掺F锂离子电池正极材料Li1.03Co0.10Mn1.90FzO4-z的制备及电化学性能

以Li2CO3、Mn2O3、Co2O3及LiF为原料,采用高温固相法合成了掺F的Li1.03Co0.10Mn1.90FzO4?z锂电池正极材料。通过离子发射光谱(ICP)和电位分析法确定了材料的化学组成,用X-射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和电化学测试仪分析了 F 掺杂量对材料结构、形貌和电池性能的影响。结果表明,掺 F 的Li1.03Co0.10Mn1.90FzO4?z正极材料为尖晶石结构,在F掺入量z≤0.10时,随着掺杂量的增加晶胞参数逐渐增加,当F掺杂量继续增加时,晶胞参数的增幅有所减小。适量的F?与金属离子Li+、Co+的复合掺杂提高了材料的放电比容量,同时增强了材料结构的稳定性。电化学性能测试表明,Li1.03Co0.10Mn1.90F0.15O3.85的首次放电比容量达到111.0 mA·h/g,0.2C倍率下30次循环后容量保持率为97.0%。     

F~-掺杂LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4材料的制备及性能研究

为改善LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4的倍率性能和循环性能,采用二步固相法制备了F-掺杂的LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_(4-x)F_x(x=0,0.05,0.1,015,0.2)正极材料,讨论了不同F掺杂量对材料性能的影响。X射线衍射、扫描电镜结果表明,掺杂和未掺杂的正极材料都为单一的尖晶石结构,粒度分布均匀。充放电测试、循环伏安和交流阻抗测试结果表明:当F的掺杂量为x=0.1时(LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_(3.9)F_(0.1))正极材料的性能最好,0.1,0.5,1,2及5C倍率的首次放电比容量依次为129.07,123.59,118.49,114.49和92.57 mAh/g。1C倍率下循环30次,容量保持率仍为98.84%。     

5V锂离子电池尖晶石正极材料LiM0.5Mn1.5O4的研究评述

评述了锂离子电池锰酸锂正极材料的重要性，介绍了3d．过渡金属离子（Cr^3＋，Ni^2＋，Cu^2＋，Fe^3＋）掺杂在锰酸锂正极材料中的应用。研究了3d-过渡金属离子掺杂对锰酸锂正极材料结构和电化学性能的影响，并提出了其影响锂离子电池充放电和循环性能的机制。展望了3d-过渡金属离子掺杂在锂离子电池锰酸锂正极材料中的发展前景，并指出LiM0.5Mn1.5O4是非常有应用前景的5V锂离子电池正极材料。     

锂离子电池用锰酸锂(LiMn_2O_4)的研究与发展

详细论述了近年来用作锂离子电池正极材料的尖晶石型锰酸锂(LiMn_2O_4)的制备方法,以及国内外对锰酸锂正极材料通过包覆、镀膜等表面处理和掺杂金属离子、非金属离子及阴-阳离子复合掺杂等方法进行改性的研究。探讨了这些改性方法提高LiMn_2O_4正极材料电化学性能的机制。表面处理和掺杂提高了锰酸锂的循环性能,但会使其初始容量下降,因此要对不同的正极材料进行混合。最后提出了尖晶石型锰酸锂正极材料的主要发展方向。     

锂离子电池富镍正极基础科学问题：关键元素掺杂及其作用机理

富镍层状氧化物因其相对较高的比容量成为高能量密度锂离子电池的首选正极,进一步提高Ni含量,材料特性趋向于LiNiO₂,电化学和结构稳定性恶化。晶格元素掺杂是提升LiNiO₂稳定性的有效策略。厘清LiNiO₂正极材料结构并明晰掺杂元素对其影响及规律,对开发Ni含量大于90%的富镍正极材料具有重要意义。本文首先介绍了LiNiO₂材料结构及面临的稳定性问题。然后综述了Co、Mn、Al、Mg、Ti、Zr、W等典型掺杂元素对LiNiO₂的影响及规律,并讨论了阴离子和多元素掺杂以及有潜力的掺杂元素。本文旨在对LiNiO₂掺杂提供一个新的视角,以期使用更有效的掺杂方案开发可用于动力电池的高容量稳定的富镍正极材料。     

Al掺杂Li_2MnSiO_4锂离子电池正极材料的合成和电化学性能

以Li2SiO3、Mn(CH3COO)2.4H2O和Al(OH)3为原料,用传统高温固相合成法成功制备出Li2Al0.1Mn0.9SiO4锂离子电池正极材料。采用XRD、FESEM分析了正极材料的相组成、结构和形貌,利用电池测试仪测试了正极材料的电化学性能。研究结果表明,固相合成的产物主相为Li2Al0.1Mn0.9SiO4,同时存在少量的杂质,产物表面形貌为非球形颗粒,颗粒尺寸为100～500 nm。实验结果表明,Al掺杂后,正极材料的可逆容量和循环寿命都得到提高。正极材料电化学性能提高的机理在于Al掺杂稳定了Li2MnSiO4正极材料的结构。     

Li2Mn0.9Ti0.1SiO4锂离子电池正极材料的合成及其性能

以Li2SiO3、Mn(CH3COO)2·4H2O和TiO2为原料,利用传统高温固相合成法成功合成出Li2Mn0.9Ti0.1Si04锂离子电池正极材料.采用XRD、FESEM等手段分析了正极材料的相组成、结构和形貌,利用电池测试仪测试了正极材料样品的电化学性能.研究结果表明,固相合成的产物主相为Li2Mn1-x,TLSiO4,同时存在少量的杂质,掺杂Ti后,材料表面形貌从近球形转变为非球形颗粒,颗粒尺寸略有增大,为200～500nm.实验结果表明,Ti掺杂以后,Li2MnSiO4正极材料的可逆容量和循环寿命都得到提高.正极材料电化学性能提高的机理在于Ti掺杂稳定了Li2MnSiO4正极材料的结构.     

正极材料LiNi0.4Co0.2Mn0.4O2阴离子掺杂改性研究

采用溶胶-凝胶法合成了层状LiNi0.4Co0.2Mn0.4O1.97X0.03(X=O,F,Cl)正极材料。以XRD、SEM、CV、EIS和充放电测试等手段对材料的晶体结构、表观形貌和电化学性能进行表征。XRD结果显示F-和Cl-掺杂没有改变晶体的六方单层状结构;CV结果表明掺杂提高了材料的可逆性;充放电测试表明,F-和Cl-掺杂均提高了材料的放电容量,并改善了材料的循环性能;EIS测试结果发现,F-和Cl-掺杂均有效地抑制其在循环过程中电化学反应阻抗的增加。     

Ti4＋掺杂对Li2FeSiO4／C电化学性能的影响

用溶胶-凝胶法制备Ti4＋掺杂的Li2FeSiO4／C正极材料。用XRD、HRTEM和电化学方法研究了该材料的结构、形貌和电化学性能。结果表明,掺杂适量的Ti4＋不会改变Li2FeSiO4／C的正交晶系结构,可以稳定材料的结构,改善高倍率充放电性能。在室温下,Li2Fe0.97Ti0.03SiO4/C以0．1c倍率放电的首次放电比容量为149．1mA·h／g,20次循环后放电比容量为127．3mA·h／g,且不同倍率下的电化学性能明显优于未掺杂的Li2FeSiO4／C。交流阻抗谱研究表明,适量的Ti4＋掺杂,减小了正极材料在充放电过程中的电荷传递电阻,增加了材料的电子电导率,改善了材料的电化学性能。     

Cr~(3+)掺杂LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4材料的制备及性能

采用高温固相法合成了Cr~(3+)掺杂的LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4正极材料,研究了掺杂量对材料物理性能和电化学性能的影响。利用XRD、SEM对材料的结构和形貌进行了表征。结果显示,样品具有棱边清晰的尖晶石形貌。讨论了不同Cr~(3+)掺杂量对LiCrxNi_(0.5-0.5x)Mn_(1.5-0.5x)O_4(x=0,0.05,0.1,0.15,0.2)正极材料性能的影响。充放电测试、循环伏安和交流阻抗测试结果表明:当Cr~(3+)的掺杂量为x=0.1时(LiCr_(0.1)Ni_(0.45)Mn_(1.45)O_4)正极材料的性能最好,0.1、0.5、1、2及5 C的首次放电比容量依次为131.54、126.84、121.28、116.49和96.82 mAh·g~(-1),1 C倍率下循环50次,容量保持率仍为96.5%。     

锂离子电池正极材料磷酸铁锂研究进展

电极材料是推进电池技术发展及应用的关键。作为锂离子电池正极材料的LiFePO4表现出优异的电池性能(大容量、优异循环特性),但也有本征低电导率的缺点。具有橄榄石结构的LiFePO4在电池充放电过程发生FePO4与LiFePO4之间的相变,已有实验证明充放电过程中出现固溶体LixFePO4。掺杂是提高材料电导率的常用手段,但LiFePO4的掺杂却一直饱受争议;缺陷化学的研究初步认定通过适当点缺陷的电荷补偿,晶体内引入掺杂元素是可以实现的,并且提出几种缺陷补偿机制。导电相复合可降低电极颗粒间的接触电阻,特别是LiFePO4的碳包覆有效地改善其电化学性能,促进其工业化推广;碳包覆的有效性取决于碳的sp2杂化键的比例及碳含量。由于电极材料形貌影响电池的充放电动力学过程,LiFePO4的颗粒尺寸、形状、表面粗糙度等的控制都成为提高电池性能的重要手段;LiFePO4的薄膜制备及三维构架技术则进一步推动微型电池的应用发展。     

Electrochemical performance of LiFePO4 cathode material for Li-ion battery

In the search for improved materials for rechargeable lithium batteries, LiFePO4 offers interesting possibilities because of its low raw materials cost, environmental friendliness and safety. The main drawback with using the material is its poor electronic conductivity and this limitation has to be overcome. Here Al-doped LiFePO4/C composite cathode materials were prepared by a polymer-network synthesis technique. Testing of X-ray diffraction, charge-discharge, and cyclic voltammetry were carried out for its performance. Results show that Al-doped LiFePO4/C composite cathode materials have a high initial capacity, good cycle stability and excellent low temperature performance. The electrical conductivity of LiFePO4 material can be obviously improved by doping Al. The better electrochemical performances of Al-doped LiFePO4/C composite cathode materials have a connection with its conductivity.     

1,2-丙二醇对锂离子电池正极材料LiFePO_4性能的影响

采用1,2-丙二醇作为表面活性剂,在水热反应中合成正极材料LiFePO4。用XRD、SEM、粒径分布测试和恒电流充放电方法,分别研究了1,2-丙二醇对LiFePO4的结构、形貌、粒径和电化学性能的影响。结果表明：加入适量的丙二醇不改变LiFePO4的橄榄石结构,但可使材料的结晶粒度变小,粒径分布变得均匀;当丙二醇加入量为10 mL时,得到的LiFePO4平均粒径d（0.5）=1.128μm,粒径分布范围为0.316~6.607μm;该材料在0.2C倍率下的首次放电比容量为144 mAh/g,循环性能良好。     

Preparation of NaV1−xAlxPO4F cathode materials for application of sodium-ion battery

The effects of Al doping on the electrochemical properties of NaVPO4F as a cathode material for sodium-ion batteries were investigated. Al-doped NaV1-xAlxPO4F （x=0, 0.02） samples were prepared by a simple high temperature solid-state reaction involving VPO4 and NaF for the application of cathode material of sodium-ion batteries. The crystal structure and morphology of the material were studied by Flourier-infrared spectrometry（FT-IR）, X-ray diffractometry（XRD） and scanning electron microscopy（SEM）. The results show that NaV1-xAlxPO4F （x=0, 0.02） has a typical monoclinic structure. The effects of Al doping on the performance of the cathode material were analyzed in terms of the crystal structure, charge-discharge curves and cycle performance. It is found that NaV0.98Al0.02PO4F shows an improved cathodic behavior and discharge capacity retention compared with the undoped samples in the voltage range of 3.0-4.5 V. The electrodes prepared from NaV0.98Al0.02PO4F deliver an initial discharge capacity of 80.4 mA.h/g and an initial coulombic efficiency of 89.2%, and the capacity retention is 85% after 30th cycle. Though the Al-doped samples have lower initial capacities, they show better cycle performance than Al-free samples.     

化学沉淀法制备掺杂磷酸铁锂的结构和性能研究

用化学沉淀法制备了Mg^2＋、Al^3＋、Ti^4＋、V^5＋和Ni^2＋掺杂的磷酸铁锂，用恒电流充放电方法测量掺杂LiFePO4的充放电性能，用x射线衍射和里特沃尔特方法表征了掺杂LiFePO4的晶体结构。研究表明，少量金属离子掺杂能有效地提高LiFePO4的大电流放电性能，其中Li1-xTixFePO4、Li1-xVxFePO4和Li1-xNixFePO4以2C速率充放电时，放电比容量在120mAh／g以上，循环20次后容量保持率在80％以上。主要原因是掺杂金属离子以固溶体形式存在，并占据锂的位置，改变了晶体中原子间距离和位置，引起晶胞收缩和Li-O原子间平均距离增加，形成了有利于锂离子脱嵌的结构。     

Nb掺杂LiFePO4电子结构的第一性原理研究

采用基于DFT的第一性原理方法,研究Nb掺杂LiFePO4锂离子电池正极材料的电子结构,并进行能带结构、电子态密度、布居和差分电荷密度性质等分析。结果表明:Nb掺杂后体系结构稳定,带隙降低,由于Nbd轨道电子的作用,使费米面附近能带数增加,更有利于电子传递,使电子电导率增加,充放电速率提高;Li-O键键长明显变大,有利于Li离子的扩散。虽然掺杂量大,带隙下降多,但会影响Li离子的扩散,尤其是在Li位掺杂时。综合考虑掺杂量不需要太大。     

氮掺杂纳米碳改性LiFePO4正极材料的研究进展

锂离子电池是一种高效、清洁的储能装置,在便携式电子产品、储能设施和电动汽车等领域具有广泛的应用前景,对于缓解能源危机、环境污染和优化能源结构等方面具有重要意义。橄榄石型LiFePO_4是最有前途的锂离子电池正极材料之一,但较低的本征电子电导率与锂离子扩散速率限制了其高倍率性能的发挥及在锂离子动力电池中的广泛应用。纳米碳材料,尤其氮掺杂的无定形纳米碳、碳纳米管以及石墨烯等具有电子电导率高,比表面积大,亲和力强以及热、化学稳定性好等特点,在改善LiFePO_4材料性能方面显示出独特的优势。本文从掺杂方法、形貌结构、电化学性能等方面总结氮掺杂纳米碳改性LiFePO_4正极材料的研究进展,并展望其发展前景。     

Mg-Co复合掺杂对LiFePO4电化学性能的影响（英文）

通过固相反应制备了Mg2+和Co4+复合掺杂的LiFePO4电极材料。采用X射线衍射、恒电流充放电和循环伏安研究复合掺杂对 LiFePO4结构和电化学性能的影响。结果表明:复合掺杂能够提高 LiFePO4的首次放电比容量,0.1C和1C的放电容量分别达到147.2mA·h/g 和133.3mA·h/g。循环伏安测试结果表明:复合掺杂改善了LiFePO4的导电性能,增强了Li+的脱嵌可逆性。     

液相法制备磷酸铁锂的研究进展

介绍了锂离子电池正极材料磷酸铁锂（LiFePO4）的晶体结构和充放电特性,评述了固相法和液相法制备LiFePO4。系统介绍了近几年液相法制备LiFePO4的研究进展,包括水热法,溶胶-凝胶法,共沉淀法等。并对LiFePO4正极材料的应用前景做了展望。     

稀土金属离子掺杂对LiFePO4结构和性能的影响

采用稀土金属离子(Er3+、Y3+、Nd3+)分别对LiFePO4的Li、Fe原子位进行掺杂,通过X射线衍射(XRD)、恒电流充放电及电化学阻抗(EIS)法系统地研究掺杂对LiFePO4结构和性能的影响。结果表明:掺杂试样的微观结构和性能与掺杂离子半径、取代位置密切相关。LiFe0.99Y0.01PO4试样具有最佳的电化学性能,在15mA.g-1放电电流密度下首次放电容量达到149.8mAh.g-1,当电流密度增加到300mA.g-1时,放电容量为134.3mAh.g-1,经过50次循环充放电后,放电容量保持率为99.1%。