高温固相法合成Li0.98M0.02Fe0.99Mg0.01PO4/C及其电化学性能

通过高温固相法合成以Fe2O3为铁源,Li2CO3为锂源,柠檬酸为碳源的Li0.98M0.02Fe0.99Mg0.01PO4/C(M=Al,Ti,V)锂离子电池正极材料,利用了X射线衍射光谱法(XRD)、循环伏安(CV)、电化学阻抗谱(EIS)和恒流充放电等实验方法研究了在铁位固定掺杂摩尔分数为1%的Mg的情况下,变换锂位掺杂金属对产物结构和电化学性能的影响。结果表明,少量金属掺杂后的产物Li0.98M0.02Fe0.99Mg0.01PO4/C其充放电容量和循环性能都比未掺杂的纯相要高。在室温下,Li0.98Al0.02Fe0.99Mg0.01PO4/C材料以0.1倍率放电时,首次比容量达到156 mAh/g,循环几次后达到160.2 mAh/g,循环性能良好,晶胞系数c/a的值与其他掺杂材料相比较高,结晶度好。     

高温固相法合成Li0.98M0.02Fe0.95V0.05PO4/C的电化学性能

通过高温固相法合成锂离子电池正极材料Li0.98M0.02Fe0.95V0.05PO4/C(M=Mg、Ti、Al、Ni、Zr、Mo和Mn),用XRD、循环伏安(CV)、电化学阻抗谱(EIS)和恒流充放电等方法研究了产物的性能.金属掺杂后的材料,首次充放电比容量均高于未掺杂的纯相材料.在室温下,掺杂Mg的材料在4.2～2.4 V充放电,0.1C首次放电比容量可达154.1 mAh/g,且高倍率充放电比容量高于纯相材料,循环性能稳定,具有较好的电化学性能.     

高温固相法制备Li4Ti5O12负极材料及电化学性能研究

固相法制备Li4Ti5O12中,受扩散控制,煅烧温度和煅烧时间对产物性能有显著影响。着重探讨两者对Li4Ti5O12材料电化学性能的影响,找出最佳的反应条件。利用XRD、SEM、恒流充放电、电化学阻抗(EIS)、循环伏安(CV)等分析方法研究了材料的结构、形貌和电化学性能。结果表明,最佳反应条件为:煅烧温度850℃,煅烧时间16h时,可以制备出性能良好的纯相Li4Ti5O12材料。在1-2.5V进行充放电,在0.1C下,首次放电比容量达到180mAh/g,接近理论比容量,在0.2、0.5、1.0C下循环20次后,比容量几乎没有衰减,稳定在155、140、110mAh/g,表现出良好的循环性能。     

流变相法合成ZnO包覆的尖晶石LiNi0.5Mn1.5O4

以CH3COOLi、Ni(CH3COO)2和Mn(CH3COO)2为原料,用流变相法合成了正极材料ZnO包覆的Li Ni0.5Mn1.5O4。XRD测试表明:该材料为尖晶石结构。电化学性能测试表明:包覆ZnO后,Li Ni0.5Mn1.5O4在3.5～4.9 V以0.1C充放电的首次放电比容量为137.68 mAh/g,第30次循环的放电比容量为133.78 mAh/g,循环稳定性得到了改善。     

0.5Li2MnO3-LiNi0.5Mn0.5O2的电化学行为及结构稳定性研究

对低温燃烧法合成的富锂锰基正极材料0.5Li2MnO3-LiNi0.5Mn0.5O2的充放电性能、充放电循环过程中Mn离子的价态变化、电化学阻抗变化以及正极材料的结构变化进行了系统的研究。研究结果表明,在开头的若干次充放电循环中,富锂锰基正极材料0.5Li2MnO3-LiNi0.5Mn0.5O2的放电比容量随循环次数的增加而增加,经过若干次循环后可以达到一个相当高的水平,其循环性能良好。以0.1 C在2.5～4.6 V之间充放电,放电比容量可达244 mAh/g,第50次循环,仍保有233 mAh/g。充放电过程中晶格中的Mn4+离子部分转变为Mn3+并参与电化学反应,这是造成放电比容量随循环次数增加而增加的原因,而显微结构和晶体结构保持稳定及电化学阻抗的降低是材料具有良好循环性能的原因。     

锡掺杂对尖晶石型Li4Ti5O12性能的影响

采用传统高温固相法合成了锂离子电池负极材料尖晶石型Li4Ti5O12,研究了Sn元素掺杂对Li4Ti5O12的影响。采用XRD、SEM、循环伏安、电化学阻抗图谱、恒流充放电测试研究了材料的晶体结构和电化学性能。结果表明:所制备的材料均具有良好的尖晶石型结构,Sn元素的掺杂有效地改善Li4Ti5O12电子导电性和循环性能,其中以ST2(nSn:nTi=1:9)为最佳,以0.5 C的倍率循环充放电,首次放电比容量可达到138.69mAh/g,50次循环后放电比容量仍保持在124.30mAh/g,容量保持率为89.62%。     

Al、Zn二元掺杂负极材料Li_4Ti_5O_(12)电化学性能

采用高温固相法对Li4Ti5O12材料进行二元金属掺杂改性。经过改性后的样品首次放电比容量可达183.7 mAh/g,1 C下,Al、Zn掺杂比例均为0.05的样品放电比容量为157.9 mAh/g,循环20次后比容量为153.6 mAh/g,容量保持率达97.3%。采用室温恒流充放电、交流阻抗、循环伏安等方法分析产物电化学性能。     

Mo掺杂对Li_4Ti_5O_(12)负极材料电化学性能的影响

尖晶石型Li4Ti5O12是一种"零应变"负极材料,它被认为是最具前景的动力锂离子电池负极材料之一。然而Li4Ti5O12较低的电导率限制了它的实际应用。通过对其进行不同价态元素的掺杂改性,以提高Li4Ti5O12材料的高倍率性能和循环性能,并研究了低电位下的电化学行为。研究了高温固相法合成了的Mo6+掺杂Li4Ti5O12的材料,结果表明:Mo6+的掺杂有效地提高了材料的放电比容量,0.1 C时,Li4Ti4.8Mo0.2O12的首次放电比容量高达356.6 mAh/g;Li4Ti4.9Mo0.1O12和Li4Ti4.85Mo0.15O12在6 C下循环100次后的可逆比容量分别为210.8、199.4 mAh/g,在高倍率循环过程中表现出了比Li4Ti5O12高的比容量。但随着掺杂量的增加,循环性能却逐渐降低。     

尖晶石型Li4Ti5O12的制备与性能分析

采用高温固相法和溶胶凝胶法合成了锂离子电池负极材料尖晶石型Li4Ti5O12。用XRD、SEM、循环伏安、电化学阻抗图谱、恒流充放电测试研究了材料的晶体结构和电化学性能。结果表明:所制备的材料Li4Ti5O12均具有良好的尖晶石型结构,其中草酸与钛酸四丁酯物质的量比为1.0时Li4Ti5O12电化学性能最佳,以0.5C的倍率循环充放电,首次放电比容量可达到140.82mAh/g,50次循环后放电比容量仍保持在120.06mAh/g,保持率为85.26%。     

Mg~(2+)掺杂对sol-gel法合成锂离子电池材料Li_3V_2(PO_4)_3的影响

在磷酸钒锂材料中掺杂Mg2+,Mg2+取代锂位,其化学式可以写为(Li1-xMgx/2)3V2(PO4)3,Mg(OH)2作为镁源,按化学反应方程式中化学计量比称取LiOH.H2O,NH4H2PO4,V2O5,Mg(OH)2(x=0.01、0.05、0.1)和柠檬酸,其中柠檬酸用量为n(V)∶n(柠檬酸)=2∶2,煅烧温度为700℃,煅烧时间为8 h,合成了(Li1-xMgx/2)3V2(PO4)3正极材料。研究了Mg2+掺杂量对材料性能的影响,考察了x=0、0.01、0.05、0.1四种情况。结果显示,x=0.05时材料具有较好的充放电性能。在2.7～4.5 V电压范围内进行充放电循环测试,0.05 C充放电倍率下,其首次放电比容量为145 mAh/g,库仑效率高达90%以上,0.1 C循环20次后,放电比容量仍为131 mAh/g;0.2 C循环时,首次放电比容量为140 mAh/g左右,20次循环后仍为130 mAh/g以上;0.5 C循环20次后,放电比容量为104 mAh/g。     

锂离子电池正极材料Li_(0.95)Na_(0.05)Mg_(0.1)Mn_(1.9)O_4的制备及其性能研究

锰酸锂正极材料在充放电循环过程中容量衰减严重,严重影响其大规模应用。针对其容量衰减严重的问题,通过固相制备出Li_(0.95)Na_(0.05)Mg_(0.1)Mn_(1.9)O_4正极材料,并用X射线衍射光谱法(XRD)、扫描电子显微镜法(SEM)、能量散射光谱(EDS)、充放电测试、CV和EIS对其结构、形貌及电化学性能进行了研究。结果表明,Mg2+、Na+的掺杂未改变Li Mn2O4的结构。在0.2 C下,样品Li Mn2O4和Li_(0.95)Na_(0.05)Mg_(0.1)Mn_(1.9)O_4的首次放电比容量分别为127.1 m Ah/g和123.3 m Ah/g,充放电循环100次后,其容量保持率分别为77.34%和94.81%,Mg2+、Na+掺杂后,材料的初始放电比容量略有降低,但循环性能明显得到了改善。在10 C下,Li_(0.95)Na_(0.05)Mg_(0.1)Mn_(1.9)O_4的放电比容量高达92.4 m Ah/g。实验表明,Mg2+、Na+的共同掺杂有效改善了Li Mn2O4的循环稳定性和倍率性能。     

高电压正极材料LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4的制备及其倍率性能

采用溶胶凝胶法制备尖晶石型高电压正极材料LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4,并掺杂F-与之对比。分别采用X射线衍射仪、电子扫描显微镜、热重分析仪、电化学工作站和充放电测试仪对合成材料的物相、形貌和电化学性能进行表征。结果表明,0.5C倍率下LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4首次放电比容量高达141.6 mAh/g,接近于理论比容量146.7 mAh/g。提高倍率40次循环后,5C比容量仍有111.8 mAh/g,而F-掺杂样品仅有92 mAh/g。然后从5C返回到1C,比容量为129.9 mAh/g,与1C初始容量相比,容量保持率高达96.4%,LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4显示出更加优异的倍率循环性能。     

LiCoPO_4正极材料掺Zn~(2+)及全电池特性

采用柠檬酸溶胶-凝胶法合成锌离子(Zn~(2+))掺杂的磷酸钴锂(LiCoPO_4)正极材料LiZn_xCo_(1-x)PO_4。XRD和SEM分析表明:少量Zn~(2+)掺杂不会明显改变晶格结构,且粒径变小、粒度更均一。充放电(3.0~5.1V)及高低温性能测试表明:Zn2+掺杂后,材料的比容量提高、循环性能改善,并有较好的高倍率及高低温放电性能。Zn~(2+)掺杂量为0.01时,首次0.1 C放电比容量为150.3 mAh/g,比纯相增加15%。1.0C、5.0C放电比容量分别为118.9mAh/g和67.1mAh/g。在40℃、0℃下的0.1C放电比容量分别为160.0mAh/g和37.8mAh/g。循环伏安及交流阻抗测试表明:少量Zn~(2+)掺杂使电荷转移阻抗减小,电化学可逆性增强。LiZn_(0.01)Co_(0.99)PO_4与Li_4Ti_5O_(12)组成的3.3 V全电池以0.1C放电,比容量可达135.3mAh/g。     

Mg掺杂对LiNi_(0.6)Co_(0.15)Mn_(0.25)O_2电化学性能的影响

以氢氧化钠为沉淀剂,氨水为络合剂,通过氢氧化物共沉淀法制得前驱体,然后高温煅烧,合成锂离子电池正极材料Li(Ni_(0.6)Co_(0.15)Mn_(0.25))_(1-x)Mg_xO_2(x=0、0.01、0.02、0.03和0.04)。通过XRD、循环伏安、电化学阻抗谱(EIS)和恒流充放电等测试,研究Mg掺杂对材料性能的影响。适量的Mg掺杂可降低材料阳离子混排度,提高材料的循环性能及倍率性能。Li(Ni_(0.6)Co_(0.15)Mn_(0.25))_(0.98)Mg_(0.02)O_2的电化学性能较好,以0.1 C在2.7~4.3 V循环,首次放电比容量高达190.9 mAh/g;1.0 C循环30次的容量保持率为90.07%。     

锂二次电池正极材料Li4Ti5O12的研究

用不同的TiO2原料,在相同的实验条件下固相合成了锂二次电池正极材料Li4Ti5O12.电化学测试结果表明,由介孔TiO2原料合成的Li4Ti5O12正极材料表现出更好的电化学性能.在0.2 C倍率放电时,介孔TiO2原料合成的Li4Ti5O12可获得较高的比容量,达162.1 mAh/g,而且通过65个循环后,在2C...     

烧结工艺对Li_4Ti_5O_(12)改性材料电性能及综合性能影响

采用Mg~(2+)离子掺杂和碳包覆对Li_4Ti_5O_(12)(LTO)锂离子电池负极材料进行改性,研究了不同烧结温度对LTO导电性及综合性能的影响。采用XRD、SEM和循环伏安等测试手段,表征了不同掺杂和不同烧结温度对LTO结构和电化学性能的影响。结果表明:掺杂3%的Mg~(2+)同时加入质量分数为0.5%的无机碳源和10%的有机碳源时,材料在800℃下烧结12 h性能最佳;改性后明显降低了LTO的电荷转移阻抗,与纯相的LTO相比,改性后的材料倍率性能及其他综合性能都有很大的提高。0.2 C倍率条件下首次放电比容量为173 mAh/g,10 C倍率条件下放电比容量为104 mAh/g。     

球形Li_4Ti_5O_(12)/NC复合材料的制备及性能

以CH_3COOLi为锂源、Ti(OC_4H_9)_4为钛源、聚乙二醇(PEG)1000为碳源、CO(NH_2)_2为氮源,采用溶胶-凝胶法制备球形氮修饰碳(NC)包覆钛酸锂(Li_4Ti_5O_(12))复合材料。用XRD、X射线光电子能谱(XPS)和热重测试分析材料的晶型及元素组成,用SEM和透射电子显微镜测试分析结构。制备的材料呈球形,NC包覆未改变Li_4Ti_5O_(12)的晶型,但会导致烧结过程中部分Ti~(4+)还原成Ti~(3+)。恒流充放电、循环伏安和交流阻抗等测试表明:NC包覆,可提高Li_4Ti_5O_(12)的电化学性能,当NC包覆量为4.11%时,复合材料的循环性能最好,以1 C在0.8~2.5 V循环100次,仍保持103.5 mAh/g的比容量。