锂离子电池负极材料Li4Ti4.9Ni0.1O12的制备及其电化学性能研究

以 Li2CO3、TiO2、Ni(CH3COO)2.4H2O为原料，采用固相法制备尖晶石型Li4Ti4.9Ni0.1O12锂离子负极材料。通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、恒流充放电测试以及交流阻抗等技术对材料进行结构、形貌及电化学性能测试。研究结果表明，制备出的Li4Ti4.9Ni0.1O12材料无杂质相，颗粒大小均匀，在0.5C下首次放电比容量为173.3mAh g-1，库伦效率为97.4%，50次循环后，材料放电比容量为163.4mAh g-1，容量保持率为94.3%。     

锂离子电池碱式硫酸铁正极材料的合成及其性能

以FeSO4·7H2O为原料,通过两步热处理合成碱式硫酸铁样品,考察其作为锂离子电池正极材料的电化学性能。实验结果表明,所合成的FeOHSO4样品为具有单斜结构的纯晶相材料,该材料的首次放电容量达135 mAh·g-1,平均电压平台为3.2 V,50次循环后,放电容量衰减为73 mAh·g-1。该材料合成工艺简单,成本低廉,显示了良好的工业应用前景。     

LiNio.5Mn1.5O4/Li4Ti5O12全电池的制备及电化学性能研究

以5V高电压LiNi0.5Mn1 5O4为正极材料,高安全性Li4Ti5O12为负极材料制备了LiNi0.5Mn1.5O4/Li4Ti5O12全电池,重点研究了正负极容量配比对电池电化学性能的影响.其中正极容量过量40％的电池具有最好的倍率和循环性能,在0.5 C电流下,P/N=1.4的电池的最高放电比容量为164.1 mAh·g-1,循环200次的容量保持率为88％;在2C电流下,P/N=1.4的电池的最高放电比容量为135.2 mAh·g-1,循环740次的容量保持率为91.1％.P/N=1.4的电池良好的倍率和循环性能与其内阻较小、电池极化较小等因素有关.     

CoMn_2O_4新型锂离子电池负极材料的合成与性能研究

以Co(Ac)2·4H2O和Mn(Ac)2·4H2O为原料,乙二醇为溶剂,采用简单的一步水热法成功地合成了CoMn2O4微球。使用X射线衍射(XRD)和透射电子显微镜(TEM)对合成的产物进行物相和形貌分析。采用蓝电测试系统对产物进行电化学性能测试,结果表明,当CoMn2O4微球用作锂离子电池负极材料时,在电流密度为100mA·g-1的条件下,其首次放电容量为1056mAh·g-1,50次充放电循环后容量仍保持在611.7mAh·g-1左右并趋于稳定,呈现出良好的循环性能。     

碳掺杂改善LiFePO4电化学性能

采用葡萄糖为碳源,通过固相合成法制备了掺碳的LiFePO4正极材料,并对样品的性能进行了研究分析.结果表明,少量的碳掺杂并未改变LiFePO4的晶体结构但显著改善了其电化学性能,LiFePO4/C样品的粒度较小粒径分布均匀,0.1 C首次放电比容量为141.9 mAh/g,循环50次后容量下降11.2 mAh/g,以1 C倍率首次放电比容量为126.5 mAh/g,循环50次后容量保持率为87.2%.     

尖晶石型LiNi0.1Mn1.9O4材料的合成及性能研究

采用分步加热高温固相合成法,合成了尖晶石型LiNi0.1Mn1.9O4正极材料。用X射线衍射仪(XRD)对材料的晶体结构进行表征和晶格参数分析,并在实验电池LiNi0.1Mn1.9O4/1MLiPF6-EC DEC EMC/MCMB体系中研究了材料的电化学性能,样品的首次放电容量达到98.2mAh.g-1,经过100次循环后,LiNi0.1Mn1.9O4样品的放电容量保持率在92%以上,2C充放电时,放电容量为0.1C时的96.7%,样品具有很好的循环性能。     

不同镍钴锰比对xLi_2MnO_3-(1-x)LiMO_2正极材料的结构和电化学性能的影响

以Na OH和NH3·H2O为沉淀剂,采用共沉淀法成功合成富锂锰基层状正极材料。通过X射线粉末衍射(XRD)、拉曼光谱、扫描电子显微镜(SEM)、循环伏安法(CV)、电化学阻抗谱(EIS)和充放电测试等研究手段,重点探讨了不同镍钴锰比对富锂锰基层状正极材料的结构、形貌以及电化学性能的影响。其中Li1.2Mn0.54Ni0.13Co0.13O2正极材料结晶度高,粒度分布均匀,无明显团聚现象。在0.1C倍率下首次放电比容量为247.9 m A·h·g-1,首次库仑效率为75.1%。在1C倍率下首次放电比容量为236.2 m A·h·g-1,经过50次充放电循环后放电比容量为218.4 m A·h·g-1,容量保持率为88.3%,展现出较好的循环稳定性。     

氟掺杂型锂锰氧化物的电化学性能研究

以LiNO3、LiF和Mn(AC)2·4H2O为原料,采用柠檬酸配位法,通过控制n(Li)n(Mn)和掺氟量,在750℃下制备尖晶石型系列Li1+xMn2-xO4-yFy电极材料。Li1+xMn2-xO4-yFy的充放电实验表明,随着锂掺入量的增加,材料的首次放电容量迅速降低,但材料的循环稳定性明显提高。Li1.05Mn2O4的放电容量最高(116mAh g),而且稳定性也较好。室温下,5次循环后容量仅衰减1.92%。掺氟明显降低材料在高温条件下的容量损失,但随着氟掺杂量的增加,材料的首次放电容量降低较大。同时掺杂锂和氟的材料比仅掺杂锂的材料具有更好的循环稳定性,Li1.05Mn1.95O3.95F0.05循环稳定后,放电比容量保持在103.5mAh g。Li1.15Mn1.85O3.9F0.1循环4次以后,便没有容量衰减,放电比容量稳定在98.5mAh g,因此,从比容量和循环稳定性两方面考虑,Li1.05Mn1.95O3.95F0.05和Li1.15Mn1.85O3.9F0.1是较好的电极材料。     

无定型MnO2的合成及其电化学性质研究

在乙醇介质中用恒沸回流法合成纳米颗粒的无定型二氧化锰。无定型二氧化锰首次放电容量为208 mAh.g-1,第五次循环的放电容量为首次的80.6%,即167.6 mAh.g-1。结果表明,无定型二氧化锰具有较好的脱嵌锂性能。     

Li4Ti5O12@C复合材料的制备及其性质研究

本文以葡萄糖为碳源,采用原位复合法制备锂离子电池复合负极材料Li4Ti5O12@C,同时探讨了不同碳包覆量对Li4Ti5O12的影响。通过X-射线衍射和扫描电子显微镜对合成出的材料结构及表面形貌进行表征,采用恒电流充放电和电化学阻抗等技术对其进行电化学性能测试。结果表明：碳包覆量为3 %的Li4Ti5O12颗粒均匀且电化学性能最好。在0.5 C下,首次放电比容量为185.9 mAh/g,循环50次后,其放电比容量仍为161.5 mAh/g。在2.0 C下,首次放电比容量为99.9 mAh/g,材料表现出优良的电化学性能。     

锂离子电池LiNi_xFe_(1-x)PO_4正极材料的制备及其电化学性能

本文以蔗糖为碳源,采用固相法合成了锂离子电池LiNixFe1-xPO4(x=0、0.05、0.1、0.2和0.3)正极材料,通过XRD和SEM等表征所合成的产物为多孔炭和LiFePO4相以恒电流充放电和电化学阻抗谱研究了材料的电化学性能,结果LiNi0.1Fe0.9PO4的性能最佳,其粒径大小在500～1000nm左右,在2C的充放电条件下,其放电比容量为70.3mAh·g-1,15次循环后容量保持率达90%。     

一维纳米结构SnO2的制备及其电化学性能研究

用SnCl4·5H2O、水合肼为原料,采用水热法制备一维纳米结构SnO2。X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）和透射电镜（TEM）结果表明：制备的一维纳米结构的SnO2为四方相结构,其直径为0．5—2．5μm,长度约几百微米。恒电流充放电测试结果显示：在电流密度为160mAhg^-1（0．2C）时,该SnO2材料的首次放电容量为1780mAhg^-1,第二十周期放电容量保持到468mAhg^-1;从第三周期开始,库仑效率均保持在90％以上。以上结果表明这种材料具有较高的储锂容量和较好的可逆性能,是一种有前景的锂离子电池负极材料。     

锂离子电池Ni-Sn-Sb合金负极材料的制备及其电性能研究

采用化学还原-共沉积法制备了Ni-Sn-Sb三元合金材料,用XRD和SEM对其结构和形貌进行表征。根据充放电曲线、循环伏安和交流阻抗谱,探讨了合成电极的嵌/脱锂行为。研究表明:热处理后的Ni-Sn-Sb合金材料呈不均匀粒状结构;首次放电容量达到1 625 mAh.g-1,充电容量为628 mAh.g-1,循环20次后可逆容量仍有334mAh.g-1,库仑效率稳定在90%,具有较好的电化学性能。     

锂离子正极材料LiNi_(0.8)Mn_(0.1)Co_(0.1)O_2的制备及其性能研究

以尿素为沉淀剂,以乙二醇为溶剂,通过溶剂热法制备出多级前躯体Ni0.8Mn0.1Co0.1CO3,通过焙烧该前躯体和LiOH·H2O的混合物制备出高比容量的锂离子正极材料LiNi0.8Mn0.1Co0.1O2。采用XRD、FESEM及恒流充放电测试对材料的结构、形貌和电化学进行表征,结果表明,合成的产物形貌均一,有高结晶度。在0.1 C倍率下,放电比容量为194.6 mAh g-1;当放电倍率提高到2.0 C时,该材料仍然具有78.4mAhg-1的放电比容量,并且该材料在各个倍率下具有良好的稳定性。在1.0 C的放电倍率下,经过50次循环,放电容量保持率为92.5%。     

聚丙烯酸修饰的Fe3O4@C核壳型微球的制备及其在锂离子电池 负极中的电化学性能

锂离子电池作为最有前途的储能技术之一,因具有循环寿命长、能量密度大、自放电率低、热稳定性能好、记忆效应不明显等优势,已成为新型能源领域的研究热点。本工作以聚丙烯酸(PAA)修饰的粒径约250 nm的Fe3O4微球为核,葡萄糖为碳源,通过水热法制备了Fe3O4@C核壳型微球,研究其作为锂离子电池负极材料的电化学特性。通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、热重(TGA–DTA)和傅里叶红外光谱(FT-IR)等手段对其表征,并通过循环伏安特性曲线、循环性能曲线、倍率性能曲线,充放电平台曲线和阻抗及其拟合曲线等研究其电化学性能。结果表明,制备的聚丙烯酸(PAA)修饰的Fe3O4@C核壳型微球球状完整,粒径均一,平均尺寸约310 nm,碳层表面光滑,包覆均匀,平均厚度约30 nm。Fe3O4@C的核壳结构有效缓解了恒流充放电过程中的体积膨胀,避免了晶体结构的快速坍塌。PAA中大量的羧基基团对Fe3O4起到表面改性的作用,有效避免了颗粒团聚,保证了良好的分散性。碳的有效包覆可改善Fe3O4材料作为锂离子电池负极材料的离子和电子电导,增加其比容量、库伦效率和循环稳定性。Fe3O4@C核壳型微球在100 mA/g电流密度下,恒流充放电循环370圈后,仍能保持655 mAh/g放电比容量,约为首次放电的50%,具有良好的容量保持率。     

Li_(1.02)Mn_(1.92)Al_(0.02)Cr_(0.02)Mg_(0.02)O_(4-x)F_x尖晶石正极材料的研究

采用溶胶-凝胶法合成了复合离子掺杂的尖晶石型锰酸锂Li1.02Mn1.92Al0.02Cr0.02Mg0.02O4-xFx(x=0,0.06)正极材料,并用XRD、CV、EIS和充放电测试等研究了其结构和电化学性能。结果表明,F与金属离子(Li、Al、Cr、Mg)的复合掺杂不仅提高了材料的比容量,还增加了尖晶石结构的稳定性,改善了材料的循环性能和可逆性能;充放电测试结果表明,Li1.02Mn1.92Al0.02Cr0.02Mg0.02O3.94F0.06具有优越的循环性能,常温下,以1/3C充放电的首次放电容量及50个循环后的容量保持率分别为117.9 mAh/g,96.9%。     

锂离子电池Li2Fe1-xVxSiO4/C复合正极材料的合成、结构形貌和电化学性能

采用液相预处理和固相反应相结合的方法合成了聚阴离子型锂离子电池Li2Fe1-xVxSiO4/C（x=0,0.1,0.3,0.5）复合正极材料,采用XRD、SEM、EDX和电化学测试对材料进行了表征,研究了钒掺杂对材料结构、形貌和电化学性能的影响。结果表明所有样品均为正交晶系,属P21mn空间群,钒掺杂量x=0.1时样品晶格常数发生明显变化,晶胞呈c轴方向拉长的立方体,导致了材料的比容量和循环性能下降;所有样品均为纳米至亚微米尺寸颗粒,且随钒掺杂量的增加而增大,但x=0.5时样品的电化学性能最优。在常温和0.2C倍率下初始放电容量为124.3mAh/g,循环10次后容量无衰减,可逆放电容量仍高达126.2mAh/g,显示了良好的循环性能和应用前景。     

基于β-FeOOH纳米棒制备LiFePO_4/C和Fe_2O_3纳米电极材料及其电池性能

自制直径为90nm、长为500nm的β-FeOOH纳米棒为前驱物,通过碳热还原法和热分解法分别制备出形貌均匀、粒径为300nm的LiFePO4/C正极材料和粒径为100nm的Fe2O3负极材料,并研究它们对金属锂组成半电池和构造LiFePO4/C vs.Fe2O3全电池的电化学性能。结果表明：LiFePO4/C半电池在0.1C、0.5C、1.0C、5.0C、10.0C和15.0C（1C=170 mA g–1）倍率下放电比容量分别为158.8、153.2、144.3、126.8、111.0 mA h g–1和92.9mA h g–1。经过不同倍率循环后,返回0.1 C放电比容量为157.5mA h g–1,为初始0.1 C放电比容量的99.2%。Fe2O3半电池在50mA g–1电流密度下首次放电比容量为1655.5mA h g–1,循环50次后,仍保持460mA h g–1的放电比容量。LiFePO4/C vs.Fe2O3全电池在0.1 C倍率下,相对于LiFePO4活性物质,首次放电比容量为148.7mA h g–1;相对于Fe2O3活性物质,首次放电比容量为441.7mA h g–1。由LiFePO4/C纳米粒子作为正极材料、Fe2O3纳米粒子作为负极材料组成的全电池在0.1 C到2.0 C不同倍率下均表现出了良好的循环性能,且返回0.1 C后其放电比容量相对于初始0.1 C放电比容量无衰减。可见,以β-FeOOH纳米棒为前驱物控制制备的LiFePO4/C正极纳米材料和Fe2O3负极纳米材料可以有效地提升电池的性能。     

锂离子电池正极材料LiFePO4的制备及电化学性能研究

以Li3PO4和Fe（3PO4）.28H2O为原料,采用固相法成功制备了锂离子电池正极材料LiFePO4,并讨论了Li3PO4用量对材料的影响。采用X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）和充放电测试等手段对最终产物的物相、形貌和电化学性能进行了表征。结果表明,按计量比制备的LiFePO4样品具有较好的电化学性能,以0.1、0.5、1和5 C（1C=150 mA/g）的倍率进行充放电,首次放电比容量分别为135.6、123.8、116.2和56.5 mAh/g。磷酸锂过量8%制备的样品具有较好的高倍率性能,5C时放电比容量为80.3 mAh/g;而磷酸锂过量30%的样品则具有很好的小倍率放电比容量,0.1C时放电比容量为151.1 mAh/g。