尖晶石/层状异质结构xLiM_2O_4?(1-x)LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2锂离子电池正极材料的制备及电化学性能

采用原位诱导法制备得到了一系列x Li M_2O_4?(1-x)Li Ni_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2(M=Ni,Co,Mn;x=0,0.1,0.2,0.3,0.4,0.5)尖晶石/层状异质结构复合材料。借助X射线衍射、扫描电镜、差示扫描量热仪、恒电流间歇滴定技术和恒电流充放电测试表征手段对材料的晶体结构、微观形貌和电化学性能进行了研究。电化学性能结果表明:x=0.2材料的倍率性能和循环性能最佳,在2.7~4.3 V、1C下循环100次后,放电比容量为137 m A?h/g,容量保持率为93%;10C时的放电比容量为112 m A?h/g,相比于原始Li Ni_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2材料在10C的放电比容量(95 m A?h/g)有较大提高。此外,快充慢放能力测试也证实了该材料的结构稳定,其在5C充、1C放的充放电机制下,循环100次后的放电比容量还能高达120 m A?h/g,容量保持率为87%。恒电流间歇滴定技术(GITT)的结果表明。x=0.2材料的D_(Li+)值比原始Li Ni_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2材料的要高出一个数量级,说明尖晶石相的引入从根本上改善了材料的电化学性能。     

Ni2+掺杂对Li3V2（PO4）3电化学性能的影响

采用X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)和电化学方法,研究Ni2+掺杂对正极材料Li3V2(PO4)3的结构、形貌和电化学性能的影响。结果表明:掺杂适量的Ni2+不会改变Li3V2(PO4)3的单斜晶系结构,但可提高材料的电导率,抑制电池在充放电过程的极化。在室温下,Li3(Ni0.05V0.95)2(PO4)3以0.1C倍率放电的初始比容量为115mA.h/g,放电倍率从0.1C增加到0.4C循环60次后,比容量衰减率仅为2.7%,而未掺杂原样Li3V2(PO4)3的初始比容量为129 mA.h/g,60次循环后比容量衰减率约为30.3%;当放电倍率增至1C时,80次循环后,Li3(Ni0.05V0.95)2(PO4)3比容量为99.8 mA.h/g,而原样的比容量为84.1 mA.h/g;当放电倍率增至5C时,循环120次后,Li3(Ni0.05V0.95)2(PO4)3比容量为67.7 mA.h/g,而原样的比容量降为0。循环伏安和交流阻抗测试表明,Li3(Ni0.05V0.95)2(PO4)3的可逆性明显优于Li3V2(PO4)3的可逆性。     

Al／AgO电池的制备及性能研究

采用化学方法制备AgO,并组装成实验电池。通过恒电流放电技术研究了在4mol／LNaOH电解质溶液中加入不同浓度的NaAlO2对Al／AgO电池性能的影响,并考察了放电倍率和温度对AI／AgO电池性能的影响。用扫描电子显微镜（SEM）研究了电池放电前后AgO的表观形貌。结果表明：在NaOH溶液中加入适量NaAlO2可以提高电池的比容量。随着温度的提高,电池的比容量增大。随着放电倍率增加,电池的比容量降低。当NaAlO2浓度为2．5mol／L,温度为80℃时,以0．1c放电,终止电压为1．0V时,Al／AgO电池的比容量达到292mA·h／g。     

锂空气电池空气电极层次多孔碳的制备及其性能

在不同表面活性剂浓度下通过溶胶-凝胶自组装方法制备了具有介孔结构的层次多孔碳材料（HPCs）。用场发射扫描电镜（FE-SEM）、透射电镜（TEM）、氮气吸脱附测试和恒流充放电测试对样品进行物理和电化学性能研究。结果表明：所有的HPCs主要为介孔结构并且具有相似的孔径分布。以HPCs为空气电极载体碳材料的锂空气电池具有较高的放电容量。且相似孔径大小的碳材料为载体的锂空气电池放电容量随着碳材料的比表面积增加而增加。在c（CTAB）=0.27 mol/L时制备的HPCs-3样品具有最佳的电化学性能。通过控制放电深度至800 mA·h/g,电池表现出良好的容量保持率,在0.1 mA/cm2电流密度下,首次放电容量为2050 mA·h/g。     

锂离子二次电池正极材料ε-VOPO_4纳米片的制备与表征（英文）

通过水热法合成钒系磷酸盐单斜系VPO_4·H_2O,通过氧化作用得到ε-VOPO_4纳米片。ε-VOPO_4纳米片在嵌锂两个过程中与超过1 mol的锂原子发生反应。对制备的ε-VOPO_4纳米片进行XRD测试,得到晶胞参数为α=7.2588(4)?;b=6.8633(2)?;c=7.2667(4)?。结果表明,制备的ε-VOPO_4纳米片厚度为200 nm且结晶度完美。电化学性能表征结果表明,制备的单斜系ε-VOPO4纳米片在高电流密度下表现出优越的电化学性能,在电流密度为0.09 m A/cm~2情况下的初始放电容量为230.3 m A·h/g。初始放电后,在电流密度为0.6 mA/cm~2下经过1000次循环后其容量保持率为73.6%(放电窗口为2.0~4.3 V)。     

锂离子电池富锂材料Li[Li0.2Ni0.2Mn0.6]O2的制备及掺杂改性

以乙酸盐为原料,采用喷雾干燥法制备层状α-NaFeO2结构的富锂正极材料Li[Li0.2Ni0.2Mn0.6]O2及掺杂Cr的Li[Li0.2Ni0.15Cr0.1Mn0.55]O2。采用X射线衍射、扫描电镜、半电池充放电和电化学阻抗谱等方法研究材料的物相、结构、形貌及电化学性能。结果表明:Cr掺杂使材料的颗粒变粗,但不改变材料的结构,而使材料的层状特征更为明显;Cr掺杂后材料的电化学性能得到明显改善,电荷转移阻抗Rct从275.0降低到105.0,循环稳定性和倍率性能均有所改善,Li[Li0.2Ni0.15Cr0.1Mn0.55]O2材料1C倍率下的放电比容量为140.0 mA.h/g,循环50次后放电比容量为133.7 mA.h/g,远高于未掺杂Cr材料的比容量,未掺杂Cr材料在1C倍率下放电比容量为107.1mA.h/g,循环50次后放电比容量为102.1 mA.h/g。     

8-羟基喹啉对空气电池用AP65镁阳极腐蚀及放电性能的影响

通过失重、电化学测试和腐蚀产物分析,研究氯化钠溶液中添加8-羟基喹啉对空气电池用AP65镁合金阳极腐蚀及放电性能的影响。结果表明:在3.5%NaCl(质量分数)溶液中添加8-羟基喹啉能使AP65镁合金的腐蚀速率由(0.36±0.1) mg·cm~2/h降至(0.028±0.0.5) mg·cm~2/h、腐蚀电位正移、腐蚀电流密度由(46.95±3.3)μA/cm~2降至(18.37±4.8)μA/cm~2。组装成单体空气电池在2 mA/cm~2电流密度下放电时,添加8-羟基喹啉的电解液可使AP65镁阳极的电流效率从21.4%提高到62.4%;在15 mA/cm~2电流密度下放电时放电电压从0.89 V提高到0.96 V。AP65镁合金在含有8-羟基喹啉的氯化钠电解液中的放电产物主要为Mg(HQ)_2和Mg(OH)_2,腐蚀膜层薄且均匀,有利于Cl~-渗透。腐蚀层与镁基体之间沉积PbO_2,可剥离腐蚀产物,促进基体全面均匀的活化溶解,增强阳极的放电活性。     

基于渐变孔隙正极和叉指型流道主动式锂空气液流电池电化学性能理论研究

提出了具有渐变孔隙正极结构的主动式锂空气液流电池,利用溶液泵驱动电解液循环,结合渐变孔隙正极结构,强化电极内部Li^+和O2扩散和结合能力,减弱电极钝化。基于COMSOL Multiphysics 5.3,建立二维电化学模型,用Darcy定律、Butler-Volmer方程和组分输运公式描述在渐变孔隙正极结构(ε=0.55+αX等)下电极内部电解液流动、正负极电化学反应及电解液中Li^+和O2浓度场分布。由于Li2O2积聚在正极孔隙内,电极比表面积下降,采用Carman-Kozeny方程修正渗透率K。研究渐变孔隙率、压强差、氧气参数、正极厚度及动力学速率系数对该电池放电性能影响。结果表明:在放电电流密度0.1 mA/cm^2,电池比电容量是被动式结构的2.5倍;与ε=0.85-0.1X相比,采用ε=0.55+αX结构的电化学性能较佳;在放电电流密度0.1 mA/cm^2下,正极厚度为500^750μm,电池放电性能较好。     

锰掺杂对锂离子电池正极材料Li3V2（PO4）3/C性能的影响（英文）

采用溶胶-凝胶法合成Li3V2-2/3xMnx(PO4)3(0≤x≤0.12)。采用XRD、SEM、XPS、恒流充放电和电化学阻抗谱(EIS)研究Mn掺杂对Li3V2(PO4)3/C结构和电化学性能的影响。XRD研究表明:掺杂少量的Mn2+不会影响材料的结构,所有样品均具有单一相态的单斜结构(P21/n空间群)。XPS分析表明:在Li3V1.94Mn0.09(PO4)3/C中,V和Mn的化合价分别为+3和+2,原料中的柠檬酸在煅烧过程中分解成C而残留在Li3V1.94Mn0.09(PO4)3/C中。电化学测试表明:掺杂Mn改善了电极材料的循环性能和倍率性能,正极材料Li3V1.94Mn0.09(PO4)3/C表现出最好的循环稳定性和倍率性能。在40mA/g的放电电流密度下,循环100次后,Li3V1.94Mn0.09(PO4)3/C的放电容量从158.8mA·h/g衰减到120.5mA·h/g,容量保持率为75.9%,而未掺杂样品的放电容量从164.2mA·h/g衰减到72.6mA·h/g,容量保持率为44.2%。当放电电流密度增加到1C时,Li3V1.94Mn0.09(PO4)3/C的初始放电容量仍能达到146.4mA·h/g,循环100次后,放电容量保持为107.5mA·h/g。EIS测试表明,掺杂适量的Mn2+减小了电荷转移阻抗,这有利于Li+的脱嵌。     

锂离子电池负极材料Li_4Ti_5O_(12)的制备及电化学性能

采用嵌段聚合物型表面活性剂P123作为结构导向剂,利用溶胶-凝胶方法制备出纳米TiO2作为合成Li4Ti5O12锂离子电池负极材料的原料之一.然后采用湿法球磨辅助的固相反应合成方法,以丙酮作为球磨介质,制备出Li4Ti5O12锂离子电池负极材科,并对所制备的Li4Ti5O12电极材料进行扫描电镜SEM、透射电镜TEM、粉末X射线衍射(XRD)、循环伏安(CV)以及循环性能测试.电化学性能测试表明所制各出的锂离子电池负极材料Li4Ti5O12具有较高的放电比容量和优异的循环性能.在电流密度为16 mA/g时首次放电比容量为155 mAh/g,首次库仑效率为98.3%.300次循环结束时放电比容量仍可达150.8 mAh/g,约为首次放电比容量的97.3%,300次循环容量仅衰减了2.7%.     

非平衡态Ti_(2-x)Mg_xNi合金的电化学储氢性能（英文）

采用机械球磨法制备非晶态的Ti_(2-x)Mg_xNi(x=0-0.3)合金粉末。通过充放电测试、线性极化和电位阶跃等方法研究非平衡态Ti_(2-x)Mg_xNi(x=0-0.3)合金热处理前后的电化学储氢性能。结果表明:热处理后Ti_(2-x)Mg_xNi合金的最大放电容量高达275.3 mA·h/g,比非晶态的Ti_(2-x)Mg_xNi合金的放电容量高100 mA·h/g。Ti_(1.9)Mg_(0.1)Ni合金的循环稳定性最好,经30次循环后的容量保持在210 mA·h/g。经过热处理的Ti_(1.9)Mg_(0.1)Ni合金的交换电流密度从101.1 mA/g增大到203.3 mA/g,氢扩散系数从3.20×10~(-11)cm~2/s增大到2.70×10~(-10)cm~2/s,表明热处理明显促进了电极的电子转移和氢扩散过程,从而提高了Ti_(2-x)Mg_xNi合金的电化学储氢性能。     

Li_(1+x)Ni_(0.166)Co_(0.166)Mn_(0.667)O_(2.175+x/2)正极材料的喷雾干燥法合成及电化学性能

采用喷雾干燥法制备锂离子电池用层状富锂锰基正极材料Li(1+x)Ni0.166Co0.166Mn0.667O(2.175+x/2)(x=0.3,0.4,0.5,0.6),通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、等离子体发射光谱(ICP)、热重-差热分析(TG-DSC)、比表面积、粒度分布和恒流充放电等测试手段对材料的结构、形貌及电化学性能进行表征。结果表明:所制得的富锂锰基正极材料为三方层状结构(mR3)的LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2和单斜层状结构(C2/m)的Li2MnO3组成的固溶体,且具有多孔球形形貌。当x=0.4时,材料具有最优的电化学性能。在2.0~4.8 V电压范围内,25 mA/g电流密度下材料的首次放电比容量高达277.5 mA·h/g,20周循环后容量保持率达95.3%,500 mA/g电流密度下放电比容量仍达192.5 mA·h/g。     

Zn掺杂对LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2结构与电化学性能的影响

用溶胶凝胶法制备了Li Ni1/3Co1/3-x Mn1/3Znx O2(x=0,1/24,2/24,4/24)锂离子电池正极材料。由X射线衍射和扫描电镜对其分析结果表明,Zn掺杂不改变Li Ni1/3Co1/3Mn1/3O2的α-Na Fe O2层状结构,当掺杂量达到4/24时,杂相产生。电化学研究表明,当Zn掺杂量为2/24时,Li Ni1/3Co1/3Mn1/3O2首次放电容量由未掺杂的169.2 m Ah·g-1降低为160.1m Ah·g-1,但循环性能明显提高,30次循环后的容量保持率由未掺杂的89.2%升至97%。并且在20、40、60和80 m A·g-1不同的电流密度下继续循环20次后,当再次恢复到20 m A·g-1的电流密度时,放电容量可恢复到150.3 m Ah·g-1。     

整片三维纳米多孔铜为集流体的氧化亚铜膜电极的制备及储锂性能研究

对Mn-35Cu合金采用化学腐蚀法可制备出一种结构均匀且平均孔径为100 nm的整片三维纳米多孔铜。随后,经300℃、0.5 h热处理,在三维纳米多孔铜孔壁表面进一步形成一层氧化亚铜薄膜,从而制备出三维纳米多孔铜为集流体的氧化亚铜膜电极。分别对该电极进行SEM、XRD及恒流充放电测试。结果表明,这种多孔氧化亚铜膜电极在0.1 m A/cm~2的电流密度下,首次放电比容量达1.29 m Ah/cm~2,最高可逆比容量达0.89 m Ah/cm~2。60周循环后,该电极可逆比容量仍有0.56 m Ah/cm~2,容量保持率为62.9%,表明在下一代高性能锂离子电池中具有潜在的应用前景。高比表面积的氧化亚铜薄膜和独特的纳米多孔结构是该电极具有优异储锂性能的主要原因。     

TiO_2·nH_2O水热制备钛酸纳米簇及电化学性能研究

以水解沉淀法制备得到的TiO_2·n H_2O为钛源,采用强碱水热法得到的钛酸纳米簇和以TiO_2为钛源制得的产物相比具有更加优异的电化学性能。在50 m A/g的电流密度下首次放电比容量高达425.6 m Ah/g,在1000 m A/g的大倍率下循环3000次后的比容量稳定在115 m Ah/g,库伦效率几乎为100%。因此,该材料作为大功率长寿命锂离子电池的负极材料,具有很好的应用前景。     

Synthesis and Electrochemical Performance of Li2MnSiO4/C as Cathode Materials with High Capacity for Lithium ion Batteries

在三元液相体系中合成了球形Li2MnSiO4/C 复合正极材料,XRD、SEM和电化学性能测试对材料进行了表征。XRD测试表明Li2MnSiO4 具有正交结构,对应Pmn21空间群。SEM显示所得样品为小于1 μm的球形颗粒。将Li2MnSiO4/C 组装成扣式电池进行电化学测试的结果表明,在1.5~4.6 V,该样品的初始充电容量达310 mAh/g,放电容量高至 286 mAh/g,为理论比容量的85.9%;循环30 次后放电比容量为142 mAh/g。     

锂/硫电池用纳米硫的液相沉积法制备及性能

以升华硫粉为原料,采用液相沉积法在水溶液体系下制备纳米硫材料。采用激光粒度分析仪和扫描电镜,对纳米硫的合成条件进行分析与优化;通过恒流充放电测试、电化学阻抗分析等方法对所制备纳米硫的电化学性能进行表征。结果表明：在以甲酸为沉淀剂、PEG-400为分散剂、多硫化钠溶液浓度为0.2 mol/L的合成条件下,可制备出粒径范围为50~80 nm、平均粒径约65 nm且分散性较好的类球形纳米硫材料。基于该纳米硫组装的锂/硫电池在0.054 mA/cm2电流密度下,首次放电比容量达1050 mA?h/g,经10次循环后,放电容量仍可保持初始容量的70%左右(700 mA?h/g)。本方法工艺简单、操作方便、成本低廉,适合锂/硫电池用纳米硫材料的工业化制备。     

AlF_3包覆锂离子电池正极材料Li_(1.2)(Mn_(0.54)Ni_(0.16)Co_(0.08))O_2的制备、表征及电化学性能(英文)

采用溶胶-凝胶法合成锂离子电池正极材料Li1.2(Mn0.54Ni0.16Co0.08)O2,并用Al F3对这种材料进行表面包覆改性。采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、高分辨率透射电子显微镜(HRTEM)等表征材料的结构和形貌。结果表明,合成的Li1.2(Mn0.54Ni0.16Co0.08)O2具有典型的层状α-Na Fe O2结构,AlF3均匀包覆在Li1.2(Mn0.54Ni0.16Co0.08)O2材料表面,包覆层厚度为5~7 nm。电化学测试表明,包覆Al F3后材料的电化学性能得到提高,在1C倍率下,包覆的AlF3材料的首次放电容量为208.2 m A·h/g,50次循环后容量保持率为72.4%,而未包覆AlF3的材料的首次放电容量和容量保持率分别为191.7 m A·h/g和51.6%。     

AlF3包覆锂离子电池正极材料Li1.2(Mn0.54Ni0.16Co0.08)O2的制备、表征及电化学性能（英文）

采用溶胶-凝胶法合成锂离子电池正极材料Li1.2(Mn0.54Ni0.16Co0.08)O2,并用Al F3对这种材料进行表面包覆改性。采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、高分辨率透射电子显微镜(HRTEM)等表征材料的结构和形貌。结果表明,合成的Li1.2(Mn0.54Ni0.16Co0.08)O2具有典型的层状α-Na Fe O2结构,AlF3均匀包覆在Li1.2(Mn0.54Ni0.16Co0.08)O2材料表面,包覆层厚度为5~7 nm。电化学测试表明,包覆Al F3后材料的电化学性能得到提高,在1C倍率下,包覆的AlF3材料的首次放电容量为208.2 m A·h/g,50次循环后容量保持率为72.4%,而未包覆AlF3的材料的首次放电容量和容量保持率分别为191.7 m A·h/g和51.6%。     

Li2S-FeS2复合物制法及其充放电性能

日本产业技术综合研究所竹内友成等人采用通电烧结机,在Ar气氛下于1200℃热处理,制得Li2S-FeS2复合物,并与固体电解质Li7P3S11以7∶3质量比混合制成正极材料。电化学实验表明,In/Li2S-Fe2S电池放电容量为180mA·h/g,高于In/Li2S-C电池的140mA·h/g,这是由于前者活性物质较多。ex-situ XRD和SK-edge XAFS检测结果表明,充电时In/Li2S-