CTAB辅助水热法合成LiFePO4/C复合正极材料的形貌与电化学性能研究

以Li OH·H₂O、FeSO₄·7H₂O和H₃PO₄为原料,采用CTAB辅助水热法合成LiFePO₄/C复合正极材料。使用扫描电子显微镜（SEM）和充放电等测试技术研究了材料的形貌及倍率充放电性能。结果表明,添加0.32 g CTAB所得LiFePO₄/C样品具有最好的电化学性能,在0.1C、0.2C、0.5C和1C倍率下,样品的首次放电比容量分别为143、133、113和94 （m A·h）/g。     

Mn3O4微观结构对固相合成类单晶锰酸锂的影响

探究了Mn₃O₄的微观结构对高温固相法制备类单晶锰酸锂(LiMn₂O₄)的影响。结果表明,前驱体对LiMn₂O₄的结构和形貌有决定性的影响。粒度小、比表面积大的类球形Mn₃O₄更易制得类单晶锰酸锂,其颗粒团聚致密、表面光滑,且晶胞参数小、能量密度大、Li⁺浓度高。类单晶锰酸锂的综合电化学性能和热稳定性远高于非类单晶材料,在0.2 C倍率下首次放电比容量和库仑效率分别高达112.50 mA·h/g、96.5%,8 C倍率下放电比容量仍有102.11 mA·h/g,200次循环后容量保持率为90.1%。类单晶锰酸锂优异的性能归因于其具有稳定的晶体结构和外露表面、较高的Li⁺浓度,在电化学反应中结构稳定、锂离子迁移速率快、电极极化和电荷转移阻抗小。     

钛酸锂/石墨烯复合负极材料的制备及电化学性能

以Li₂CO₃、锐钛矿TiO₂和石墨烯为原料，采用固相球磨及喷雾干燥相结合的方法制备钛酸锂和钛酸锂/石墨烯复合负极材料。用X射线衍射（XRD）、拉曼光谱、扫描电子显微镜（SEM）表征了样品的晶体结构及形貌。通过恒流充放电测试样品的电化学性能，考察不同石墨烯添加量对钛酸锂材料电化学性能的影响。当石墨烯添加量质量分数为1%时，钛酸锂/石墨烯复合负极材料（LTO-G-2）具有优异的倍率性能及循环稳定性。在0.2C、0.5C、1C、3C、5C和10C倍率下的充电比容量为172.9mA·h/g、165.7mA·h/g、163.5mA·h/g、157.4mA·h/g、154.0mA·h/g和143.5mA·h/g。5C倍率下经历200次循环，容量保持率为94.8%。循环伏安测试(CV)表明LTO-G-2样品的极化程度是最小的。交流阻抗测试（EIS）结果显示LTO-G-2的电荷转移阻抗（69.6Ω）小于纯的钛酸锂的电荷转移阻抗（140.5Ω）。     

水热法一步合成磷酸铁锂及其性能研究

为优化液相法一步制备磷酸铁锂（LiFePO₄）技术,以七水合硫酸亚铁、磷酸二氢铵、一水合氢氧化锂为原料,通过添加十二烷基苯磺酸钠（SDBS）作为表面活性剂,采用液相水热法合成技术,一步合成了LiFePO₄正极材料。研究了水热法一步合成技术对LiFePO₄材料的组成、结构、形貌、粒度等的影响,通过电感耦合等离子体发射光谱仪（ICP-OES）、X射线衍射仪（XRD）、扫描电镜（SEM）、粒度分析仪等对材料进行了表征分析,并测试了材料的电化学性能。研究结果表明,合成得到的LiFePO₄材料为微米级球形颗粒形貌的正交晶系非化学计量比的Li_1.02Fe_0.994PO₄材料。电化学性能测试结果表明,在0.1C倍率下首次充、放电比容量分别为162.0、159.9 mA·h/g,库伦效率达到98.7%、倍率性能（以1C/0.1C保持率计）为92.3%,0.1C倍率循环100次容量保持率为96.4%,展现出良好的电化学性能。     

离子液体作为电解液添加剂用于高压锂离子电池

合成了功能化离子液体1-丁基-3-甲基咪唑双（三氟甲磺酰）亚胺盐（BMIMTFSI）作为高压锂离子电池电解液添加剂,用于抑制有机溶剂的氧化,以提高碳酸酯类电解液的耐高压性。分别采用充放电测试、电化学交流阻抗（EIS）、循环伏安法（CV）和扫描电子显微镜（SEM）等研究了LiNi_0.5Mn_1.5O₄/Li电池的电化学行为和LiNi_0.5Mn_1.5O₄材料表面形貌。结果表明,当在电解液中添加20% （体积分数）BMIMTFSI时,LiNi_0.5Mn_1.5O₄/Li电池在室温、0.2C下的最高放电比容量是126.81 mA·h·g^-1,5C下的放电比容量为109.36 mA·h·g^-1,比在1 mol·L^-1 LiPF₆-EC/DMC电解液中的放电比容量提高了91.7%;且该电池在0.2C下循环50圈后的放电比容量保持率在95%左右,比用碳酸酯类电解液提高了近10%。SEM结果表明,在碳酸酯类电解液中加入BMIMTFSI后,LiNi_0.5Mn_1.5O₄电极表面附着了一层均匀且致密的固态电解质界面（SEI）膜。     

醇类溶剂对磷酸锰锂材料溶剂热合成及电化学性能的影响

分别以乙醇、乙二醇、丙三醇、正丁醇四种醇类有机溶剂与水混合作为反应介质,采用溶剂热法制备锂离子电池正极材料磷酸锰锂(LiMnPO₄)。利用XRD、SEM、BET等测试方法对材料的物相组成和形貌进行表征,结合反应机理分析,探讨不同醇类溶剂对LiMnPO₄材料结构及性能的影响。研究结果表明,采用乙醇与水混合作为溶剂时,所合成的LiMnPO₄材料尽管含有少量的Li₃PO₄杂质,但该材料颗粒尺寸最小,比表面积最大,因而具有最佳的电化学性能,其在0.1 C下首次放电比容量可达到133 mAh/g,在0.5 C下循环30次容量保持率为74.4%。     

焙烧条件对Na3V2(PO4)3/C的制备及储锌性能影响

采用喷雾干燥法合成了Na₃V₂(PO₄)₃(NVP)前驱体,然后经过高温煅烧得到水系锌离子电池正极复合材料Na₃V₂(PO₄)₃/C(NVP/C),考察了煅烧温度和煅烧时间对NVP/C性能的影响。通过XRD、SEM和BET对样品结构和形貌进行了表征,通过循环伏安和充放电测试了样品的电化学性能。结果表明,不同煅烧温度和煅烧时间制备样品均为纯相的NVP/C,且并没有改变NVP/C的晶体结构;煅烧温度过高或煅烧时间过长会导致晶粒尺寸增大,性能迅速衰减。NVP/C制备最佳条件为煅烧温度700℃、煅烧时间8 h,在该条件下所制备的NVP/C(记为NVP/C-700-8)形貌更为规整,结晶性良好,具有较小的阻抗以及更好的离子扩散能力,进而表现出最佳的电化学性能。在0.1 A/g电流密度下表现出最佳的放电比容量(122.4 mA·h/g)。在1.0 A/g电流密度下经过200圈循环后放电比容量仍高达103.9 mA·h/g。     

乙醇-水体系3D纳/微米球形磷酸铁的制备与表征

提出了一种在温和条件下制备高振实密度球形磷酸铁的简单方法。制备过程中无需引入碱性物质调节pH和添加其他模板剂,仅以九水合硝酸铁[Fe（NO₃）·9H₂O]和磷酸（H₃PO₄）为原料,在乙醇-水体系中即可制备3D纳/微米球形磷酸铁（记为FPE）。采用扫描电镜（SEM）、激光粒度仪、X射线衍射仪（XRD）、热重-差式扫描量热仪（TG-DSC）、比表面积测试仪（BET）等对制备的磷酸铁进行表征分析。结果显示,制备的磷酸铁具有3D纳/微米球形结构,平均一次粒径为27.2 nm,二次粒径D₅₀为3.75 μm。FPE的组成为二水合磷酸铁（FePO₄·2H₂O）,纯度较高,具有介孔结构,平均孔径为2.75 nm,比表面积为22.41 cm ²/g,同时具有较高的振实密度（1.34 g/cm ³）。3D纳/微米球形磷酸铁制备方法简单,性能优异,以其为前驱体制备的磷酸铁锂（LiFePO₄/C）具有较高的振实密度（1.46 g/cm ³）,在0.2C倍率下的放电比容量为157.9 mA·h/g。     

锂离子电池正极材料铌掺杂LiNiO2 的制备与电化学性能

为了提高LiNiO₂的电化学性能,用固相反应法制备了铌掺杂LiNiO₂材料,并用X射线衍射（XRD）分析、恒电流滴定技术（GITT）、电化学阻抗谱（EIS）等方法研究铌掺杂量对LiNiO₂的结构和性能的影响。结果表明适量的铌（Nb）掺杂可以提高LiNiO₂层状结构的有序程度,降低Li⁺/Ni²⁺混合程度,降低电荷转移阻抗,提高活性材料中锂离子的扩散系数。其中LiNi_0.99Nb_0.01O₂在0.5C循环100次的容量保持率为91.4%,5C时放电比容量为143 mA·h/g。而未掺杂铌的LiNiO₂在相同条件下的容量保持率和比容量仅为69.2%和127 mA·h/g。结果说明铌掺杂能够有效提高LiNiO₂的电化学性能。     

钛酸锂/石墨烯复合材料及电化学性能

通过固相法制备出钛酸锂(LTO)样品,再将LTO和氧化石墨烯通过水热法制得钛酸锂/还原石墨烯复合材料(LTO-RGO)。通过XRD、SEM、TEM对材料的结构、形貌进行表征,并进行充放电性能测试、交流阻抗测试来检测其电化学性能。结果表明,石墨烯对钛酸锂进行包覆处理不影响钛酸锂材料的晶型结构、无杂相出现。钛酸锂/石墨烯复合材料表现出了比钛酸锂材料更为优异的电化学性能,0.2C倍率下的放电比容量为208.7mA·h/g,50次循环后容量保持率为98.10%;20C倍率下的放电比容量为136.1mA·h/g。     

微波辅助溶剂热法制备LiMn1-xMgxPO4/C正极材料

采用微波辅助溶剂热法的合成途径,成功制备出镁掺杂的磷酸锰镁锂(LiMn_1-xMg_xPO₄/C)电极材料。采用X-射线衍射、扫描电镜、恒电流充放电等测试方法对晶体结构,微观形态和电化学性能进行表征。结果表明微波辅助溶剂热样品LiMn_1-xMg_xPO₄/C为具备较大比表面积和介孔结构的片层状形貌材料。该片层状纳米结构有利于锂离子脱嵌/镶嵌反应,Mg²⁺掺杂在片层状纳米晶体合成过程中发挥着重要作用,可以提高材料的电化学活性和电化学表现。其中LiMn_0.95Mg_0.05PO₄/C材料在0.1 C和5 C倍率下最高可逆放电容量分别为141.2和95.3 (mA·h)/g,具备较高的放电容量和倍率性能表现。与传统溶剂热法相比,微波辅助溶剂热法的反应时间显著降低且制备得到的材料具备优异的电化学性能表现,对于制备其他锂离子电池材料具有指导意义。     

Li2MnO3复合LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2材料制备及电化学性能研究

通过采用共沉淀法制备了Ni_0.8Co_0.1Mn_0.1（OH）₂前驱体,利用固相法研磨混合碳酸锰和碳酸锂,在氧气氛围下煅烧制备得到了Li₂MnO₃-LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂复合材料,通过利用X射线衍射（XRD）、场发射扫描电镜（FESEM）和透射电镜（TEM）表征了所制备材料的结构、成分和形貌等。通过恒流充放电、交流阻抗等方法对材料的电化学性能进行测试。结果表明,与未改性材料进行对比,3%（质量分数）Li₂MnO₃复合改性材料0.5C下首次放电容量为183 mA·h/g,经过120次充放电循环,容量保持率为93.9%;同时,在高倍率下复合改性材料放电容量也得到提高。因此,采用固相法煅烧复合Li₂MnO₃-LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂材料,可以制备出电化学性能优异的正极材料。     

超薄氮硫掺杂碳包覆二硫化铁的制备及储钠性能

钠离子电池（SIBs）因元素丰度高、成本低,在大规模储能领域具有广阔的应用前景,因此探索潜在的适配钠离子电池电极材料具有重要的研究意义。其中,高容量转化型负极材料硫化铁因元素丰度高、成本低、环境友好等优点备受关注。以活性大红染料为碳源,通过溶剂除杂和高温退火过程合成了小于2 nm超薄氮、硫掺杂碳材料包裹二硫化铁（FeS₂/N,S-C）微米颗粒复合材料。三维连续的碳网络与杂原子掺杂,能够协同促进快速的电子传导,可有效缓解二硫化铁储钠过程中的体积膨胀;同时,质量分数低于4%的极低碳含量有助于提升电极和电池的质量及体积能量密度。研究结果表明,FeS₂/N,S-C电极具有较高的可逆比容量（在0.1 A/g电流密度下可逆比容量达到758 mA·h/g）和优异的倍率性能（在10 A/g电流密度下保持207 mA·h/g的可逆比容量）。该研究工作不仅提供了一种潜在的低成本钠离子电池复合负极材料的制备方法,同时探索了高效氮掺杂碳包覆的新思路。     

锂离子电池负极材料磷酸钛锂研究进展

NASICON结构的磷酸钛锂[LiTi₂（PO₄）₃]作为新型的锂离子电池负极材料,具有环境友好、循环性能好、优异的热稳定性等优点,被认为是最具有应用前景的负极材料。LiTi₂（PO₄）₃具有138 mA·h/g的理论容量和2.5 V的平稳放电平台,但是LiTi₂（PO₄）₃电子电导率低、锂离子扩散系数小等缺点限制了其实际应用。因此,针对以上缺点,众多研究者通过对LiTi₂（PO₄）₃进行改性,极大地提高其电子电导率和锂离子扩散系数。简单介绍了LiTi₂（PO₄）₃的结构与性能,主要从制备方法和改性方法两方面综述了近年来的研究进展,并指出了LiTi₂（PO₄）₃材料目前研究存在的问题,展望了未来的应用前景。     

氧化铜作锂离子电池负极材料的制备及性能研究

以Cu（NO₃）₂·3H₂O和氢氧化钠为原料,通过水热法制备氧化铜样品。采用X射线衍射法对其进行物相结构的表征。针对pH、反应时间和反应体系浓度等反应条件,对氧化铜样品的物相结构和电化学性能的影响进行了讨论。结果表明,采用该方法制备的氧化铜负极材料在0.1 C（67 mA/g）电流密度下首次充放电容量分别为406.5 mA·h/g和867.4 mA·h/g,在大倍率循环下具有较高的容量保持率。     

溶胶凝胶法制备LiNi0．03Mn1．97O4及其电化学性能

采用溶胶凝胶法合成锂离子电池正极材料LiNi0.03Mn1.97O4,使用X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）对合成材料的结构及物理性能进行了表征。将合成材料作为锂离子电池正极活性材料,考察烧结温度对其结构及电化学性能的影响。随着烧结温度的升高,尖晶石型结构越来越完整,初始放电比容量增大,但循环性能却逐渐变差。在750℃下烧结温度12h得到了性能较好的HNi0.03Mn1.97O4,首次放电比容量为118．7mA·h／g,50次循环后,其放电比容量仍保持在101．6mA·h／g,适合作为锂离子电池的正极材料。