氮化碳自组装包裹对SnO_2-TiO_2复合锂离子电池负极材料电化学性能的影响

通过简单的石墨相氮化碳(g-C_3N_4)纳米片自组装沉积法,制备了g-C_3N_4包裹的SnO_2-TiO_2纳米复合材料.扫描电子显微镜观察显示,g-C_3N_4均匀地包裹在SnO_2-TiO_2纳米颗粒上.SnO_2-TiO_2-C_3N_4纳米复合材料被用作锂离子电池的负极材料,在0.2C的倍率下循环20次后,比容量达到380.2mA·h·g~(-1),明显高于未经g-C_3N_4包裹的纯的SnO_2(51.6mA·h·g~(-1))和SnO_2-TiO_2纳米复合材料.在0.1~0.5C的倍率充放电测试中,SnO_2-TiO_2-C_3N_4纳米复合材料的比容量仅从490mA·h·g~(-1)衰减到330mA·h·g~(-1),高倍率下抗衰减性能优于同类材料.材料优异的电化学性能归功于g-C_3N_4的包裹处理,这不仅增强了固体电解质界面(SEI)的稳定性,也抑制了锂离子嵌入-脱出时SnO_2和TiO_2纳米颗粒的体积变化.     

铁氧化物锂离子电池负极材料研究进展

铁氧化物锂离子电池负极材料具有比容量高、资源丰富、价格便宜和环境友好等优势,是目前高容量负极材料的研究热点之一.然而,铁氧化物负极材料巨大的体积效应、较差的循环性能以及大的首次可逆容量损失,影响了其在锂离子电池中的应用.目前研究最多的铁氧化物负极材料是α-Fe_2O_3和Fe_3O_4,理论容量分别为1 007 mA·h·g~(-1)和924 mA·h·g~(-1).关于其电化学性能的改进方法,包括制备不同形貌与尺寸的纳米结构材料以及铁氧化物/碳纳米复合材料.介绍了铁氧化物锂离子电池负极材料的储锂机理及其存在的问题,综述了各类铁氧化物负极材料的制备方法、影响因素及电化学性能,并对铁氧化物负极材料的进一步研究、发展应用予以展望.     

复合掺杂与包覆对尖晶石锰酸锂结构和性能的影响

采用固相烧结法与湿法包覆工艺,研究复合掺杂与包覆改性对尖晶石锰酸锂材料性能的影响。采用XRD、SEM、比表面积、振实密度以及电化学分析,发现在复合掺杂适量的Nb元素和Mg元素的基础上,以异丙醇铝为原材料,采用液相湿法对其颗粒表面包覆0.15%的Al_2O_3,样品可获得最优的电化学性能,0.5 C放电比容量为115.73 mA·h/g,100周循环后比容量衰减至113.67 mA·h/g,容量保持率仍高达98.22%。     

直接融盐法制备锂离子电池负极材料Li4/3Ti5/3O4及其电化学性能

以CH3COOLi·2H2O和锐钛矿型TiO2为原料,通过直接融盐法合成锂离子电池负极材料Li4/3Ti5/3O4,考察合成条件对材料性能的影响,并通过X射线衍射仪(XRD)和扫描电镜(SEM)对样品进行物相和形貌分析.结果表明,先在70℃保温5 h或10 h,再在800℃煅烧2 h可得到纯相的Li4/3Ti5/3O4粉末,平均粒径在300nm左右,且粒径分布均匀.充放电测试表明在70℃保温5 h、800℃煅烧2 h得到的样品具有最优异的电化学性能.以0.1C倍率充放电,其首次放电容量达到172(mA·h)/g,接近理论容量,20次循环后,容量仍保持在140(mA·h)/g.与传统的固相法相比,用直接融盐法得到的材料具有较大的锂离子扩散速率、高倍率性能和循环可逆性.     

掺钴对尖晶石型LiMn_2O_4正极材料性能影响

采用固相合成法制备了锂离子电池正极材料用尖晶石型LiMn2O4正极材料,并通过加入Co对材料进行了掺杂改性研究;用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)研究了材料的晶体结构和微观形貌,充放电循环实验对材料的电化学性能进行了测试。结果表明:纯相尖晶石型LiMn2O4初始放电比容量为118.91 mA.h/g,循环25次后放电比容量为107.03mA.h/g,比容量保持率为90.01%;掺杂Co的材料同样具有尖晶石型结构,初始放电比容量略有降低,但循环性能有明显改善,掺Co改性样品Li1.05Co0.04Mn1.96O4的初始放电比容量为114.55mA.h/g,25次充放电循环后,放电比容量为105.76mA.h/g,比容量保持率为92.33%。     

Li4Ti5O12的合成及其在锂离子电池中的应用

采用固相法合成了Li4Ti5O12材料.用XRD表征了材料的结构特征.用循环伏安、电化学阻抗和恒电流充放电考察了LiCoO2-Li4TiO12体系的电化学性能.结果表明,当电流密度为0.1mA/cm2 时.该体系下的首次放电比容量为122.2mAh·g-1,经过100次循环之后,比容量保持在112.9mAh·g-1.当电流密度为0.2mA/cm2时,50次循环后容量衰减仅为5.3%.实验证明,该体系下的电化学性能比较稳定.是一种比较有潜力的锂离子电池体系.     

高温固相还原法制备新型锂离子负极材料NbO及其电化学性能

以Nb和Nb2O5粉末为原料,采用高温固相还原法合成NbO电极材料。通过X射线衍射分析(XRD)、扫描电镜(SEM)、激光衍射粒度分析(LDSA)、充放电测试、循环伏安(CV)测试等手段对材料的结构、形貌及电化学性能进行表征,并通过原位XRD分析测试,探究NbO作为负极材料在锂离子电池中的反应机理。结果表明:NbO用作电极材料的平均嵌锂平台在1.6 V左右。NbO对锂的插嵌机理为锂离子的直接脱嵌,是1个单相转变过程。在0.05 C(C为充放电电流倍率)下,NbO和球磨处理后(Ball-milling)的NbO-BM的首次放电容量分别为220(mA·h)/g和280(mA·h)/g,经过50次循环后,剩余容量分别为170(mA·h)/g和220(mA·h)/g     

不同PrPO_4包覆方法对富锂锰基正极材料电化学性能的影响

采用共沉淀-高温固相法制备了富锂锰基正极材料Li_(1.2)[Mn_(0.54)Ni_(0.13)Co_(0.13)]O_2,并分别采用简单湿化学沉淀法和PVP辅助的湿化学沉淀法对其进行PrPO_4包覆改性。实验结果表明,通过PVP辅助包覆,包覆层更加均匀,材料的电化学性能得到了更为明显的提高。包覆3%-PVP样品首次放电容量高达286.7 mA·h/g,库伦效率89.6%,经过0.1C倍率下循环50圈,放电比容量仍有254mA·h/g,容量保持率由空白样的88.5%提高到95%。由此得出均匀的PrPO_4包覆层能有效提高富锂锰基正极材料的综合电化学性能。     

锂离子电池负极材料ZnSnO3/C复合物的制备与性能

锡基双金属氧化物作为锂离子电池负极材料因具有高的理论比容量、嵌脱锂电位适中、储量丰富、价格低廉、安全性高以及环保等优点，已经受到了广泛的关注.本研究采用一步原位水热法制备了碳包覆的ZnSnO₃复合材料(ZnSnO₃/C).利用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射、拉曼光谱、X射线光电子能谱分析和恒流充放电测试等一系列表征测试方法对材料的微观形貌、物相组成、结构和电化学性能进行分析.电化学测试结果表明：当作为锂离子电池负极材料时，ZnSnO₃/C复合电极的储锂性能优于纯ZnSnO₃电极.在200 mA·g^–1电流密度下，ZnSnO₃/C复合电极经200次循环后可逆容量可达1274.9 mA·h·g^–1，即使在大电流5000 mA·g^–1下经500次循环仍然提供663.2 mA·h·g^–1的放电比容量，同时也表现出卓越的倍率性能.优异的储量性能归因于ZnSnO₃/C复...     

具有核壳结构的高电压正极材料Li(Co_(0.9)Ni_(0.05)Mn_(0.05))O_2的制备与表征

以共沉淀法制备的Ni-Mn包覆Co_3O_4前驱体和Li_2CO_3为原料,通过高温固相法制得了具有核壳结构的锂电池正极材料Li(Co_(0.9)Ni_(0.05)Mn_(0.05))O_2.用扫描电镜(SEM)、X射线能谱仪(EDS)、X射线衍射(XRD)和充放电测试表征了样品的形貌、晶体结构和电化学性能.结果表明,所制备的核壳结构Li(Co_(0.9)Ni_(0.05)Mn_(0.05))O_2具有良好的电化学性能,在3.0~4.5 V和3.0~4.6 V,0.2 C下首次放电容量分别达到180.5 m A·h·g~(-1)和201.3 m A·h·g~(-1),在1 C下,循环50周后容量保持率分别为89.3%和63.3%.     

固相合成锂离子电池正极材料LiMn_(1-x)Fe_xPO_4/C的结构与电化学性能

以葡萄糖为碳源,对LiH2PO4、MnCO3、FeC2O4与葡萄糖等反应物进行湿法球磨,随后在750℃温度下煅烧,通过固相反应实现对LiMnPO4的铁离子掺杂和碳包覆改性,得到锂离子电池正极材料LiMn1-xFexPO4/C(x=0、0.05、0.10、0.15、0.20)。利用X射线衍射(XRD),扫描电镜(SEM)及电化学测试等手段研究铁离子掺杂量对磷酸锰锂的晶体结构、微观形貌与电性能的影响。结果表明,LiMn0.9Fe0.1PO4/C结晶度良好,颗粒较均匀细小,具有较好的电化学性能,0.05C倍率下的首次放电比容量达到110(mA·h)/g,经过30次循环后,放电比容量约80(mA·h)/g。     

异型锂离子电池用Li_(1.2)Mn_(0.54)Ni_(0.13)Co_(0.13)O_2材料的纳米MoS_2包覆改性研究

采用简单的液相研磨法制备了纳米MoS_2修饰的富锂锰基正极材料Li_(1.2)Mn_(0.54)Ni_(0.13)Co_(0.13)O_2。恒电流充放电测试结果表明,经过纳米MoS_2修饰的材料表现出优异的电化学循环稳定性能。3%MoS_2修饰的材料在0.5C倍率下经过120次循环后,放电比容量仍高达235mA·h/g,容量保留率为88.4%,相较于空白样153.8mA·h/g的放电比容量和70.1%的容量保留率有显著提高。此外,与空白样的0.70V相比,3%MoS_2修饰的材料经过120次循环后电压衰减仅为0.44V。可见,材料在循环过程中的电压衰减也得到了明显改善。     

LiNi0.8Co0.2O2的制备与修饰

由LiOH·H2O、NiO、Co2O3高温固相合成LiNi0.8Co0.2O2,并对制得的样品进行表面修饰.对所得产物进行了X光电子能谱、扫描电镜和X射线衍射测试,用合成的材料组装成电池进行充放电容量测试.实验结果表明:应用此工艺制备的LiNi0.8Co0.2O2具有高的充放电比容量,分别为184.8mA·h·g-1和160.7mA·h·g-1.包覆后初次充放电比容量分别为168.7mA·h·g-1和157.6mA·h·g-1.容量有所下降,但循环性能提高,说明表面修饰可以有效地抑制正极材料与电解液之间的恶性相互作用,能改善材料的循环性能.     

压电材料K0.5Na0.5NbO3表面修饰高镍正极材料LiNi0.83Co0.12Mn0.05O2的电化学性能研究

采用原位包覆法制备压电材料K_0.5Na_0.5NbO₃(KNN)表面修饰高镍正极材料LiNi_0.83Co_0.12Mn_0.05O₂,并对其进行电化学性能研究。XRD图谱表明,KNN表面修饰样品并未改变高镍正极材料的层状结构。通过XRD结构精修也证实了KNN的存在且本体材料的晶体结构未受影响。EDS面扫描结果表明,KNN已成功地包覆在高镍正极材料的表面。电化学性能测试结果表明,在2.8～4.3 V电压范围内,0.1 C倍率下改性样品KNN@NCM83的初始放电比容量升高;循环100圈后,改性样品仍保持157.8 mA·h/g的放电比容量,容量保持率为82.3%,而原始样品NCM83仅保持133.6 mA·h/g的放电比容量,容量保持率为75.2%。与原始样品相比,KNN@NCM83表现出了更优异的倍率性能,在5 C和10 C倍率下的放电比容量分别为155.6、148.6 mA·h/g,表明KNN能有效提高高镍正极材料的Li⁺     

锂离子电池富锂正极材料的包覆改性研究进展

随着新能源汽车及储能行业的快速发展,传统正极材料难以满足人们对电池高能量、高密度锂电池的要求。富含Li和Mn的层状氧化物xLi₂MnO₃·(1–x)LiMO₂ (M=Ni,Mn,Co),其高比容量可超过250 mA·h·g–1,有希望成为下一代锂离子电池最理想的正极材料。但是,富锂材料仍存在首次循环不可逆容量高、循环性能差和倍率容量低等问题,为解决这些问题,本文阐述了富锂正极材料的结构和电化学反应之间的构效关系,讨论了金属氧化物、金属氟化物、碳、导电聚合物和锂离子导体等涂层材料对富锂正极材料电化学性能的影响规律及作用机理,同时还对以上涂层在富锂正极材料中应用的优缺点进行了总结。最后,对锂离子电池富锂正极材料的包覆改性的未来发展发现作出展望。      

表面修饰MnMoO_4用于提高富锂锰基正极材料的电化学性能的研究

通过共沉淀-高温固相法成功制备出粒径为200～300nm的富锂锰基正极材料Li_(1.2)[Ni_(0.13)Co_(0.13)Mn_(0.54)]O_2,并通过湿化学沉积法将富含氧空穴的MnMoO_4沉积在富锂材料表面,用于提高其电化学性能。研究发现,表面修饰的MnMoO_4成功在富锂材料表层诱导产生尖晶石LiMn_2O_4结构,这种特殊的表层异质结构能够有效减少电解液与本体材料发生的副反应,容纳首次充电过程中的氧流失,并提高Li+扩散能力。相比于初始材料,经MnMoO_4修饰后材料的首次库伦效率由79.95%提升到86.54%,循环100次保留的容量由175.8mA·h/g提高到205.7mA·h/g,表现出优异的综合电化学性能。     

高活性Mn_2O_3制备尖晶石LiMn_2O_4及其性能研究

尖晶石LiMn_2O_4是当前最具研究价值的锂离子电池正极材料之一。采用碳酸锰热解法制备高活性Mn_2O_3粉末作为尖晶石LiMn_2O_4的前驱体,探究锰锂比对高温固相法合成尖晶石LiMn_2O_4的影响。利用热重分析(TG-DSC)及热力学分析确定碳酸锰热解制备前驱体高活性Mn_2O_3的最佳热解条件:热解温度为600℃时,制备出结晶性能良好、无杂质、分散均匀的Mn_2O_3粉末。通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和电化学测试对尖晶石LiMn_2O_4的结构、形貌和电化学性能进行表征。结果表明,随着锂锰比增加,产物的结构、形貌和电化学性能均有所改善和提高。锂源的添加量决定了尖晶石LiMn_2O_4结构、形貌,当Mn∶Li=2. 0∶1. 2时,尖晶石LiMn_2O_4样品的结晶形态完善,表面光滑,颗粒均匀,且无杂质;在0. 5C下,其首次充电比容量达到117. 6 mAh·g~(-1),放电比容量为114. 8 mAh·g~(-1)。循环100周后容量保持率达到91. 8%。在高倍率放电下,仍保持较高的放电比容量和较好的循环性能。     

锂离子电池新型正极材料LiFePO4／C的合成

采用高温固相合成法合成了锂离子电池正极材料LiFePO4/C,并对其晶体结构、形貌和电化学性能进行了研究.结果表明:合成的LiFePO4/C材料为单一橄榄石型结构,颗粒分布比较均匀;以0.1 C倍率充放电时其初始比容量为115 mA·h/g,20次循环后其容量保持率为97%.     

共沉淀法制备锂离子电池正极材料LiFePO4

采用共沉淀法制备橄榄石结构的LiFePO4锂离子电池正极材料,通过X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、循环伏安(CV)和恒电流充放电测试等方法对其结构、表观形貌及电化学性能进行了分析研究.结果表明,该方法制备的LiFePO4为均一的橄榄石型晶体结构,颗粒微细;低倍率下充放电测试比容量可达126.3 mA·h/g;循环性能良好,充放电100次循环后,容量损失率仅为9.4%.     

高温氢还原法制备纳米硅/石墨烯复合材料的结构与电化学性能

将Hummers法制备的氧化石墨烯(graphene oxide,GO)与纳米硅粉进行超声复合和高温氢还原,制备锂离子电池用纳米硅/石墨烯(Si/G)复合材料。利用扫描电镜、透射电镜、X射线衍射和Raman光谱分析,对Si/G复合材料的形貌与结构进行分析与表征,并测试其电化学性能。结果表明,通过高温氢还原,氧化石墨烯全部还原为石墨烯,无其它杂质相生成。石墨烯包覆在纳米硅颗粒表面,形成层状复合结构;与纯纳米硅粉相比,Si/G复合材料的电化学性能明显提高,在300 m A/g电流密度下,首次放电比容量为2 915.0(m A·h)/g,首次充电比容量为1 080.5(m A·h)/g,20次循环后比容量稳定在969.6(m A·h)/g,库伦效率为99.8%;而纯纳米硅粉的首次放电比容量和首次充电比容量分别为932.7和349.4(m A·h)/g,20次循环后比容量仅为6.4(m A·h)/g。