟待解决的问题。采用化学气相沉积法和水热法在泡沫镍基底上合成了三维石墨烯和CuCo_2O_4微米花复合材料,该材料具有独特的分层多孔结构,为O_2和放电产物提供了充足的输运和储存空间。以三维石墨烯和钴酸铜微米花复合材料为正极的锂空气电池,在电流密度为100 mA/g的条件下,放电比容量达到了3 278 mAh/g。限制充放电比容量为500 mAh/g时,电池在电压稳定情况下充放电循环169次,并且首次充电平台低至3.6 V。     

共沉淀结合高温烧结法合成Li_(1.2)Ni_(0.2)Mn_(0.6)O_2

以金属硫酸盐为原料、Na_2CO_3为沉淀剂、NH_3·H_2O为络合剂,采用共沉淀结合高温烧结法合成锂离子电池正极材料Li_(1.2)Ni_(0.2)Mn_(0.6)O_2。XRD、SEM和电化学性能测试结果表明:在800℃下烧结10 h可获得颗粒分布均匀、层状结构明显且电化学性能良好的产物。在2.0~4.8 V充放电,电流为30 mA/g时的最高放电比容量为247.4 mAh/g;电流为300 mA/g时,首次和第50次循环的放电比容量分别为199.3 mAh/g、190.4 mAh/g。     

石墨烯纳米片-氧化亚钴负极材料制备与表征

采用水热法结合500℃高温焙烧制备了新型高性能锂离子电池负极材料石墨烯纳米片-氧化亚钴(GNS-CoO)复合材料。采用XRD及TEM等手段对石墨烯纳米片-氧化亚钴复合材料结构和形貌进行表征,并对其电化学性能进行测试。结果表明,石墨烯纳米片-氧化亚钴复合材料的循环性能明显优于氧化亚钴,以200mA/g进行充放电得到首次放电比容量为1040.2mAh/g,50次循环后放电比容量为1027.8mAh/g,显示出良好的循环稳定性。     

中温固相还原法合成LiMn0.85 Cr0.15O1.95F0.05

采用中温固相还原法,合成了锂离子电池用正极材料LiMn0.85Cr0.15O1.95F0.05,并进行了常温(25℃)和高温(55℃)充放电、循环伏安、XRD及SEM等测试.材料在2.0～4.3 V、常温下循环18次后,充电比容量为186 mAh/g,放电比容量为163 mAh/g;在高温下循环9次后,充电比容量为193 mAh/g,放电比容量为151 mAh/g.材料主要为正交型锂锰氧化物,但夹杂着少量四方型锂锰氧化物.     

中温固相还原法合成LiMn0.85 Cr0.15O1.95F0.05

采用中温固相还原法,合成了锂离子电池用正极材料LiMn0.85Cr0.15O1.95F0.05,并进行了常温(25℃)和高温(55℃)充放电、循环伏安、XRD及SEM等测试.材料在2.0～4.3 V、常温下循环18次后,充电比容量为186 mAh/g,放电比容量为163 mAh/g;在高温下循环9次后,充电比容量为193 mAh/g,放电比容量为151 mAh/g.材料主要为正交型锂锰氧化物,但夹杂着少量四方型锂锰氧化物.     

锂离子电池正极材料Li_3V_2(PO_4)_3的合成及性能

以导电炭黑为还原剂、LiH2PO4和V2O5为原料,采用碳热还原法合成了锂离子电池正极材料磷酸钒锂Li3V2(PO4)3.研究了烧结温度和时间对产物的影响.XRD、SEM和充放电测试表明:在750 ℃下烧结12 h合成的样品属于单斜晶系,0.2 C充放电的首次放电比容量为122.0 mAh/g,第20次循环的比容量为118.4 mAh/g.     

Sol-gel法合成Li3V2(PO4)3及其性能研究

利用LiOH.H2O,NH4H2PO4,V2O5,H2O2和柠檬酸作为原材料,通过sol-gel(溶胶-凝胶)法合成了锂离子电池正极材料Li3V2(PO4)3。研究了预烧、不同合成温度、柠檬酸用量对产物结构、电化学性能的影响。结果表明,在预烧条件下,合成温度为700℃,柠檬酸用量为nV∶n柠檬酸=2∶2时,材料具有比较好的性能。充放电电压范围控制在2.7~4.5 V,在0.05 C倍率下,其首次放电比容量高达148mAh/g,0.1 C倍率下循环,首次放电比容量为138 mAh/g,20次循环后放电比容量为130 mAh/g。     

正极材料Li3V2(PO4)3的制备及性能

采用碳热还原法制备了Li3V2(PO4)3锂离子电池正极材料,通过XRD、循环伏安和充放电测试对样品的性能进行了研究.结果表明:所合成的Li3V2(PO4)3样品属于单斜晶系;样品(850℃,16 h)以0.2 C倍率充放电,首次充放电容量分别是129 mAh/g和121 mAh/g;循环30次后,放电容量为104 mAh/g.     

添加石墨烯的磷酸铁锂锂离子电池的性能

向磷酸铁锂(Li Fe PO4)正极材料中添加石墨烯,研究石墨烯添加量对Li Fe PO4正极锂离子电池性能的影响。石墨烯添加量为20%时,电池的低温性能最佳:与常规电池相比,正极活性物质的0.50 C比容量(2.50~3.65 V)从111.07 m Ah/g提高到135.83 m Ah/g;内阻从20.37 mΩ减小到8.26 mΩ;3.00 C倍率放电平台为3.09 V,提高了0.15 V;低温-20℃可放出额定容量的74.20%。添加石墨烯的电池的不可逆容量较高,会降低电池的首次充放电效率和循环性能,其中添加20%石墨烯时,0.10 C首次充放电效率为92.29%;0.20 C循环50次的容量保持率仅为65%。     

微波法合成正极材料Li3V2(PO4)3

用微波法合成了锂离子电池正极材料Li3V2(PO4)3。XRD、充放电和循环伏安测试表明:在900℃下恒温11 min,合成的样品结晶度好、无杂相,0.2C时,使用该材料的电池首次循环的充、放电容量分别为177.1 mAh/g和145.7 mAh/g,循环50次后,放电容量为98 mAh/g。当充电到4.9 V时,Li3V2(PO4)3存在4个充电平台,且有较高的放电平台。     

Na_2MnFe(CN)_6@Na_2NiFe(CN)_6的合成及其在钠离子电池中的应用

通过两步共沉淀法制备了Na_2MnFe(CN)_6@Na_2NiFe(CN)_6钠离子电池正极材料。通过首次充放电测试,Na_2MnFe(CN)_6、Na_2NiFe(CN)_6钠离子半电池首次放电比容量分别可达到144.9和52.5 mAh/g,Na_2MnFe(CN)_6钠离子半电池充放电循环200次后容量保持率仅可达到87.09%。然而,Na_2MnFe(CN)_6@Na_2NiFe(CN)_6首次放电比容量虽然略低于Na_2MnFe(CN)_6,只有137.1 mAh/g,但是其循环稳定性明显强于单体Na_2MnFe(CN)_6,循环200次后,其放电比容量衰减很缓慢,仍能达到129.4 mAh/g,容量保持率高达94.41%。     

铝集流体对锂离子电池正极材料LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2性能的影响

用化学蚀刻法制备了微孔铝集流体,通过扫描电镜(SEM)、剥离强度测试、充放电测试和电化学阻抗谱(EIS)测试等方法研究了铝箔表面形貌及其作为正极集流体对锂离子电池正极材料LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2电化学性能的影响。结果表明:蚀刻后铝集流体表面为蜂窝状结构,孔径在5~20 mm,其作为正极集流体制备的样品剥离强度显著提高,0.2 C首次充放电比容量分别为198.70和176.80 mAh/g,首次充放电效率为88.98%。8.0 C循环5次后的放电比容量为134.04m Ah/g,容量保持率仍有75.81%,1.0 C循环50次后放电比容量为161.15 mAh/g,容量保持率为95.62%,倍率和循环性能优良。     

新型锂离子电池正极材料LiMnBO3的制备及其性能

以Li2CO3,MnO2和H3BO3为原料,在烧结温度大于800℃时得到了具有六方结构的单相LiMnBO3.充放电测试结果表明:加入高比表面积的碳黑和机械球磨使其比容量和循环性能得到很大改善,但充放电电流的大小会影响其循环性和比容量.800℃烧结温度下得到的LiMnBO3在电流密度为10 mA/g和20 mA/g时得到的首次放电比容量分别为82.5 mAh/g和81.8 mAh/g,循环25周后容量的保持率分别为74.7%和66.9%.850℃下得到的LiMnBO3在10 mA/g的电流密度下首次放电比容量为62.9 mAh/g,第九个循环后比容量仅为29.7 mAh/g.扫描电子显微镜(SEM)测试结果显示,烧结温度为850℃时所得产物的粒径明显增大,这是造成其容量衰减严重的主要原因.     

锂离子电池正极材料Li3V2（PO4）3/C的制备及性能

利用溶胶-凝胶法制备了锂离子电池正极材料Li3V2(PO4)3/C。XRD和TEM测试表征了样品的结构及形貌,结果表明,合成的样品为纯相单斜晶系的Li3V2(PO4)3,其表面包覆了导电碳层,提高了复合材料的导电性。恒流充放电、CV及EIS测试表明,800℃下合成的样品电化学性能最佳,表现出良好的倍率性能和循环稳定性。在1 C(1 C=140 mA/g)和10 C下充放电,首次放电比容量分别为128.2和118.4 mAh/g,100次循环后,容量保持率分别为97.0%和96.1%,库仑效率接近100%。在20 C下充放电时,首次放电比容量仍然可以达114.9 mAh/g。     

硫炭复合正极材料的制备及性能研究

通过正交试验设计研究,优化出锂硫电池用硫炭复合正极材料的最佳制备工艺为硫炭比6∶4,150℃恒温5h,300℃恒温2h,在该条件下制备的材料首次放电比容量1206.2mAh/g,20周循环后放电比容量为1102.9mAh/g,容量保持率为91.4%,材料的循环性能较佳。     

抗坏血酸还原氧化石墨烯制备硫-石墨烯复合物

利用环境友好的抗坏血酸常温下通过还原氧化石墨烯制备得硫-石墨烯复合材料,用于锂硫电池正极材料。用XRD、FES EM和电化学测试对复合材料进行结构、形貌和电化学性能分析。结果表明:抗坏血酸成功地还原出石墨烯。将不同抗坏血酸用量制备的复合物装配成扣式电池,当氧化石墨烯(GO)与抗坏血酸的质量比为1∶10时,性能较好,在0.2 mA/cm2电流密度下,1.5~3 V区间充放电,首次放电比容量为1 250.19 mAh/g,循环20次保持在1 216.76mAh/g,容量保持率为97.33%。     

微波合成法制备LiFePO4及其电化学性能

分别以草酸锂、草酸亚铁、磷酸二氢铵为锂源、铁源和磷源,苯蒽二元共聚物为还原剂合成前驱体,采用微波合成的方法制备了锂离子电池正极材料LiFePO4。采用扫描电镜(SEM)对产物进行物相表征,并采用恒流充放电的方法考察了样品作为锂离子电池正极材料的电化学性能。结果表明,650℃下制备的样品为纯橄榄石结构的LiFePO4,颗粒粒度为1～2μm;在2.5～4.2V电压范围内以0.2C倍率充放电时,首次放电比容量达到158.3mAh/g,经过20次充放电循环容量仍保持为157.9mAh/g,具有较好的倍率放电性能和容量保持能力。     

LiNi0.8-xCo0.2AlxO2的合成及性能研究

以硝酸盐为原料,用溶胶-凝胶法合成锂离子电池正极材料LiNi0.8-xCo0.2AlxO2(x=0.01,0.03,0.05,0.07),采用XRD、SEM和电化学测试等方法对材料的物理化学性质以及电化学性能进行表征。结果表明,经过Al掺杂后,材料具有较高的初始放电比容量和容量保持率。在750℃下合成的LiNi0.77Co0.2Al0.03O2在3.0～4.2V,以0.2C恒电流充放电测试,其首次放电容量为164.9mAh/g,经过50次充放电循环后放电容量为149.5mAh/g,可逆容量的保持率为90.66%。     

微波合成法制备LiFePO4及其电化学性能

分别以草酸锂、草酸亚铁、磷酸二氢铵为锂源、铁源和磷源,苯蒽二元共聚物为还原剂合成前驱体,采用微波合成的方法制备了锂离子电池正极材料LiFePO4。采用扫描电镜(SEM)对产物进行物相表征,并采用恒流充放电的方法考察了样品作为锂离子电池正极材料的电化学性能。结果表明,650℃下制备的样品为纯橄榄石结构的LiFePO4,颗粒粒度为1～2μm;在2.5～4.2 V电压范围内以0.2 C充放电时,首次放电比容量达到158.3 mAh/g,经过20次充放电循环容量仍保持为157.9 mAh/g,具有较好的倍率放电性能和容量保持能力。