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。     

相转移法合成稀土La掺杂锰酸锂电极材料的性能

采用相转移法合成了稀土La掺杂的锰酸锂材料粉体。利用XRD、SEM等对粉体进行结构形态表征,并以其为锂离子电池正极活性材料测试其充放电性能。结果表明:按n(Li)∶n(La)∶n(Mn)=1.1∶0.01∶1.99的摩尔配比制备的前驱体,在750℃焙烧12 h合成的样品材料结构稳定且呈较好的尖晶石相,以0.1C在4.5~3.0 V范围内充放电,首次放电比容量达127.5 mAh/g,放电平台时间较长,工作电压平稳于4.1 V.     

掺杂元素Co、Cr、La对尖晶石型锰酸锂电化学性能的影响

采用高温固相法合成了掺杂Co、Cr、La元素的尖晶石型锰酸锂Li1.02Co0.02M1xM2yMn1.98-x-yO4电池材料;X射线衍射（XRD）表征所合成的产物呈现出良好的尖晶石型结构材料;扫描电子显微镜（SEM）显示合成材料均具有良好的粒径分布（2～3μm）及外貌.以该活性物质作为锂离子电池正极材料,经充放电测试研究表明：掺杂的尖晶石型锰酸锂正极材料Li1.02Co0.02M1xM2yMn1.98-x-yO4能够更好地抑制尖晶石型锰酸锂材料的可逆容量在充放电过程中的衰减,循环性能有了很大改善,表现出更好的电化学可逆特性,100次循环后放电容量仍能保持初始容量的95%以上.作为锂离子电池正极材料LiCoO2的替代材料,该研究为锰酸锂尖晶石型正极材料的改性提供了一种新方法.     

烧结速率对合成锰酸锂结构及性能的影响

以正辛烷为相转移剂,采用相转移法合成了锰酸锂前驱体,在电炉中于不同的升温速率下制得电池正极材料粉体,用XRD、SEM进行结构形态分析.当n(Li)∶n(Mn)=1.1∶2时所合成样品前驱体以5 K/m in的升温速率在750℃焙烧8 h,所制备的样品材料结构稳定且呈尖晶石型物相,粒度分布较均匀、形貌规整,无明显团聚现象.用其组装的锂离子电池,在以0.1 C充电、限制电压4.2 V,再以0.1 C放电、终止电压3.0 V的放电制度下,首次放电比容量达127 mAh/g,工作电位平稳于3.8 V,样品电极可逆循环性能良好.     

动态水热法一步合成尖晶石锰酸锂及性能研究

尖晶石锰酸锂(LiMn 2O 4)是低成本锂离子电池的理想正极材料。采用动态水热法成功地一步合成了一系列粒径较小(<50 nm)且分布较窄的LiMn 2O 4材料,并运用XRD,SEM,CV,EIS和充放电测试等多种方法表征其晶相、形貌和电化学性能。研究结果表明水热温度对产物成分和电化学性能有很大影响。在180℃和200℃条件下制得的LiMn 2O 4材料为纯相尖晶石晶型。180℃合成的材料具有更好的电化学性能,在1 C倍率循环时,LiMn 2O 4材料的首次放电比容量为102.4 mAh/g,循环50周后容量保持率为95.5%。600℃热处理对材料结构和性能具有明显的改善作用,1 C倍率循环时,首次放电比容量达到112.7 mAh/g,循环50周后容量保持率为94.2%。研究成果为低成本锰酸锂正极材料的制备提供了一条理想的工艺路线。     

碳纳米管-介孔碳/硫复合材料的制备及其电化学性能

以碳纳米管作为基体、葡萄糖作为水热碳源,制备具有介孔结构的同轴碳纳米管-碳材料,再将硫负载到该碳基材料后得到碳纳米管-碳/硫复合材料,然后将其用作锂硫电池正极材料。利用SEM、TEM、XRD、TGA、BET等对该碳材料进行形貌结构表征。结果表明:该材料具有介孔结构,将其作为锂硫电池正极材料可有效地限制活性物质的损失。对所制备电池进行电化学测试,在0.2 C的倍率下碳纳米管-碳/硫电极首圈放电比容量为1295 mAh/g,经循环200圈后的放电比容量为653 mAh/g,每圈容量衰减率为0.24%;当充放电倍率增加到1.0 C时,首圈放电比容量为823 mAh/g,循环200圈后放电比容量高达569 mAh/g,表明该材料作为锂硫电池正极具有优异的高倍率性能。采用该方法制备的介孔碳材料有效地缩短了离子和电子的传输路径,为实现大倍率充电、降低活性物质损失提供了新的解决思路。     

掺杂元素Co、Cr、La对尖晶石型锰酸锂电化学性能的影响

采用高温固相法合成了掺杂Co、Cr、La元素的尖晶石型锰酸锂Li1.02Co0.02M1xM2yMn1.98-x-yO4电池材料;X射线衍射(XRD)表征所合成的产物呈现出良好的尖晶石型结构材料;扫描电子显微镜(SEM)显示合成材料均具有良好的粒径分布(2~3μm)及外貌。以该活性物质作为锂离子电池正极材料,经充放电测试研究表明:掺杂的尖晶石型锰酸锂正极材料Li1.02Co0.02M1xM2yMn1.98-x-yO4能够更好地抑制尖晶石型锰酸锂材料的可逆容量在充放电过程中的衰减,循环性能有了很大改善,表现出更好的电化学可逆特性,100次循环后放电容量仍能保持初始容量的95%以上。作为锂离子电池正极材料LiCoO2的替代材料,该研究为锰酸锂尖晶石型正极材料的改性提供了一种新方法。     

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LiNi0.8Co0.2O2的合成及性能研究

以硝酸盐和淀粉为原料,采用溶胶-凝胶方法合成LiNi_0.8Co_0.2O₂锂离子电池正极材料,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,合成材料为单一晶相的α-NaFeO₂型层状结构,颗粒小且分布均匀,在电压为2.75~4.50 V (vs. Li+/Li) 范围内,以0.2 mA/cm2电流密度下经恒电流充放电测试,其首次放电比容量为183.1 mAh/g,经过50周充放电循环后放电比容量为171.3 mAh/g,表现出较大的初始放电比容量和良好的循环性能。     

化学研磨法制备磷酸铁锂正极材料的结构性能研究

磷酸铁锂被认为是最有可能应用于锂离子动力电池的正极材料.采用化学研磨法制备了磷酸铁锂,并对其结构和电化学性能进行了研究.结果表明：相对于传统高温固相法,化学研磨法可以有效细化磷酸铁锂的颗粒和晶粒,所得材料0.1 C放电容量为132 mAh/g,明显高于传统固相法112 mAh/g的容量.     

Synthesis and electrochemical characterization of LiNi0.78Co0.2Al0.02O2 cathode material in a novel co-precipitation method

LiNi0.78 Co0.2 Al0.02O2 cathode materials were prepared with a novel co-precipitation method followed by heat-treating. The properties of the materials were characterized. XRD patterns showed that no secondary phase appeared and the hexagonal lattice parameter c of LiNi0.rsCoo.2AI~0202 was larger than that of LiNi0.8Co0.2O2. The SEM images indicated that the powders of the material were submicron size. The results of the ICP-AES analysis proved that elemental compositions of the material were similar to those of the targeted one. Cyclic voltammetry （3.0- 4. 2 V） illustrated that the new material had good lithium-ion intercalation/de-intercalation performance. The results of galvanostatic cycling showed that the initial specific discharge capacity of the prepared material was 181.4 mAh/g, and the specific discharge capacity was 177.3 mAh/g after 100 cycles （0. 2C, 3.0 - 4. 2 V, vs. Li^＋/Li） with the capacity retention ratio of 97.7%.     

Synthesis and electrochemical characterization of LiNi0.78Co2Al0.02O2 cathode material in a novel co-precipitation method

LiNi0.78Co2Al0.02O2 cathode materials were prepared with a novel co-precipitation method followed by heat-treating. The properties of the materials were characterized. XRD patterns showed that no secondary phase appeared and the hexagonal lattice parameter c of LiNi0.78Co2Al0.02O2 was larger than that of LiNi0.8Co0.2O2. The SEM images indicated that the powders of the material were submicron size. The results of the ICP-AES analysis proved that elemental compositions of the material were similar to those of the targeted one. Cyclic voltammetry (3.0-4.2 V) illustrated that the new material had good lithium-ion intercalation/de-intercalation performance. The results of galvanostatic cycling showed that the initial specific discharge capacity of the prepared ma-terial was 181.4 mAh/g, and the specific discharge capacity was 177.3 mAh/g after 100 cycles (0.2C,3.0-4.2 V, vs. Li /Li) with the capacity retention ratio of 97.7%.     

微波合成LiMn2O4正极材料及其电化学性能的研究

本文以Li2CO3 、MnO2为原料,采用微波热处理合成锂离子电池正极材料LiMn2O4,研究了热处理温度,Li/Mn摩尔比对产物结构和电化学性能的影响,同时研究了微波热处理和传统热处理两种加热方式的差别.通过X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、恒电流充放电测试分别对产物的结构、形貌及电化学性能进行表征,结果表明：采用微波法在750℃保温15 min,快速地制备出尖晶石型LiMn2O4,纯度高,尺寸分布均匀,约100-300 nm;于0.1C倍率下,以微波法制备的正极材料首次放电比容量可达112.38 mA·h/g,1C倍率充放电50次循环后,容量保持率为91.6％;以传统方法制备的正极材料0.1C倍率下首次放电比容量为94.07 mA·h/g,1C倍率充放电50次循环后,容量保持率为71.4％     

锂离子电池正极材料LiCexNdxMn2-2xO4（x=0～0.018）的Pechini合成及表征

采用X射线衍射仪、电池测试系统等,研究了采用Pechini法合成的锂离子电池正极材料LiCexNdxMn2-2xO4（x=0、0.012、0.014、0.016、0.018）的组织结构、首次充放电性能、循环稳定性能等。结果表明：当稀土元素掺入量较少（x≤0.014）时,样品由尖晶石型LiMn2O4相组成,否则,样品中将出现微量的杂质相（CeO2、Nd2O3）;适量的稀土元素掺杂将使LiMn2O4样品的初始容量减小、循环稳定性能增加。LiCe0.014Nd0.014Mn1.972O4样品具有较好的循环稳定性能,其初始放电容量为124.8 mAh/g,经30次循环充放电后的容量保持在116.3 mAh/g,容量保持率为93.2%。     

高温固相法合成尖晶石型Li4Ti5O12及其性能研究

以Li2CO3和TiO2为原料,以乙醇为分散剂,采用高温固相方法合成Li4Ti5O12锂离子电池负极材料,利用XRD、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了表征。系统考察了热处理温度对Li4Ti5O12负极材料结构及电化学性能的影响,同时也研究了锂的投料量对Li4Ti5O12电化学性能的影响。在1.0~2.2 V（vs.Li/Li＋）范围内,以0.1 mA/cm2的电流密度对最佳工艺条件下合成的Li4Ti5O12负极材料进行了恒电流充放电测试。其首次放电比容量为167 mAh/g,经过30周充放电循环后放电比容量几乎没有衰减,表现出较大的初始放电比容量和良好的循环性能。     

尖晶石型锰酸锂的复合掺杂改性

以固相烧结法制备的尖晶石型锰酸锂为基础,对其结构中掺杂复合非金属元素B和F,合成了B、F掺杂的尖晶石。通过X射线衍射、扫描电镜、电化学分析方法对试样的晶体结构、表面形貌及电化学性能进行表征。结果表明,采用B、F包覆的锰酸锂与纯锰酸锂的X射线衍射结果相似,波峰尖锐且峰值高;随着B的掺入,尖晶石作为正极材料充放电的循环性能得到了提高,但是其初始容量较低,仅为102.3mA·h/g。随着加入复合非金属元素B和F,样品的初始容量提高到了110.9mA·h/g,50次循环后的容量保持率为83.14%。实验结果表明,复合掺杂有效提高了锰酸锂的电化学性能。     

以Mn3O4为锰源合成高性能LiMn2O4正极材料

以Mn3O4为锰源,采用固相反应法,在较低的温度(650℃)制得尖晶石LiMn2O4正极材料。采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、循环伏安和恒流充放电等技术对其相组成、微结构和电化学性能进行表征。结果表明该正极材料结晶良好,一次粒径约为150 nm。它的电化学性能,尤其是循环性能,明显优越于在较高温度合成的LiMn2O4。在电流密度为74 mA?g-1时,测得比容量为128 mAh?g-1,在1 480 mA?g-1时,比容量为105 mAh?g-1;在室温、148 mA?g-1充放电200次循环后,容量保持率为93%。     

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。     

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。