Li_(1.1)Ni_(1/3)CO_(1/3)Mn_(1/3)O_2正极材料的制备与性能研究

以Li2CO3、Ni CO32Ni OH24H2O、Co CO3H2O和Mn CO3为原料,采用高温固相法,制备了Li1.1Ni1/3Co1/3Mn1/3O2正极材料.通过X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对材料的结构和形貌进行了表征,并采用恒电流充放电测试系统对该材料的电化学性能进行测试.结果表明:第2次球磨时加锂盐合成的Li1.1Ni1/3Co1/3Mn1/3O2样品结构完整,为-Na Fe O2型二维层状结构,属于R-3m空间群,且该样品的阳离子混排程度较低,颗粒大小比较均匀.该样品在0.1 C放电倍率和2.4~4.6 V电压范围的首次放电比容量为182.7 m Ah/g,循环57次后,容量的仍高达保持率为95.1%,表现出良好的循环性能.     

共沉淀法制备LaF_3表面修饰LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2及性能研究

以LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2为正极材料,采用共沉淀合成方法制备LaF3表面修饰LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2正极材料,利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和电化学测试等方法对合成材料的结构、形貌以及电化学性能进行表征。结果表明:经过LaF3表面修饰的LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2材料保持了LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2层状结构,其中LaF3表面修饰量为0.59%时,在电压为2.75～4.50V范围内,以0.3mA/cm2电流密度下经恒电流充放电测试,其首次放电比容量为172.7mAh/g,经过50周充放电循环后放电比容量为163.5mAh/g,表现出较高的初始放电比容量和良好的抗过充电性能。     

LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4正极材料的γ-Al_2O_3包覆及其性能

以氢氧化铝溶胶为前驱体在Li Ni0.5Mn1.5O4正极材料表面制备尖晶石结构γ-Al2O3包覆层,借助XRD、SEM、TEM及电化学方法对电极材料的主要性能进行了研究。结果表明:Li Ni0.5Mn1.5O4表面γ-Al2O3包覆层形成条件为600℃下煅烧0.5 h,较佳包覆量约为3%(摩尔比);γ-Al2O3包覆层形貌完整,厚度约为5~10 nm,(311)晶面间距约0.24 nm;γ-Al2O3包覆的Li Ni0.5Mn1.5O4正极材料30周充放电循环(0.2 C)后的比容量为112.1 m Ah/g,4 C倍率下的比容量为82.0 m Ah/g,容量保持率较基体分别提高了约10%和17.2%。因此,γ-Al2O3包覆层减小了Li Ni0.5Mn1.5O4与电解液的接触,有效抑制了基体与电解液之间的副反应,其电化学反应可逆性、循环稳定性及倍率性能得到了提高,有望用作动力锂离子电池正极材料。     

LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2+LiMn_2O_4/软碳体系电池的研究

选用锰酸锂(Li Mn2O4)、复合镍钴锰酸锂(Li Ni1/3Co1/3Mn1/3O2)按不同比例混合作为正极,软碳作为负极材料,制备复合镍钴锰酸锂与锰酸锂混合型锂离子全电池(简称混合型锂离子全电池),选择质量分数为15%,35%的Li Mn2O4与Li Ni1/3Co1/3Mn1/3O2混合作为正极活性物质进行实验,研究Li Mn2O4对锂离子全电池充放电性能、安全性能、倍率放电性能、脉冲功率特性等的影响。结果表明:Li Mn2O4质量分数为35%时,既提升了锂离子全电池的电性能,又保证了其较高的安全性能;常温下电流为1I1(I1代表1 h率放电电流)充放电循环预计寿命可达到1 500周,55℃高温下电流为0.5I1充放电循环335周容量保持在92%以上;在放电深度(DOD)10%~80%内10 s脉冲充放电状态下,混合型锂离子全电池阻抗均在9 mΩ以下,50%DOD时的10 s放电比功率在700 W/kg以上。     

rGO量对SnO_2-Fe_2O_3/rGO锂离子电池负极材料性能的影响

为改善SnO_2-Fe_2O_3的电化学性能,通过一步水热法合成SnO_2-Fe_2O_3/rGO纳米复合材料,采用XRD、SEM、电化学工作站和蓝电电池测试系统,研究rGO加入量对SnO_2-Fe_2O_3/rGO复合材料的结构和电化学性能的影响.结果表明:rGO的掺入能很好地提高SnO_2-Fe_2O_3循环稳定性和倍率性能;对于SnO_2-Fe_2O_3/rGO50复合材料,在160 m A/g的电流密度下,100次循环后,放电比容量仍然保持596.9 m Ah/g,库仑效率为98%;即使在1 A/g的电流密度下,依然有366.6 m Ah/g的平均放电比容量.     

水热法制备LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4及其电化学性能的研究

以LiOH·H2O、MnSO4·H2O和NiSO4·6H2O等为原料,采用水热法合成尖晶石LiNi0.5Mn1.5O4材料.利用扫描电子显微镜、粉末X-射线衍射仪、电化学测试分别对材料形貌、结构和电化学性能进行表征.研究加入不同锂量和热处理对尖晶石LiNi0.5Mn1.5O4材料的初始容量、放电平台以及循环性能的影响.结果表明:经过850℃热处理所合成的材料分布均匀、结晶和电化学性能良好.当LiOH溶液为0.162 g·mL-1时,尖晶石LiNi0.5Mn1.5O4材料在1 C倍率电流(140 mAh g-1)条件下,首次放电比容量为111.0 mAh·g-1.且该样品的循环性能优越:经150充放电循环后的容量衰减率仅为4.5%.     

锂离子电池正极材料LiNi_(0.8)Co_(0.2)的掺杂改性研究

采用共沉淀法和成LiNi0.8Co0.2O2,探讨影响锂离子电池正极材料LiNi0.8Co0.2O2电化学性能及结构的因素.为了提高材料的电化学性能,对材料进行了掺杂改性的研究,分别掺入Al、Mn、Mg和Fe四种元素.通过在2.8～4.2V范围内的充放电测试分析,掺入Mn的正极材料LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2具有最高的放电比容量以及最低的容量损失,其首次放电容量为168.84 mAh/g,十次循环后的放电容量为166.9 mAh/g.     

锂离子电池正极材料LiNi_(1/3-x)Nb_xCo_(1/3)Mn_(1/3)O_2的制备与表征

通过高温固相法制备了LiNi1/3-xNbxCo1/3Mn1/3O2正极材料。采用X射线衍射、扫描电镜分析以及电化学分析等手段对其微观结构、表面形貌和电化学性能进行了研究。结果表明,当x=0.005时,高温固相法能得到结晶良好的LiNi1/3-xNbxCo1/3Mn1/3O2,颗粒分布均匀,有团聚现象发生,二次团聚粒径约为10μm左右。Nb5+的引入降低了材料的阳离子混排程度,完善了材料的层状结构,提高了材料的电化学性能。在2.8~4.2V、0.2C下的首次充放电比容量分别为211.3和152.4mA·h/g。50次循环后的充放电比容量分别为127.4和124.6mA·h/g,容量保持率为97.8%,具有较好的循环性能。     

复合材料Li_4Ti_5O_(12)/SnO_2的制备及电化学性能研究

采用化学沉积法制备Li4Ti5O12/Sn O2复合材料,讨论了Sn O2的含量对负极材料电化学性能的影响.通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、恒流充放电测试对材料进行结构、形貌及电化学性能表征.结果表明:复合材料中的Sn O2不会改变钛酸锂的尖晶石结构和形貌,当Sn O2质量分数为5%时,材料的电化学性能最优;电压在1~3 V,进行恒流充放电测试,结果表明:0.1 C倍率时,Li4Ti5O12的首次放电比容量为167.83 m Ah/g,而5%复合材料的首次放电比容量为178.21 m Ah/g.     

高性能锂电正极材料LiV_3O_8-MWCNTs的制备与性能

利用低温液相法合成了钒酸锂-多壁碳纳米管(LiV_3O_8-(w)MWCNTs)(w分别为0、1%、2%、3%、4%和5%)复合正极材料.采用X-射线衍射(X-ray diffraction,XRD)和扫描电镜(scanning electron microscope,SEM)对复合材料的晶型和结构进行了表征.XRD分析结果表明,复合材料仍为单斜晶系;SEM图谱显示,LiV_3O_8材料附着在MWCNTs的网状结构上,且使颗粒细化;通过恒流充放电测试、循环伏安(cyclic voltammetry,CV)及交流阻抗谱(electrochemical impedance spectroscopy,EIS)技术对材料的电化学性能进行了研究,结果表明,按LiV_3O_8质量百分比复合3%MWCNTs的LiV_3O_8-(3%)MWCNTs复合材料具有最佳的电化学性能,在0.1 C充放电倍率条件下,其首次放电比容量为364.5 m Ah/g,循环50次后放电比容量仍有292.2 m Ah/g,容量保持率为80.2%,而纯LiV_3O_8材料的首次放电比容量为308.2m Ah/g,循环50次后容量保持率仅为55.4%;采用MWCNTs与LiV_3O_8复合可使锂离子在材料颗粒间的电荷转移阻抗变小,有利于Li+的嵌入和脱出.     

共沉淀法制备Li[Li0.2Ni0.2Mn0.6]O2及其性能研究

采用共沉淀法在不同pH条件下制备得到球形的前驱体,通过固相法与锂源合成正极材料Li[Li_0.2Ni_0.2Mn_0.6]O₂,对样品进行了XRD、SEM以及电化学性能分析。结果表明:制得的前驱体呈球状颗粒,其中pH=8.0时制得的前驱体的结晶度和球形形貌最理想;合成的正极材料具有层状结构,在950℃下合成的材料电化学性能和循环稳定性最佳,在2.0⁴.8 V、0.2 C条件下,首次放电比容量为220.4 m Ah/g,循环20次后保持率高达97%。此外,该材料的倍率性能也最好,在1 C下充放电,其放电比容量仍保持200.9 m Ah/g。 更多还原     

PPy含量对Fe_2O_3/PPy锂离子电池负极材料性能的影响

为研究聚吡咯(PPy)含量对Fe_2O_3/PPy负极材料电化学性能的影响,以FeCl_2·4H_2O为Fe源,采用水热法合成Fe_2O_3纳米片,用原位聚合法合成不同PPy含量的Fe_2O_3/PPy复合材料,并通过X-射线衍射和扫描电子显微镜对合成的材料进行表征;将材料组装成扣式电池,采用恒流充放电、循环伏安法和交流阻抗测试进行电化学性能表征.结果表明:PPy的加入改善了Fe_2O_3的循环稳定性,其中PPy质量分数为5.0%的Fe_2O_3/5.0%PPy负极材料的循环性能最好,在200 mA/g的电流密度下,首次放电比容量为1 342.3 mA·h/g,首次库仑效率达到75.1%;经过100次循环,其放电比容量保持为487.4 mA·h/g,高于Fe_2O_3/2.5%PPy、Fe_2O_3/7.5%PPy和Fe_2O_3的放电比容量.     

二氧化钛/石墨烯复合材料的合成及电化学性能

为了提高TiO_2的导电性和材料的分散性,进而提高材料的倍率性能和循环性能,将二氧化钛与石墨烯复合,通过水热法合成了二氧化钛/石墨烯(TiO_2/rGO)复合材料,并对材料的形貌进行了表征,测试了材料用于锂离子电池的电化学性能.结果表明:与石墨烯复合后材料的比容量和倍率性能均升高,在电流密度为0.1C(C=150 mA/g)下,初始放电容量为374 mAh/g,50周后的放电比容量仍保持在165 mAh/g,循环保持率为44%,远高于同种方法下合成的二氧化钛样品50周后的比容量50 mAh/g和保持率17%.     

Na3V2(PO4)3/C复合正极材料的合成与表征研究

以Na₃V₂(PO₄)₃(NVP)为基础材料,以海藻酸钠为碳源,采用化学合成方法,对NVP材料进行碳复合、非金属离子掺杂,合成了具有优异电化学性能的NVP/C复合正极材料。探究了材料组成、合成温度、微观结构等对NVP复合材料电化学性能的影响。研究结果表明,海藻酸钠形成的碳骨架结构拥有良好的机械强度,将其在高电流密度下进行充放电时,碳骨架能够保持稳定不坍塌,提高材料的循环性能和倍率性能;当加入50 mL的海藻酸钠水溶液并经800℃烧时,NVP/C复合材料的电化学性能最佳,在0.5 C的低倍率下其首次放电比容量为110.3 mAh·g^-1,当倍率增加到50 C时,其放电比容量为78.1 mAh·g^-1,当循环2 000圈之后其放电比容量保持率高达80.4%,其库伦效率基本保持在100%,远优于已报道的研究结果。     

反应温度对LiNi_(0.4)Co_(0.2)Mn_(0.4)O_2组织结构及电化学性能的影响

在共沉淀法合成Ni0.4Co0.2Mn0.4(OH)2的基础上制备了锂离子电池正极材料LiNi0.4Co0.2Mn0.4O2.通过XRD,SEM和电化学测试对不同反应温度下LiNi0.4Co0.2Mn0.4O2正极材料的结构、形貌及电化学性能进行了测试和表征.测试表明随着反应温度的提高,c/a和I(003)/I(104)值也在增加,表明温度的升高可以减少锂镍离子的混排,使层状结构更加完整,进而电化学性能也更优异.900℃下反应所得到的样品,以0.2C放电,其首次放电容量为148.3mAh/g,库伦效率最高可达9.8%.循环40个周期后容量保持率为93.9%,具有较好的电化学性能.     

尖晶石型Li_4Mn_5O_(12)正极材料的合成

以LiOH·H2O和MnCO3为原料,采用两段固相法制备了亚微米级大小的尖晶石型Li4Mn5O12正极材料.通过充放电测试、X射线衍射、扫描电镜等现代实验方法研究了合成温度对材料的电化学性能的影响.研究表明:500℃烧结制备的样品表现出最佳的电化学性能.在0.2 C倍率电流条件下,第1循环和第30循环的放电容量分别为143.5 mAh·g-1和143.9 mAh·g-1;在2 C倍率电流下,样品的第1循环和第50循环的放电容量分别为109.2 mAh·g-1和126.1 mAh·g-1.     

离子掺杂和碳修饰对Li_2FeSiO_4结构和性能的影响

采用高温固相反应方法合成锂离子电池正极Li_2Fe_(1-x-y)Mn_xNi_ySiO_4/C复合材料,并采用X-ray线衍射、扫描电子显微镜和电化学分析方法,研究了Ni和Mn离子共掺杂及碳修饰复合改性对复合材料结构和性能的影响。结果表明,复合改性没有对材料的晶体结构造成改变,镍锰离子共掺杂和表面碳包覆能有效提高材料的比容量和循环性能;以C/32倍率充放电,复合掺杂得到的Li_2Fe_(0.6)Mn_(0.2)Ni_(0.2)SiO_4/C材料样品的电化学性能最优,根据实测结果,该复合材料的首次放电比容量达到149 m Ah·g~(-1),充放电循环10次以后容量保持率仍有95.3%。     

共沉淀法制备LaF3表面修饰LiNi1／3C01／3Mn1／302及性能研究

以LiNi1／3CO1／3Mn1／302为正极材料,采用共沉淀合成方法制备LaF3表面修饰LiNimCo1/3Mnm02正极材料,利用X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）和电化学测试等方法对合成材料的结构、形貌以及电化学性能进行表征。结果表明：经过LaF3表面修饰的LiNi1／3C01／3Mn1／302材料保持了LiNi1／3Co1／3Mn1/302层状结构,其中LaFs表面修饰量为0．59％时,在电压为2．75-4．50V范围内,以0．3mA／cm。电流密度下经恒电流充放电测试,其首次放电比容量为172．7mAh／g,经过50周充放电循环后放电比容量为163．5mAh／g,表现出较高的初始放电比容量和良好的抗过充电性能。     

正极材料LiNi_（0.4）Mn_（0.4）Co_（0.2）O_2的制备和性能

采用草酸共沉淀法合成了锂离子正极材料LiNi0.4Mn0.4Co0.2O2。用XRD、SEM和充放电实验对合成产物的结构、形貌和电化学性能进行了表征;用DSC对合成产物在不同充电状态下的热稳定性进行了研究。结果表明,采用草酸共沉淀法合成的正极材料LiNi0.4Mn0.4Co0.2O2具有α-NaFeO2型层状结构,阳离子有序度高,粒度均匀适中,电化学性能良好,首次放电比容量达到158.7 mAh/g,30次循环后放电比容量还有144.8 mAh/g;过充电状态下具有良好的热稳定性。     

LiCoO_2包覆LiNi_(0.78)Co_(0.2)Zn_(0.02)O_2锂离子电池正极材料

采用共沉淀法制备了LiCoO2包覆LiNi0.78Co0.2Zn0.02O2锂离子电池正极材料,对材料进行XRD、SEM的分析结果表明,该材料具类α-NaFeO2(R-3 m)结构,而且微观颗粒大小均匀.电化学测试结果表明,用LiCoO2进行表面包覆后比未包覆材料的初期放电比容量略有降低,但是材料的循环性能明显提高.包覆材料的首次恒流(60 mA.cm2,3.0~4.2 V,vs.Li /Li)充、放电比容量分别为243.63 mAh.g-1和204.58 mAh.g-1,首次循环效率为83.97%,200次循环后比容量仍为197.06 mAh.g-1,不可逆容量损失仅为7.52 mAh.g-1,容量保持率达到96.0%以上,具有很好的循环性能.