碳热还原法合成正极材料Li3V2(PO4)3及其性能

采用碳热还原(CTR)法以LiOH.H2O、V2O5和NH4H2PO4为原料合成了具有NASCION结构的锂离子蓄电池正极材料磷酸钒锂Li3V2(PO4)3。系统地研究了合成温度、反应时间和原料配比等因素对样品性能的影响。结果表明以n(Li)∶n(V)∶n(P)=3.05∶2.00∶3.00投入原料在800℃下煅烧24h合成的正极材料在0.1C充、放电制度下,首次充电比容量达到137mAh/g,首次放电比容量137mAh/g,充、放电效率达100%,经过20次循环后,放电容量仍然保留110mAh/g,为初始放电容量的84%。对样品进行了X射线衍射(XRD)分析,结果表明合成的样品Li3V2(PO4)3具有单斜晶体结构。     

Li3V2(PO4)3/C复合正极材料的制备与性能

以CH3COOLi、V2O5、NH4H2PO4和碳凝胶为原料,采用溶胶-凝胶法合成了锂离子蓄电池Li3V2(PO4)3/C复合正极材料.对其前驱体和产品采用热重-差热分析(TG-DTA)、X射线衍射(XRD)以及元素分析分别进行了表征.考察了掺杂碳含量对材料充放电性能及其高倍率循环性能的影响.样品C的首次放电比容量达到128.4 mAh/g.样品B和C以0.2 C充放120次后容量几乎没有衰竭;继续以1 C充放电120次,其比容量仍基本恒定,比单一Li3V2(PO4)3材料具有更优良倍率性能和循环性能.交流阻抗测试表明碳掺杂可以形成碳包覆层,材料的电导率大幅提高,从而提高了材料的电化学性能.     

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。     

P123辅助合成的Li3V2（PO4）3/C的电化学性能

以CH3COOLi、V2O5、H3PO4、草酸以及表面活性剂P123(EO20PO70EO20)为原料,采用液相法合成了亚微米级的Li3V2(PO4)3/C,通过XRD、SEM和电化学性能分析,研究了煅烧温度对产物的影响。用P123辅助合成的Li3V2(PO4)3/C粒径减小,电化学性能提高。在850℃下煅烧合成的Li3V2(PO4)3/C,晶体生长完善,可逆性最好,电荷转移阻抗最小。在3.0~4.3 V循环,0.1C首次放电比容量为128.7 mAh/g,5.0C放电比容量为104.3 mAh/g,容量保持率为81%。     

锂离子电池正极材料Li3V2-xNix(PO4)3的制备及其性能

采用溶胶-凝胶法,以Li2CO3、V2O5、NH4H2PO4、柠檬酸、Ni(OH)2·H2O为原料成功合成了正极材料Li3V2(PO4)3及其掺Ni化合物。Rietveld精修结果显示在Ni掺杂量不超过0.15时,样品均为纯相。X射线衍射(XRD)结果给出,随着镍掺杂量的增加,a轴和c轴及晶胞体积都有所下降。对样品Li3V2-xNix(PO4)3电导率的测试结果显示,Ni掺杂后样品的电子导电性均有所提高。室温下在0.1C和3C充放电条件下,镍掺杂Li3V1.95Ni0.05(PO4)3正极材料首次放电比容量分别达到177.2mAh/g和136.6mAh/g,在3C倍率下100次循环后容量保持率达到94.2%,这些性能都优于未掺杂样品和其他镍掺杂量的样品。     

锂离子电池正极材料Li3V2(PO4)3-MCNTs的合及电化学性能

采用溶胶凝胶-固相法制备Li3V2(PO4)3-MCNTs复合材料,并研究了多壁碳纳米管(MWCNTs)对其物理性能及电化学性能的影响.采用X射线衍射光谱法(XRD)、扫描电子显微镜法(SEM)和热重分析法(TGA)对其晶型结构、形貌特征等物理性能进行了表征;采用循环伏安、交流阻抗、恒流充放电测试等方法对其电化学性能进行了测试.研究发现,磷酸钒锂在800℃高温处理后为单斜结构,三维网络结构MWCNT负载磷酸钒锂[Li3V2(PO4)3-MCNTs]复合材料具有良好的电化学性能,在充放电倍率为0.1 C,电压窗口为3～4.4V时首次放电比容量为130.5 mAh/g,库仑效率为99.7％.倍率性能测试显示,在0.5 C、1.0 C、2 C下,Li3V2(PO4)3/MCNTs仍保持优越的循环稳定性.由此可见,Li3V2(PO4)3-MCNTs复合材料对正极材料的容量、倍率性能及循环稳定性都具有明显影响.     

Li3V2（PO4）3掺锰的改性研究

采用溶胶凝胶法制备了锂离子电池正极材料Li3+xMnxV2-x(PO4)3(x=0、0.05、0.10、0.20)。通过X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)分别对材料的结构及表面形貌进行了表征,结果表明:Li3+xMnxV2-x(PO4)3与Li3V2(PO4)3具有相同的结构,均属单斜晶系P21/n,且随着锰含量的增加,样品的颗粒变大。循环伏安和充放电测试结果表明,随着锰含量的增加,样品的首次比容量减少,但Li3.1Mn0.1V1.9(PO4)3循环性能较好,说明少量Mn的掺杂可以改善Li3V2(PO4)3的循环性能。     

多孔结构Li3V2（PO4）3/C正极材料的制备及电化学性能

以Li2CO3、NH4H2PO4、V2O5、草酸及淀粉为原料,采用高温固相法合成了具有多孔结构的Li3V2(PO4)3/C复合材料,研究了合成温度对材料结构和电化学性能的影响。采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)对不同温度下合成的Li3V2(PO4)3/C结构和形貌进行表征,并用恒电流充放电及交流阻抗检测方法研究材料的电化学性能。结果表明:800℃合成材料具有最佳的多孔结构及电化学性能。0.1 C初始放电比容量为130 mAh/g,经20次循环后,放电比容量仍然保留124.9 mAh/g,为初始放电比容量的96.1%。2 C下循环50次材料仍有91.5 mAh/g的放电比容量,比容量损失率仅为7%。对800℃下制备的多孔Li3V2(PO4)3/C复合材料具有最佳电化学性能的原因进行了初步研究。     

锂离子电池正极材料Li1.2V3O8的合成及性能研究

以Li2CO3和NH4VO3为原料,采用柠檬酸溶胶—凝胶法合成了Li1.2V3O8。通过对前驱体的热分析,选定了低温合成Li1.2V3O8的适宜煅烧温度。用FTIR和XRD分析了产物的结构,测试了Li1.2V3O8的电化学性能。实验结果表明,热处理温度对产物的电化学性能影响较大,放电容量随前驱体煅烧温度的上升而下降,但模拟电池的循环性能却随煅烧温度的上升而好转。     

新型负极材料LiTi_2(PO_4)_3的合成及电化学性能研究

以碳酸锂(Li2CO3)、二氧化钛(Ti O2)、磷酸二氢铵(NH4H2PO4)为主要原料,采用流变相反应法成功地合成了Li Ti2(PO4)3,并探讨不同合成温度对Li Ti2(PO4)3结构及电化学性能的影响。采用X射线衍射光谱法(XRD)、扫描电子显微镜法(SEM)技术对合成材料的晶体结构和形貌进行了表征,采用恒流充、放电系统及交流阻抗测试法对合成材料的电化学性能进行了测试,结果表明:在小电流密度下两种温度合成的产物电化学性能差别不大,但在较高倍率下充、放电时,600℃下合成的样品具有较高的比容量和较好的循环性能,还对合成温度影响Li Ti2(PO4)3性能的原因进行了初步探讨。     

High piezoelectric activity in lead-free BaTiO3-BaZrO3-CaTiO3 ceramics with near polymorphic phase boundary

Abstract

Lead-free 0.88BaTiO₃–(0.12-x)BaZrO₃–xCaTiO₃ (BT-BZ-xCT) ceramics were fabricated via solid state reaction. The effect of CaTiO₃ content on crystal structure, phase transition, and electrical properties was investigated systematically. The crystal structure and phase transition of ceramics were characterized by X-ray diffraction (XRD), Raman spectra and dielectric measurement. Results show that ceramic in the composition, x?=?0.02, exhibits a rhombohedral structure. Ceramics with increasing CT content transformed from a rhombohedral to orthorhombic structure in the composition, x?=?0.04, and eventually became a tetragonal structure at the composition, x?≥?0.08. The polymorphic phase boundary (PPB) was observed at the composition, x?=?0.06, with coexistence of orthorhombic and tetragonal phases showing at almost room temperature. This PPB composition exhibited a high piezoelectric response (d₃₃*) of 1,150?pm/V at 10?kV/cm as an electric field was applied. These results indicate that the materials studied have potential as candidates for lead-free piezoelectric ceramics.     

LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的蔗糖改性研究

首次采用一种固相自引发基团置换反应法制备了蔗糖改性的LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2材料.采用X射线衍射(XRD)、场发射扫描电镜(SEM)技术对产物的结构和形貌进行了表征,同时对其电化学性能进行了检测.结果表明,在前驱体中加入少量的蔗糖可以有效改善LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2材料的微观结构和电化学性能.在3～4.3 V的充放电电压区间内.添加质量分数3%蔗糖所制备的LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2材料显示出最高的初始放电比容量0.1 C达到183 mAh/g.     

前驱体制备条件对LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的影响

采用共沉淀法制备前驱体Ni1/3Co1/3Mn1/3(OH)2,考察了pH值、温度和搅拌速度等对锂离子电池正极材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的影响.采用电化学性能测试、能谱分析、XRD和SEM等方法对LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2进行了分析.制备前驱体的最佳工艺条件为pH值12.5,温度50℃,搅拌速度1000r/min.此条件制得的前驱体粒度均匀、大小适中,为非晶态,n(Ni):n(Co):n(Mn)=1.00:1.03:1.01.制备的正极材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的首次放电比容量为158.4mAh/g,0.1C循环10次后的放电比容量为151.7mAh/g,容量损失率为4.2%,具有较好的循环性能.     

正极材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的研究进展

介绍了LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的晶体结构和作为锂离子电池正极材料的电化学反应特征,总结了合成条件和制备方法对其物理性能和电化学性能的影响,以及不同掺杂元素(B,F,Mg,Fe,Al,Si等)对其的改性作用.     

LixNi1/3Co1/3Mn1/3O2中主体及杂质的测定

采用空气-乙炔火焰原子吸收光谱标准加入法对锂离子蓄电池正极材料LixNi1/3Co1/3Mn1/3O2中主体及杂质进行测定.对样品测定过程中的影响因素进行了综合考虑.解决了基体干扰、共存离子干扰、电离干扰、背景吸收干扰等一系列问题.拟定了各元素的最佳测试条件;并进行了方法的精密度与回收率实验.结果表明:该分析方法可用于实际样品分析.能同时简单、快捷、准确、环保地测定常量主体与微量杂质.     

CaTiO3-NdAlO3系微波介质陶瓷的研究进展

综述了具有中等介电常数的CaTiO3-NdAlO3微波介质陶瓷在晶体结构、制备及反应过程、介电性能等方面的研究进展,总结了该体系微波介质陶瓷研究中存在的问题及其发展趋势。     

CaTiO3-NdAlO3系微波介质陶瓷的研究进展

综述了具有中等介电常数的CaTiO3-NdAlO3微波介质陶瓷在晶体结构、制备及反应过程、介电性能等方面的研究进展,总结了该体系微波介质陶瓷研究中存在的问题及其发展趋势。     

合成方法对LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2性能的影响

采用高温固相法、溶胶-凝胶法和碳酸盐共沉淀法分别制备了锂离子电池层状正极材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2.采用XRD、SEM、粒径分布和充放电实验,对产物的结构和性能进行了分析.结果表明,合成方法和工艺条件的不同导致了样品晶相结构、表现形貌、粒径分布及电化学性能上的差异.碳酸盐共沉淀法制备的LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2样品的电化学性能较好,在2.5～4.6V、0.1C倍率下,首次放电比容量为190.29mAh/g,显示了较好的循环稳定性.     

LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的制备及电化学性能

首次采用流变相反应法合成了锂镍钴锰复合氧化物LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2.考察了Li/(Ni+Co+Mn)比值、焙烧温度和焙烧时间对其电化学性能的影响.在此基础上成功的合成了LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2样品,X射线试验结果发现,预焙烧得到的前驱体具有和LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2相似的结构.扫描电子显微镜法(SEM)显示,其粒径小于1μm.充放电结果显示,当电流密度为0.20 mA/cm2时,在3.0～4.4 V区间内,其首次放电比容量达到146.30 mAh/g,循环20次后,仍能保持在136.00 mAh/g.     

Al_2O_3包覆正极材料LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2

采用高温固相法制备LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2正极材料,并用三氧化二铝(Al_2O_3)进行表面包覆改性。通过XRD、SEM对材料晶体结构、形貌进行分析,用恒流充放电和循环伏安等对材料进行测试。Al_2O_3包覆的LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2正极材料具有典型的空间群,为R-3m的六方层状α-Na Fe O2结构。以0.2 C在2.5~4.3 V循环,Al_2O_3包覆量为1%的材料电化学性能最好,首次放电比容量可达145.7 m Ah/g,第30次循环的容量保持率为94.0%,比未包覆Al_2O_3材料在相同条件下的放电比容量提高了6.3%。