锂离子电容器碳正极材料的研究进展

锂离子电容器是一种采用电容型正极材料、电池型负极材料进行组装的储能器件,结合了锂离子电池与超级电容器两者的优点,兼具高能量密度、高功率密度和长循环寿命。但是由于锂离子电容器还存在正负极动力学过程以及容量不匹配的问题,大大影响了锂离子电容器的电化学性能。通常锂离子电容器的功率密度取决于负极材料,而能量密度取决于正极材料,因此为提高锂离子电容器的能量密度,还需发展具有高比容量和高导电性的正极材料。目前,碳材料因具有低成本、来源广泛、高比表面积和丰富的孔道结构等特点,是一种极具应用潜力的电极材料。综述并分析了各种碳材料(包括活性炭、模板炭、石墨烯和生物炭等)作为锂离子电容器正极材料的电化学性能与优缺点,最后对锂离子电容器正极材料的研究提出了建议与展望。     

碳包覆对动力锂离子电池正极材料电化学性能影响

概述了碳材料包覆对动力锂离子电池正极材料LiFePO4、LiNi0．5Mn1．5O4和Li[Nil／3Co1／3Mn1／3】O2电化学性能的影响,综述了不同碳源炭化后形成的碳的特性及对各种电极材料性能的影响,总结了碳包覆动力锂离子电池正极材料的发展方向。     

锂离子蓄电池正极材料LiCoO2的制备与电化学性能研究

以Co3O4为Co源、Li2O2为Li源、非水介质为分散剂,采用改进高温固相反应法合成了锂离子蓄电池正极材料LiCoO2,并采用XRD和电化学性能评价考察了不同合成条件对材料的晶体结构和电化学性能的影响。结果表明,材料的合成温度、前驱物的纯度和处理方法对材料的结构,充放电容量和循环性能有较显著的影响,焙烧时间对材料的电化学性能影响相对较小,以优化的最佳合成条件制备正极材料,材料的充放电比容量均大小于150mAh/g,效率在96．0－99．9％之间,循环100次后,材料的充放电比容量仍大于146mAh/g,容量保持率大于97．3％,优于常规固相反应法所得结果,显示了较好的应用前景。     

锂离子电池正极材料LiFePO4的电化学性能改进

引言 随着社会的进步,人们对化学电源提出了高能量、长寿命、低成本、低环境污染的要求.虽然锂离子蓄电池目前已经实现了商品化,但正极嵌锂材料结构与性能的研究,以及如何提高容量和降低成本是锂离子蓄电池进一步被开发和应用的关键.     

碳含量对LiFePO4/C复合正极材料性能的影响

Olivine-type LiFePO4/C composite cathode materials were synthesized by a solid-state reaction method in an inert atmosphere. The glucose was added as conductive precursors before the formation of the crystalline phase. The effects of glucose content on the properties of as-synthesized cathode materials were investigated. The crystal structure and the electrochemical performance were characterized by X-ray diffraction （XRD）, scanning electron microscopy （SEM）, laser particle-size distribution measurement and electrochemical performance testing. The material has a single crystal olivine structure with grain-sizes ca. 100-200 nm. SEM micrographs and the corresponding energy dispersive spectrometer （EDS） data confirm that the carbon particulates produced by glucose pyrogenation are uniformly dispersed among the LiFePO4 grains, ensuring a good electronic contact. Impedance spectroscopy was used to investigate the ohmic and kinetic contributions to the cell performance. It is found that increasing the carbon content leads to a reduction of the cell impedance due to the reduction of the charge transfer resistance. The galvanostatically charge and discharge tests show that the material obtained by adding 10% C （by mass） gives a maximum discharge capacity of 140.8mA·h·g^-1 at the same rate （C/10）. The material also displays a more stable cycle-life than the others.     

氧化铟包覆二氧化锰正极材料的电化学性能研究

以MnSO₄、KMnO₄为原料合成MnO₂,通过在反应中添加In(NO₃)₃·H₂O在其表面形成In₂O₃包覆层,经XRD、SEM表征发现包覆层并未明显改变MnO₂的晶体结构,但改善了颗粒分布情况。通过充放电测试、循环伏安测试和电化学阻抗测试研究了复合材料的电化学性能,结果表明,在1 A/g的测试条件下,包覆n(Mn)/n(In)为1∶0.03的样品首次放电比容量为206.3 mAh/g,经100次充放电循环后的容量保持率为95%,In₂O₃包覆层能够有效提高正极材料的循环性能。     

锂离子蓄电池正极材料LiCoO2的制备与电化学性能研究

以Co3O4 为Co源、Li2 CO3 为Li源、非水介质为分散剂 ,采用改进高温固相反应法合成了锂离子蓄电池正极材料LiCoO2 ,并采用XRD和电化学性能评价考察了不同合成条件对材料的晶体结构和电化学性能的影响。结果表明 ,材料的合成温度、前驱物的纯度和处理方法对材料的结构、充放电容量和循环性能有较显著的影响 ,焙烧时间对材料的电化学性能影响相对较小。以优化的最佳合成条件制备正极材料 ,材料的充放电比容量均大于 15 0mAh/g ,效率在 96 .0～ 99.9%之间。循环 10 0次后 ,材料的充放电比容量仍大于 146mAh/g ,容量保持率大于 97.3 %。优于常规固相反应法所得结果 ,显示了较好的应用前景     

多孔FeF2正极材料的制备及电化学性能研究

利用分解反应中大比例质量损失和大量气体产生,制备出具有40.369m²·g^-1大比表面积的多孔FeF₂材料。多孔结构为FeF₂材料构建了优异的离子和电子导电通路,表现出优秀的倍率性能和循环性能。在2C、5C和15C的倍率下分别表现出589.21mAh·g^-1、406.95mAh·g^-1和83.53mAh·g^-1的高放电比容量。在0.5C和2C下,循环100次后放电比容量分别为502.5mAh·g^-1和267.9mAh·g^-1。该结果为电池正极材料提升倍率性能提供了新思路。     

锂离子电容器硬碳负极材料的表面改性及其电化学性能研究

以浓硫酸和浓硝酸为氧化剂,采用超声氧化法对硬碳进行表面氧化处理,并研究其作为锂离子超级电容器负极材料的电化学性能。采用扫描电镜、X射线衍射和X射线光电子能谱等表征手段研究了超声氧化处理对硬碳形貌、结构以及表面含氧官能团相对含量的影响。采用恒电流充放电、循环伏安法及交流阻抗法等电化学测试手段对处理前后硬碳的电化学性能进行研究。结果表明:超声氧化处理能在硬碳表面引入适量的含氧官能团,添加额外的活性中心,提高电子迁移率,进而提高硬碳材料的电化学性能。半电池测试中,在2 A·g-1的高电流密度下,氧化硬碳的比容量是未处理硬碳的2倍,具有优秀的倍率性能。以氧化硬碳负极和活性炭正极制备出锂离子电容器,能量密度为37.6 W·h·kg-1,功率密度可达9415 W·kg-1,在1.0 A·g-1电流密度下,经过4000次充放电循环后,容量保持率为99.1%,具有良好的循环稳定性。     

锰掺杂磷酸铁锂／碳正极材料的制备及电化学性能

以MnPO4．H2O、FePO4．2H2O为锰源和铁源,碳酸锂为锂源,葡萄糖为还原剂和碳源,采用高温碳热还原法,一步制备了改性的锂离子电池正极材料LiMnO45Fe0.55,PO4／C,并讨论了合成温度对材料的影响。采用X射线衍射、扫描电子显微镜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...     

钠离子电池正极材料碳包覆磷酸钒钠的合成及电化学性能研究

磷酸钒钠材料是钠离子电池的理想正极材料,但其较低的电子导电率导致了较差的倍率性能和长循环性能。采用EDTA作为碳源,溶胶凝胶法合成碳包覆的磷酸钒钠复合材料。XRD和FTIR测试表明合成的磷酸钒钠晶相纯度较高;扫描和透射电镜分析结果表明合成的材料颗粒尺寸为微米级,碳主要包覆在磷酸钒钠颗粒的表面;当电压为2.3～2.8V、EDTA与磷酸钒钠物质的量之比为3∶3时,样品表现出较好的电化学性能,0.1 C下的初始容量为108.1 m A·h/g,接近理论容量。在1 C下循环600周后容量为93.2 mA·h/g;10 C下循环500周后的容量79.1 m A·h/g,容量保持率为91.23%。     

低硫石油焦锂离子电池负极材料的电化学性能研究

低硫石油焦用于生产锂离子电池负极材料是提高其附加值和节约资源的一个重要途径.本研究将普通石油焦经过碳化和石墨化制备出人造石墨,并将其电化学性能与针状焦进行了系统性地对比,探索其作为锂电负极材料的应用性.结果表明:仅碳化后的样品由于首次库伦效率不高(73.41％)、250次循环稳定容量偏低[202.2(mA·h)/g],...     

Ag掺杂VO2(B)正极材料的合成及其电化学性能

以V₂O₅、C₁₂H₂₂O₁₁和AgNO₃为原料,采用水热法制备Ag掺杂VO₂（B）正极材料,通过XRD、FESEM、XPS、EDS、循环伏安（CV）、交流阻抗（EIS）等表征手段,研究掺Ag对VO₂（B）的结构、形貌及电化学性能的变化规律。结果表明,当掺杂量为0.43%（atom）时,样品（Ag₁）首次放电比容量为340.5 mA·h·g^-1,较未掺杂样品（Ag₀）提高了80.5%。当掺杂量为1.28%（atom）时,样品（Ag₃）表现出最好的循环稳定性,首次放电容量为213.6 mA·h·g^-1,100次循环后,容量保持率为58.3%。     

聚并苯/氧化铝双层包覆对高镍三元正极材料电化学性能的影响

通过表面包覆对锂离子电池正极材料-镍钴锰三元材料进行改性,提高其结构稳定性和界面稳定性。采用导电聚合物聚并苯(PAS)和金属氧化物Al₂O₃对KCl掺杂改性的LiNi_0.5Co_0.2Mn_0.3O₂(NCM523)进行双层包覆改性,以进一步提高其综合性能。通过XRD、SEM、TEM分析及电化学性能测试表明,包覆没有改变材料结构,包覆层改善了材料界面的电导率,阻止了电极活性材料表面的副反应,有利于提高锂离子电池的大倍率性能。     

Cr掺杂VO2(B)正极材料的合成及其电化学性能

采用水热反应法,在合成过程中通过向反应体系中添加Cr（NO₃（₃·9H₂O,制备出了Cr掺杂的VO₂（B（。结合XRD、XPS、FESEM、EDS和FTIR等表征手段,研究了不同掺杂量对目标产物物相、结构和形貌的影响。电化学性能研究表明,当掺杂量（原子百分比,下同）为0.49%时,VO₂（B（正极材料具有最佳的可逆容量和循环稳定性,其在电流倍率为0.1C时,样品的首次放电比容量为282 mA·h·g^-1,较未掺杂样品高出36 mA·h·g^-1,50次循环后,其放电比容量仍高达189 mA·h·g^-1,容量保持率为67%,明显优于未掺杂样品（60.6%）。EIS和CV研究显示,当掺杂量为0.49%时,VO₂（B（电荷转移电阻和电化学反应极化明显降低,此进一步诠释了其优异的电化学性能。     

高取向富锂正极材料的合成及电化学性能研究

以六亚甲基四胺（HMT）为导向剂,通过水热法,在不同温度下合成了六边形薄片状的高取向三元前驱体NixCoyMn1-x-y(OH)2,采用氯化钾与氯化钠的混合熔盐法对前驱体进行煅烧后得到高取向富锂正极材料。经X射线衍射、扫描电镜等表征,材料具有良好的层状结构,在(003)晶面具有很高的择优取向。电化学测试结果表明,在0.1C倍率下(20mA/g),材料的首次放电容量为282.5mAh/g;1C倍率下经30次循环放电容量从195.7 mAh/g降至178.8 mAh/g,容量保持率为91.4%;当倍率分别为2 C和5 C时,材料的放电容量分别为150.6 mAh/g和110.0 mAh/g。材料具有良好的循环稳定性和倍率性能。     

锂离子电池正极材料的研究

锂离子电池具有高电压、高能量密度、大容量、长寿命等优点,可以循环性的使用。锂离子电池的使用对生态环境所造成的影响比较微弱,是当前我国电动汽车二次电池使用频率最高的一类。在锂离子电池中,正极材料是其重要的组成部分,正极材料的性能会直接影响锂离子电池自身的使用性能,同时还会影响到电池制备的成本费用,想要实现我国电动汽车产业化的目标,就需要注重锂离子电池正极材料研究工作的开展。不断地提升电化学性能,消除安全隐患。     

正极材料LixMn2O4的合成及电化学性能研究

采用流变相反应法以不同配比的乙酸锂、乙酸锰及柠檬酸为原料合成正极材料LixMn2O4。经X射线衍射表征,热重分析(TG)和差热分析(DTA)以及电化学性能测试表明：LixMn2O4结晶性能很好,为尖晶石结构;材料随着n(Li)：n(Mn)摩尔比增大起始放电量增大,而电池的效率却逐渐减少,20次循环后富锂正极材料的放电量低于缺锂正极材料。试验表明：在非化学计量尖晶石结构LixMn2O4中锂的用量,是影响电池的初始容量及循环寿命的关键因素之一。     

锂离子电池正极材料PTAm-GO的制备及其电化学性能

采用原子转移自由基聚合法制备了聚(4-丙烯酰胺基-2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧基)-氧化石墨烯(PTAm-GO)复合材料.利用FTIR、1HNMR、电子顺磁共振(EPR)、TGA和SEM对其结构进行了表征.将其作为锂离子电池正极材料组装成半电池进行测试.结果表明,该复合材料是氮氧自由基聚合物PTAm化学接枝的GO.PTAm-GO比纯PTAm具有更好的储锂能力和电化学性能.在200 mA/g电流密度下,经过300次充放电循环后,PTAm-GO和纯PTAm电极的放电比容量分别为138和39 mA·h/g.PTAm-GO和PTAm电极的电荷转移电阻分别为96和179?,表明PTAm-GO是非常有应用前景的锂离子电池活性材料.     

锂离子电池正极材料LiNi0.7Co0.25Al0.05O2的结构表征和电化学特性

用固相法制备球形LiNi0.7Co0.25Al0.05O2粉体,并综合研究该粉体的微观结构和电化学特性.用X射线衍射和透射电子选区衍射分析LiNi0.7Co0.25Al0.05O2的晶体结构.结果表明LiNi0.7Co0.25Al0.05O2为纯α-NaFeO2型六方晶结构.用扫描电镜观察二次颗粒的形状为球形.从循环伏安扫描实验中发现掺杂Al元素能够抑制LiNi0.7Co0.3O2在Li+插入-脱出过程中的结构相变,提高材料的循环稳定性.在电压为3.0～4.3 V,充放电倍率为C/5的条件下,LiNi0.7Co0.25Al0.05O2首次放电容量达到161.5 mA＠·h/g,30次循环后放电容量为156.1 mA·h/g,放电容量损失率仅为3.3%.