热电池用LiMn_2O_4正极材料的制备及性能研究

通过高温固相法合成LiMn_2O_4正极材料,采用X射线衍射光谱法(XRD)、扫描电子显微镜法(SEM)和激光粒度分布仪对其结构和形貌进行表征。将正极材料、Li Si合金粉和Li_2SO_4-Li_2CO_3-Li_3PO_4-Li F四元电解质运用粉末压片工艺制备单体电池,研究正极掺杂电解质对放电性能的影响。实验结果表明掺杂电解质为20%(质量分数)的正极材料具有优良的放电性能。其单体电池以30 m A/cm2恒流放电,放电起始电压为2.802 V,截止电压为2 V时,放电时间达到42.48min,比容量188.7 m Ah/g。     

不同正极活性物质的钛酸锂负极锂离子电池

采用4种正极活性物质,设计32650型4.0 Ah钛酸锂(Li_4Ti_5O_(12))负极锂离子电池,评估充放电倍率性能、放电温升、低温放电性能、循环性能和安全性能。尖晶石镍锰酸锂(Li Ni0.5Mn1.5O4)正极电池的电压平台高(3.15 V),-20℃下的1 C放电(3.3~2.0 V)容量是常温时的83.16%,比能量为74.57 Wh/kg;磷酸铁锂(LiFePO_4)正极电池的电压平稳(1.70 V),适用于对电压要求严格的领域。三元材料正极电池中,镍钴锰酸锂(LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2)正极电池的各项性能较优,3 C循环3 486次的容量保持率为102.58%,可用于快充领域;镍钴铝酸锂(LiNi_(0.8)Co_(0.15)Al_(0.05)O_2)正极电池更适合于储能领域。     

电池材料LiNi_(0.7)Mn_(0.3)O_2在熔盐中的生长与电化学性能

以NaCl为熔剂,采用熔盐法制备了锂离子正极材料LiNi_(0.7)Mn_(0.3)O_2,通过X射线衍射光谱法(XRD)、扫描电子显微镜法(SEM)及充放电曲线测试对材料结构、形貌以及对应的电化学性能进行了表征。结果表明:在熔盐与产物摩尔比例为4,温度850℃下保温8 h时,可得到晶格发育较好、阳离子混排度低的正极材料,该材料在2.75~4.2 V电压范围内0.2 C充放电,首次放电比容量达180 m Ah/g左右,循环50次后,比容量约保持在160 m Ah/g。而850℃下保温6 h合成的材料晶粒较小但不均匀,具有最大的首次放电比容量,其放电平台较窄,应用受限。     

热电池用高电位Cu_3V_2O_8的性能研究

通过固相法合成高电位Cu3V2O8(CVO)正极材料,采用X射线衍射光谱法(XRD)、扫描电子显微镜法(SEM)、能量散射光谱(EDX)和激光粒度分布仪对其结构和形貌进行表征。将正极材料、LiSi合金粉和Li2SO4-Li2CO3-Li3PO4-LiF电解质压片组成单体电池,研究正极材料的平均粒度和掺杂电解质对其放电性能的影响。研究表明平均粒度小、掺杂电解质的正极材料具有优良的放电性能。50、100和200 mA/cm2恒流放电时,单体电压分别达到2.916、2.773和2.634 V,比容量分别为550、385和330 mAh/g。     

锂离子电池正极材料(Li)VOPO4的研究进展

锂离子电池正极材料(Li)VOPO4的理论比容量高,放电电压不低于3.7 V。介绍了(Li)VOPO4的晶体结构、制备方法及其初始可逆容量、循环稳定性等电化学性能,并讨论了(Li)VOPO4正极材料研究的重要性。     

LiSi/FeS_2热电池薄膜正极性能影响因素的研究

采用丝网印刷薄膜化工艺制备了FeS2薄膜正极,研究了薄膜正极中电解质添加量、导电剂添加量和测试温度对单体电池放电性能的影响。实验结果表明,薄膜正极中电解质和导电剂的最佳添加量分别为20%(质量分数)和3%(质量分数)。在最优工艺下,其单体电池以100和200 mA/cm2恒流放电的平台电压分别约为1.80和1.74 V,截止电压为1.5 V时的放电比容量分别为316.2和326.7 mAh/g。此外,测试温度是一个较为敏感的因素,热电池的放电平台电压随测试温度的升高而增大。     

二元掺杂LiMn2O4正极材料的研究

采用高温固相法合成了二元掺杂的锂离子电池正极材料LiMxM'yMn2-x-yO4(M=Al,Ni,Co;M'=La,Sm;x=0.01,0.02,0.08;y=0.01,0.02).使用XRD和SEM分析了正极材料的结构和形貌,结果表明:材料具有良好的尖晶石型结构,颗粒分布均匀;充放电测试表明:掺杂不同元素对LiMn2O4电化学性能影响很大;相对其他正极材料,LiCo0.08La0.02Mn1.90O4在3.0～4.3 V电压区间内具有最好的电化学性能,首次放电比容量达120 mAh/g,50次循环后的放电比容量为109 mAh/g,容量衰减率为7%.     

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。     

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。     

四甘醇作碳源合成Li_3V_2(PO_4)_3正极材料及其电化学性能

以LiOH·H_2O、NH_4VO_3、H_3PO_4为原料,四甘醇为还原剂,在水相中制备Li_3V_2(PO4)_3前驱体,在惰性气氛中850℃焙烧8 h得到锂电池正极材料Li_3V_2(PO_4)_3。X射线衍射光谱法(XRD)、扫描电子显微镜法(SEM)和恒电流充放电测试表明,所得样品为单斜Li_3V2(PO4)_3,厚度约为0.5μm的片状结晶;在3.0~4.3 V(vs.Li/Li+)电压范围内以0.1 C、1 C充放电,首次放电比容量分别为123.1和113.5 m Ah/g,1 C充放电40次循环后放电比容量为111.1 m Ah/g,容量保持率为98%,具有良好的倍率性能和循环性能。     

ZrO2包覆对正极材料LiNi0.5Mn1.5O4电化学性能的改进

采用ZrO_2对正极材料LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4进行包覆以提高材料的电化学性能,通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等测试手段表征ZrO_2包覆后材料的结构和形貌,通过电化学测试手段对包覆后的正极材料进行电化学性能分析,将测试结果与原相正极材料LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4进行对比得到:ZrO_2包覆量为1.5%(质量分数)的样品表现出更高的放电比容量、更好的倍率性能以及更好的放电比容量保持率,在0.2 C放电倍率下材料的放电比容量首次表现可达129.5m Ah/g,在0.5 C放电倍率下经过50次循环后材料的容量保持率仍然高达95.4%;电化学循环伏安测试结果显示不同ZrO_2包覆量所制备的材料均具有4.7和4.0 V两个放电平台,材料属于Fd-3m空间群尖晶石结构。     

MnO_2掺杂对锂/氟化碳电池性能的影响

通过球磨法制备了二氧化锰(MnO_2)掺杂的氟化石墨(CF_x)复合材料;以复合材料为正极、锂带为负极,制备了1 Ah方形软包装锂/氟化碳(Li/CF_x)电池。探讨掺杂比例对Li/CF_x电池电化学性能的影响。与纯CF_x相比,掺杂30%MnO_2的电池以0.1 C倍率放电,低波电压和平台电压分别为2.360 V、2.463 V;以0.5 C、1.0 C倍率放电,低波电压分别提高约0.4 V、0.5 V。掺杂MnO_2可改善Li/CF_x电池的电压滞后现象,并提高放电平台电压。     

热电池用正极材料钼掺杂钒酸铜制备及性能

采用溶胶凝胶法合成了Mo掺杂钒酸铜(Cu_5V_2O_(10))正极材料,考察合成条件对该材料性能影响,结果表明:在掺Mo量为0.15、煅烧温度为750℃和煅烧时间为10 h时合成材料的放电性能最佳,初始电压为2.842 3 V,截止2 V时的比容量为229.5 mAh/g;煅烧温度对材料的放电性能有较大影响,煅烧温度越高反应越充分,在实验范围内煅烧时间对材料的放电性能影响不大。     

LiCo_(0.98-x)Ti_(0.02)La_xO_2的高温固相法合成及其电化学性能

以Li2CO3、Co3O4为原料,采用高温固相法制备了锂离子电池正极材料LiCo0.98-xTi0.02LaxO2(x=0,0.01,0.03,0.05)。采用扫描电镜(SEM)、恒流充放电研究了材料的表面形貌和电化学性能,结果表明:掺杂La后材料的D50略有增大,放电平台电压升高;在2.75～4.20 V电位范围内,LiCo0.97Ti0.02La0.01O2的首次1 C放电比容量达到143.86 mAh/g,50次循环后容量保持率为97.0%,且具有很好的倍率性能。     

Co2+掺杂对磷酸钒锂电化学性能的影响

用XRD、透射电镜(TME)和电化学性能测试,研究了Co2+掺杂对正极材料磷酸钒锂[Li3V2(PO4)3]的影响。掺杂适量的Co2+不会改变Li3V2(PO4)3的单斜晶系结构,可稳定材料结构,改善高倍率充放电性能。在室温下、3.0～4.3 V充放电,Li3(Co0.03V0.97)2(PO4)3以0.1C放电的首次放电比容量为116.8 mAh/g,电流从0.1C增加到1.0C循环80次后,容量衰减率为16.5%;Li3V2(PO4)3的首次放电比容量为128.8mAh/g,80次循环后,容量衰减率为34.8%。循环伏安和交流阻抗测试表明:Li3(Co0.03V0.97)2(PO4)3的可逆性优于Li3V2(PO4)3。     

超细球磨技术用于制备LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2

以球形Ni(OH)2、Co3O4、Mn3O4及LiOH为原料,用超细球磨-喷雾干燥法得到前驱体,再用高温固相法制备正极材料LiNi1/3Co1/3 Mn1/3O2.在900℃下焙烧12h制备的材料具有良好的六方单相层状α-NaFeO结构,粒径均匀地分布于1～3 μm;在2.8～4.3 V循环,0.1C、2.0C首次放电比容量分别为162.5 mAh/g、138.6 mAh/g,第30次0.1C循环的容量保持率为98.8％,;当充电截止电压提高至4.6V时,0.1C放电比容量增加至约200 mAh/g,且循环性能稳定.     

热电池用Fe_(1-x)Co_xS_2正极材料放电性能的研究

通过水热法合成热电池用双金属二硫化物(Fe_(1-x)Co_xS_2)正极材料,采用X射线衍射光谱法(XRD)、扫描电子显微镜法(SEM)和激光粒度分布仪对其结构和形貌进行表征,将其装配成单体电池进行放电测试。研究Fe_(1-x)Co_xS_2正极材料中钴的摩尔含量对其放电性能的影响,分别令x=0.1、0.15、0.2、0.4,研究结果表明,当x=0.15时Fe_(1-x)Co_xS_2正极材料具有最佳的放电性能。100 m A/cm~2恒流放电时,Fe0.85Co0.15S2单体电池放电电压可以达到1.816 V,截止电压为1.5 V时比容量为283.0 m Ah/g。     

锂离子电池磷酸金属锂盐正极材料的发展——EV和HEV用化学电源的潜力(Ⅲ)

磷酸金属锂盐如LiFePO4、Li3V2(PO4)3和LiVPO4F都有稳定的结构,具有作为锂离子电池正极材料的良好特性,如放电电压较高、放电倍率能力强和循环寿命长等.作为EV和HEV用电池正极材料,成本低廉、资源丰富、对环境友好、有优异的热稳定性和安全性.综述了这些材料的发展过程和提高性能的方法,如掺杂、取代和包覆,并预估了它们的发展趋势.     

用预循环方法控制富锂锰Li_(1.13)Mn_(0.54)Ni_(0.27)Al_(0.06)O_2的不可逆容量

研究了不同预循环电压对富锂锰正极材料Li_(1.13)Mn_(0.54)Ni_(0.27)Al_(0.06)O_2电化学性能的影响,重点考察了不可逆容量。电化学测试数据表明:采用上截止电压为4.4~4.6 V进行预循环可使初始不可逆容量降低一半;采用阶梯电压预循环制度可有效提高材料电化学性能,初始不可逆比容量从252 mAh/g降低至98 mAh/g,容量保持率达到94.4%,且在10 C倍率下放电比容量依然保持在81 mAh/g;富锂锰正极材料的初始不可逆容量主要来自三个方面:SEI膜的形成、Li_2MnO_3的活化和电解液分解。     

不同方法对合成P2-Na_(2/3)Ni_(1/3)Mn_(2/3)O_2的影响

采用固相法、醋酸盐燃烧法、氢氧化物共沉淀、草酸盐共沉淀的方法制备P2-Na_(2/3)Ni_(1/3)Mn_(2/3)O_2钠离子电池层状正极材料。通过X射线衍射分析(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和电化学手段等不同测试方法,对比不同方法对合成材料结构、形貌及电化学性能的影响。实验结果表明,用氢氧化物共沉淀法结合固相反应所制备的正极材料具有更优的电化学性能。该材料在0.1 C倍率,2.0~4.0 V电压范围下首次放电比容量为87.9 m Ah/g。1.0 C首次放电比容量为72.3 m Ah/g,50次循环后的容量保持率为108.0%。