镍铬复合掺杂尖晶石锰酸锂的合成与性能研究

采用高温固相合成法制备了LiMn2O4、Ni和Cr以及Ni-Cr复合掺杂的锂离子电池用锰酸锂正极材料.采用扫描电子显微镜、X射线粉末衍射和充放电性能测试等手段研究了材料的形貌、物相和电化学行为.结果表明:掺杂改善了材料的形貌,稳定了材料的结构.样品LiMn1.85Ni0.075Cr0.075O4的表面光滑,粒度分布范围小,为单一的尖晶石结构的物相.其首次放电容量为81.2mAh/g,300次循环后容量保持率为首次的91%,表现出优异的循环性能.     

锌掺杂正极材料尖晶石LiMn_2O_4的制备及电化学性能

为改善锂离子电池正极材料LiMn2O4的电化学循环性能,以乙酸锂、乙酸锰和乙酸锌为原料,采用固相法制备了LiMn2-xZnxO4(x=0.02、0.04、0.06),并与未掺杂的LiMn2O4进行性能比较。X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)分析表明所制备的LiMn2-xZnxO4具有与LiMn2O4同样的尖晶石结构,锌的掺入细化了尖晶石颗粒,增强了Li+在固相中的扩散能力。电化学测试结果显示锌掺杂能抑制LiMn2O4的电化学容量衰减现象,使其循环性能得到显著提高。其中LiMn1.96Zn0.04O4表现出最佳的循环性能,循环20次后放电容量可保持在106.6mAh/g。     

尖晶石型Li1-xMgxMn2O4正极材料的制备和性质

采用高温固相分段反应法制备了尖晶石LiMn2O4和Mg2 掺杂的Li1-xMgxMn2O4(x=0.05、0.1)材料,对材料进行了XRD结构分析和电化学性能等测试,结果表明:Mg2 掺杂样品Li1-xMgxMn2O4(x=0.05、0.1)仍保持尖晶石相Fd3m结构;循环性能明显改善,室温条件下50次循环后,样品Li0.9Mg0.1Mn2O4的放电容量为100mAh/g,容量保持率为9.9%,而LiMn204容量衰减率仅为18.1%.     

锰酸锂改性及其电化学性能研究

以多壁碳纳米管(Multi-walled carbon nanotubes,MWCNTs)为添加相,对锰酸锂进行电化学性能改进,采用扫描电子显微镜对其进行观察,发现掺入的多壁碳纳米管均匀分布在锰酸锂颗粒表面。以改性后的锰酸锂为主要材料制成纽扣电池,采用交流阻抗及恒电流充放电等技术进行检测。结果表明,掺入1%MWCNTs后LiMn2O4的初始放电容量由改性前的123mAh/g下降到改性后的117mAh/g,在25℃经10次循环后容量保持率为97%,明显高于未掺入的91%。与未掺杂的LiMn2O4相比,虽然掺C或掺CNTs都使初始充放电容量有所降低,但是其循环性能明显提高。     

锂离子电池LiFePO4/C复合正极材料掺杂金属离子的制备及改性研究

以碳酸锂、草酸亚铁、磷酸氢二铵、碳酸镁、碳酸锰为原料,葡萄糖为碳源,采用两步球磨高温固相法合成了锂离子电池正极LiMgxFe1-xPO4/C、LiMnxFe1-xPO4/C、LiFe1-x-yMnxMgyPO4/C复合材料。讨论了镁、锰金属离子对LiFePO4/C结构和性能的影响。利用X射线衍射、扫描电子显微镜、X射线能谱仪等方法研究了镁、锰金属离子掺杂对LiFePO4/C晶体结构和表面形貌的影响;利用电化学方法研究了镁、锰掺杂对LiFePO4/C充放电性能和循环稳定性的影响。结果表明,镁、锰金属离子掺杂合成的LiFePO4/C具有单一的橄榄石结构,颗粒尺寸均匀,具有良好的电化学性能和循环稳定性。掺杂的LiMg0.1Fe0.9PO4/C、LiMn0.1Fe0.9PO4/C、LiFe0.8Mn0.1Mg0.1PO4/C在0.1C下首次放电比容量分别为128.4mAh/g、110.8mAh/g、131.8mAh/g。     

高电压正极材料镍锰酸锂的制备及性能研究

以镍、锰氧化物和碳酸锂为原料,采用高温固相法直接合成高电压正极材料镍锰酸锂LiNi_0.5Mn_1.5O₄。主要考察了烧结温度、烧结时间和Li/M等因素对工艺的影响。结果表明:在烧结温度为800℃,烧结时间为15h,Li/M为0.53时,合成的镍锰酸锂材料的综合性能达到了最佳。在此合成条件下合成的镍锰酸锂材料的1C放电比容量为129.53mAh/g,50次循环后1C放电比容量为122.60mAh/g,50次循环容量保持率94.56%,证明电池的循环性能良好。     

层状锰酸锂正极材料的掺杂改性及性能

采用溶胶-凝胶法制备层状LiMnO2的正极材料，并对其进行不同比例的过渡元素钴镍镧铈掺杂改性。用XRD以及SEM对其进行物相和表面形貌的分析，同时用锂离子电池模具装配电池以及进行恒电流充放电、循环伏安等电化学测试，分析了掺杂元素对其电化学性能的影响。XRD分析结果表明所合成的锰酸锂材料呈斜方晶系，SEM形貌显示产物为明显的层状结构，循环充放电测试结果表明掺杂2％Ni2％Co6％Ce的层状锰酸锂正极材料的初次放电比容量为161．8mAh／g，循环稳定性较好：而掺杂了6％Co4％La的层状锰酸锂正极材料的初次放电容量为111．5mAh／g，表现了很好的电化学性能。     

非化学计量Ni掺杂的LiNix V3O8水系锂离子电池负极材料研究

采用溶胶-凝胶法制备出非化学计量镍(Ni)掺杂的钒酸镍锂(LiNi_xV_3O_8)材料,并组装成扣式钒酸镍锂/锰酸锂(LiNi_xV_3O_8/LiMn_2O_4)电池。对制成的材料进行X射线衍射(XRD)分析表明,在Ni掺杂量低于5%(摩尔百分数)条件下,材料主相为层状结构钒酸锂(LiV_3O_8);超过5%,材料会形成钒酸亚镍(NiV_3O_8)相。场发射扫描电子显微镜(FESEM)分析可知,材料为长度700～800nm,宽度400～500nm的薄片状颗粒。从循环伏安谱图中可见两对准可逆的氧化还原峰,分别对应电池充电和放电曲线上的两个充放电平台。适量的Ni掺杂可提高LiNi_xV_3O_8/LiMn_2O_4电池的比容量和循环性能,减缓循环过程的阻抗增长。在Ni掺杂量5%条件下电池性能最佳,其首次放电比容量为93.1mAh/g,50次循环后比容量仍保持70.2mAh/g。     

阴、阳离子共掺杂合成Li-Mn-O尖晶石锂离子电池正极材料

用传统的高温固相法合成了锂离子电池正极材料LiMn2 O4,LiMn2-x MxO4及LiMn2-xMxO4-yFy(x,y=0.05,M=Al,Mg).充放电结果表明,LiMn2-xMxO04及LiMn2-xMxO4-yFy的循环性能优于LiMn2O4,LiMn2-xMxO4-y,Fy的循环性能优于LiMn2-xMxO4.合成的Al、F共掺杂的材料在循环过程中电化学循环性能良好,首次放电容量为120.6mAh/g,40次循环后,放电容量为114.3mAh/g,容量保持率为94.8%;循环性能相当好,而且放电容量也高,所以有望作为优良的锂离子电池正极材料     

锂离子电池正极材料LiMn2O4的改性研究

分别采用过渡元素掺杂和不同聚合物(聚丙烯晴和聚噻吩)包覆的方法对锂离子电池用正极材料LiMn2O4进行改性,研究了改性前后LiMn2O4的电化学性能.结果表明采用掺杂改性和聚合物包覆改性都可以提高LiMn2O4的电化学性能,减缓容量衰减.但单纯用一种方法改性效果都不理想,而将两种方法结合起来使用则不仅能有效地阻止电池在室温下的容量衰减(在前60个循环中,改性前电池的放电容量从119.1mAh/g下降到99.6mAh/g,平均每个循环的容量衰减率为0.27%,经Cr元素掺杂再用聚丙烯腈包覆后电池的放电容量从94.6mAh/g下降到91.8mAh/g,平均每个循环的容量衰减率为0.05%),而且使电池在高温下(60oC)也有很好的循环性能.     

以Mn_3O_4为前驱体的LiMn_2O_4及其电化学性能

对传统的固相反应进行了改进,以控制结晶法合成出来的Ｍｎ３Ｏ４为前驱体,和ＬｉＯＨ混合煅烧,制备出锂离子电池正极活性材料尖晶石ＬｉＭｎ２Ｏ４。对由此方法得到的尖晶石ＬｉＭｎ２Ｏ４的结构和电化学性能进行了研究．通过Ｘ光衍射和扫描电镜分析表明,该材料为纯相尖晶石ＬｉＭｎ２Ｏ４,不含其它杂质相,而且晶粒大小比较均匀;通过电化学性能测试表明,该尖晶石ＬｉＭｎ２Ｏ４具有良好的电化学性能：其首次放电比容量为１２８ｍＡｈ／ｇ,经过１０次充放电循环后,其放电比容量仍有 １２４ｍＡｈ／ｇ．     

锂离子电池正极材料LiMn_2O_4制备新工艺

采用球磨湿混和旋转合成相结合的新工艺来制备锂离子电池正极材料ＬｉＭｎ２Ｏ４,并对制备的材料进行了粒度、化学成分以及电化学性能测试．制备的ＬｉＭｎ２Ｏ４为正尖晶石结构,而且物质纯净．同一批次制备的材料化学成分均匀,粉末粒度分布范围窄,中粒径为１０．６７μｍ,首次充电容量为１２４ｍＡｈ／ｇ,放电容量为１１５ｍＡｈ／ｇ．循环次数达３０次时,放电容量还大于１００ｍＡｈ／ｇ,循环稳定性良好．球磨湿混工艺能将原料混合均匀,并能有效地使原料粒度细化而且粒度均匀．旋转合成工艺能使反应物和反应产物的温度均匀、粒度均匀、晶型结构与成分均匀．球磨湿混和旋转合成相结合的固相合成新工艺能制备出电化学性能性能良好的ＬｉＭｎ２Ｏ４     

不同锰源对尖晶石型锰酸锂性能影响的研究

分别以自制锰源和工业用电解二氧化锰为原料,采用固相合成法,将锰源和碳酸锂的混合物合成尖晶石型锰酸锂.通过扫描电子显微镜、X射线衍射的方法研究了不同锰源合成的尖晶石型锰酸锂之间形貌和结构的区别,通过电性能测试研究了不同锰酸锂对锂离子电池电性能的影响.结果表明：合成的锰酸锂都有良好的尖晶石型立方结构,以碳酸锰为原料的自制三...     

Effects of Ag doping and coating on the performance of lithium ion battery material Li4Ti5O12

Series of anode materials (Ag modified Li4TiO512) were acquired through two types of solid state calcination (doping and coating). The samples were characterized by XRD and their grain sizes were examined by laser particle-size analyzer and the morphology of them were obtained by SEM. At 0.5 C discharging rate, the first specific discharge capacities of Ag doped Li4Ti5O12 (the amounts of dopants were 0.1, 0.25, 0.5 and 1 wt% of the weight of Li4Ti5O12) were found to be 136.8, 135.5, 140.4 and 155.6 mAh/g respectively. However, the corresponding values of coated samples (the amounts of coating were of the weight of Li4Ti5O12) were respectively at the same condition. Obviously, the Ag coated samples possessed the higher capacities. The first specific discharge capacities of the Ag coated samples (the amounts of coating were 3.0, 5.0, 8.0 and 10 wt% of the weight of Li4Ti5O12) were 170.74, 175.31, 191.61 and 192.06 mAh/g.     

锂离子电池负极材料多孔Li4Ti5O12/C的制备与表征

将钛源、锂源和碳源三种化合物一起球磨湿混成均匀浆料,再依次经过喷雾干燥和高温煅烧制得晶粒表面包覆纳米碳层的多孔球形钛酸锂(Li4Ti5O12)材料.通过XRD、SEM、TEM、BET和电化学性能测试等分析手段表明,合成出的Li4Ti5O12/C材料为纳米一次粒子(晶粒)组成的球形二次粒子(颗粒),具有较大的比表面积,达到39.5 m2/g;在0.1C、1.0C和5.0C倍率下的首次放电比容量分别达到172.2、168.2和153.6 mAh/g,并表现出优良的循环性能.晶粒表面包覆碳的多孔Li4Ti5O12材料具有明显的高倍率性能和循环稳定性优势.     

温度对燃烧包覆LiMn2O4/ZnO及其电性能的影响

通过葡萄糖辅助低温燃烧制备ZnO包覆型LiMn2O4,利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、循环伏安、交流阻抗以及恒流充放电测试等手段,研究了温度对产物晶体结构、微观形貌及电化学性能的影响。XRD结果表明所有产物均为单相尖晶石型LiMn2O4结构。SEM结果表明产物的颗粒尺寸随温度的升高而增大。电化学性能测试表明400℃和500℃制备的LiMn2O4/ZnO具有相对优异的电化学性能,室温1C条件下首次放电比容量分别为119.3mAh/g、116.3mAh/g,循环100次后容量保持率分别85.6%、87.8%。尖晶石LiMn2O4电极的阻抗谱特征与温度有关,电池的电化学性能主要受电荷转移电阻(Rct)影响。     

S-Co复合掺杂LiMn2O4的合成与性能

为了扩大锂离子电池正极材料LixMn2O4的工作电压范围，在保证良好循环性能的基础上提高材料的容量，本文对S-Co复合掺杂LiMn2O4的合成工艺和电化学性能进行了研究．溶胶-凝胶法合成的各试样均为纯的立方尖晶石相，且结晶状态良好．S—Co复合掺杂综合了S掺杂效应和Co掺杂效应，改善了LiMn2O4的电化学性能，在2．4—4．3V充放电压范围内，初始容量较高，达到170mAh／g，30次循环后容量不但没有衰减而且有一定增加．     

Spinel-layered integrate structured nanorods with both high capacity and superior high-rate capability as cathode material for lithium-ion batteries

Spinel phase LiMn2O4 was successfully embedded into monoclinic phase layeredstructured Li2MrnO3 nanorods,and these spinel-layered integrate structured nanorods showed both high capacities and superior high-rate capabilities as cathode material for lithium-ion batteries (LIBs).Pristine Li2MnO3 nanorods were synthesized by a simple rheological phase method using α-MnO2 nanowires as precursors.The spinel-layered integrate structured nanorods were fabricated by a facile partial reduction reaction using stearic acid as the reductant.Both structural characterizations and electrochemical properties of the integrate structured nanorods verified that LiMn2O4 nanodomains were embedded inside the pristine Li2MnO3 nanorods.When used as cathode materials for LIBs,the spinel-layered integrate structured Li2MnO3 nanorods (SL-Li2MnO3) showed much better performances than the pristine layered-structured Li2MnO3 nanorods (L-Li2MnO3).When charge-discharged at 20 mA·g-1 in a voltage window of 2.0-4.8 V,the SL-Li2MnO3 showed discharge capadties of 272.3 and 228.4 mAh.g-1 in the first and the 60th cycles,respectively,with capacity retention of 83.8％.The SL-Li2MnO3 also showed superior high-rate performances.When cycled at rates of 1 C,2 C,5 C,and 10 C (1 C =200 mA·g-1) for hundreds of cycles,the discharge capacities of the SL-Li2MnO3 reached 218.9,200.5,147.1,and 123.9 mAh·g-1,respectively.The superior performances of the SL-Li2MnO3 are ascribed to the spineMayered integrated structures.With large capacities and superior high-rate performances,these spinel-layered integrate structured materials are good candidates for cathodes of next-generation high-power LIBs.     

纳米级LiMn2O4尖晶石合成及电化学性能研究

以Ｌｉ_２ＣＯ_３和Ｍｎ（ＮＯ_３）_２为原料,以聚丙烯酰胺为高分子网络剂制得前驱体后,用微波加热技术合成了纳米晶尖晶石ＬｉＭｎ_２Ｏ_４粉体,通过循环伏安及充放电技术对其进行电化学性能测试表明,该材料的电化学比容量为 １２０ｍＡｈ／ｇ;循环 ５０次后衰减率为 ４．７％;通过 ＳＥＭ及ＸＲＤ分析其微观形貌表明,该材料不仅相纯度高,而且颗粒粒度近于纳米级,有利于Ｌｉ^＋的嵌入／脱嵌．本文所提供的微波一高分子网络技术不仅为合成具有优良性能的锂锰尖晶石氧化物材料提供了一个新方法,而且为合成其他类型高性能氧化物陶瓷材料提供了一条新思路．     

磷酸铁包覆纳米锰酸锂的改性研究

以水热法合成的纳米MnO2为模板,合成了以棒状结构为组成单元的球状LiMn2O4纳米材料,并首次用FePO4对其进行了表面包覆改性。通过XRD、SEM、TEM、EDS等表征手段对材料的结构、形貌及组成元素进行了分析,并测试了材料的电化学性能。结果表明,经过1%(质量分数)FePO4包覆的LiMn2O4材料的电化学性能得到明显改善,在1C下首次放电比容量达128.6mAh/g,循环100次后仍保持97.3mAh/g,容量保持率为75.7%;在0.1C下充电,在0.1C、0.2C、0.5C、1C、2C、3C、4C下连续放电,放电比容量分别可达131.2mAh/g、128.0mAh/g、127.1mAh/g、126.0mAh/g、117.8mAh/g、110.9mAh/g和104.6mAh/g。