基于Li_3PO_4水热法制备LiFePO_4及其改性

以自制Li3PO4为前驱体,在水热条件下与FeSO4.7H2O反应制备得到纯相LiFePO4,并通过碳包覆和Cu2+掺杂对其进行了有效改性,获得了适合高电流密度放电的LiFePO4正极材料。采用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和扫描电子显微镜(SEM)对产物进行了物相和形貌表征。实验研究了水热反应温度对产物的形貌及其电化学性能的影响,同时探讨了掺杂Cu2+对材料常温和低温电化学性能的影响。结果表明:在200℃、24h水热条件下制得的产物,经碳包覆后的复合材料LiFePO4/C(LFP200/C),以1C(150mA.g-1)电流放电,放电比容量达140.7mAh.g-1;对材料进行Cu2+掺杂得到的Cu-LFP200/C材料的放电比容量及倍率性能得到进一步提高,常温下1C倍率的放电比容量为150.3mAh.g-1,10C倍率的放电比容量为108.7mAh.g-1,在-30℃条件下的放电比容量依然达到97mAh.g-1。     

基于普鲁士蓝类正极材料Na2CoxFeyFe(CN)6的制备与性能研究

为了进一步提高普鲁士蓝的电化学性能，通过控制温度和添加剂，运用共沉淀法进行铁离子掺杂，成功合成了Na₂Co_xFe_yFe(CN)₆正极材料，并对其进行XRD、SEM、TG和电化学性能测试。结果表明，在0.1 C电流密度下，初始比容量由未掺杂时的125.3 mAh/g上升到164.6 mAh/g,达到理论容量的96.8%。经过100圈充放电循环后，仍保持83.1 mAh/g的高容量。在5 C大电流密度的充放电测试下，比容量也由未掺杂时的28.3 mAh/g上升到47.8 mAh/g。材料表现出了优异的电化学性能。     

Ni(OH)_2/C作为锂离子电池负极材料的研究

采用控制沉淀法制备Ni(OH)2/C复合材料,用XRD和SEM表征材料的结构和形貌。首次将材料用于锂离子电池,通过充放电测试、循环伏安法和交流阻抗实验研究其嵌/脱锂行为和电化学性能。结果表明,Ni(OH)2/C复合材料具有嵌/脱锂性能,首次可逆比容量达到992mAh/g,20次循环后的可逆比容量为211mAh/g,循环效率为95.6%,高于Ni(OH)2材料(128mAh/g和94.4%),循环性能的改善可归因于掺杂石墨后,使电极电导率明显提高,同时减缓体积效应。     

水系锌离子电池Al3 预嵌(NH4)2V10O25?8H2O正极材料的制备及其电化学性能Q

NH4VO3为钒源、C2H2O4?2H2O为还原剂,采用水热法合成了(NH4)2V10O25?8H2O(NVO)纯相,以Al(NO3)3?9H2O为铝源对材料进行层间Al3 预嵌进行改性(Al-NVO),通过XRD、SEM、TEM以及EDS对材料的物相和形貌进行表征。结果表明,Al3 均匀分散于材料中,Al3 预嵌使材料形貌由密集堆叠的片状结构向更细小更分散的纳米片状结构转变。恒流充放电,循环伏安(CV)及恒电流间歇式滴定技术(GITT)等电化学性能测试表明,Al3 预嵌能有效提高材料的容量,倍率性能及循环稳定性能。样品Al-NVO材料在0.5A/g的电流密度下首次放电比容量为329 mAh/g,经过100次循环,比容量为252mAh/g。在2.0A/g电流密度下,经过1200次循环容量仍有122.8 mAh/g,容量保持率高达 94.6%。通过不同扫速下的循环伏安及赝电容计算,层间预嵌Al3 有效提高了Zn2 的扩散动力学,改善了材料的电化学性能。     

V2O5/Graphene复合电极材料的制备与储锂性能

采用简便的溶胶凝胶法制备了V2O5/石墨烯复合电极材料。利用SEM、XRD、Raman和TGA表征了样品的微观结构,以V2O5/石墨烯复合材料和Li4Ti5O12分别作为正极和负极组装了V2O5/石墨烯 // Li4Ti5O12全电池。结果表明,该复合电极材料是含有0.55%（质量分数）石墨烯的片状正交相V2O5。电化学测试表明,与未复合石墨烯的纯V2O5样品相比,V2O5/石墨烯复合材料具有更高的储锂活性和优异的大电流放电性能。在200 mA/g的电流密度下,V2O5/石墨烯复合材料和纯V2O5样品的放电比容量分别为283 mAh/g和253 mAh/g;当电流密度增加到5 A/g时,V2O5/石墨烯复合材料依然保持有150 mAh/g的放电比容量,而纯V2O5样品的放电比容量仅为114 mAh/g;V2O5/石墨烯和纯V2O5电极的电荷传递电阻分别为142 Ω和293 Ω。V2O5/石墨烯 // Li4Ti5O12全电池测试结果表明,在1.0 ~2.5 V电压范围内,循环初期全电池正极材料的放电比容量从110 mAh/g衰减到96 mAh/g,随后又出现上升,循环100次后正极材料的放电比容量稳定在102 mAh/g,库伦效率接近100%,这表明该V2O5/石墨烯复合电极材料是一种非常有应用前景的锂离子电池电极活性材料。     

氮掺杂碳包覆高倍率钛酸锂材料的制备

以三聚氰胺为氮源合成了氮掺杂改性的钛酸锂(LTO-0.1N)材料,并通过扫描电子显微镜(SEM)和激光颗粒粒度分析检测材料的微观形貌和宏观颗粒。结果表明,与原始的LTO相比,合成的N掺杂LTO-0.1N样品显著改善了其电化学性质。LTO-0.1N的放电比容量在0.2 C时为172 mAh/g,在10 C时为120 mAh/g;LTO在0.2 C时为150 mAh/g,10 C时为98 mAh/g。氮掺杂改性的LTO-0.1N材料的电荷转移阻抗为375.58Ω,没有改性的LTO的电荷转移阻抗为2 008.27Ω。电荷转移阻抗的显著减小是氮掺杂改性LTO-0.1N材料电化学性能提高的原因之一。     

稀土La(Ⅲ)掺杂非晶态氢氧化镍的电化学性能

采用微乳液快速冷冻沉淀法制备出稀土La(Ⅲ)掺杂非晶态Ni(OH)2粉体材料,对样品粉体的微结构及形态进行了表征分析,同时将样品作为活性物质合成电极材料,组装成碱性MH-Ni模拟电池,测试其电化学性能。结果表明,掺杂6%La(Ⅲ)样品材料微结构无序性强,质子缺陷较多。将所制备的样品在80 mA/g恒电流充电5.5 h,40 mA/g恒电流放电,终止电压为1.0 V的充放电制度下,其放电平台达到1.256 V,放电比容量为317.1 mAh/g,充放电循环30次放电比容量衰减仅为3.943%,具有较好的电化学稳定性和循环可逆性。     

有机碳源包覆磷酸铁锂正极材料改性研究

以Fe2O3为Fe源、LiH2PO4为Li源和P源、分别以聚乙烯醇(PVA)、淀粉、柠檬酸为碳源,采用液相分散混合、雾化造粒及高温固相处理工艺制备得到碳包覆的磷酸铁锂正极材料(LiFePO4/C),考察不同有机碳源包覆改性对磷酸铁锂正极材料物理及电化学性能的影响。结果表明:以聚乙烯醇包覆制备的LiFePO4/C材料的首次放电比容量为153.8 mAh/g,首次效率大于90%,材料物相纯正,颗粒呈类球形均匀分布、无团聚现象;淀粉包覆的样品的比容量稍低,为144.4 mAh/g,柠檬酸包覆的产物的比容量最低,为139.4 mAh/g。     

负极材料Li4-xMg-Ti5-yCoyO12的合成及其电化学性能

以Mg(CH3 COO)2·4H2O,CO(CH3 COO)2-4H2O作为Mg2+和CO2+的掺杂源,以乙醇为溶剂,C6H15 NO3作为络合剂,CH3,COOLi·2H2O和Ti(OC4 H9)4作为原料,利用溶胶-凝胶法制备复合掺杂2种金属的Li4-xMg-Ti5-yCoyO12材料,并对其进行了X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、电化学阻抗(EIS)、循环伏安(CV)、激光粒度等测试.结果表明,该法制备的样品具有良好的尖晶石型晶体结构以及较优的充放电性能.当x=0.02,y = 0.05时,在1.0～-2.5 V内,以0.1 C倍率循环时,Li3.98Mg0.O2Ti4.95 Co0.05O12样品首次放电比容量高达165.0 mAh/g,比未掺杂Mg2+和Co2+时(139.9 mAh/g)提高了17.9%.经过多次不同倍率的充放电循环后,0.1 C的放电比容量仍保持为143.4 mAh/g,且充放电效率始终维持在99%以上,具备良好的电化学性能.     

用作锂电池负极材料的多孔生物质碳的合成及表征

以藕片为碳源制备生物质多孔碳用作锂电池负极材料,在不同电流密度下的倍率性能测试中,0.1 A/g电流密度下电池首次充放电容量最高可达500 mAh/g,经过60圈循环后电流密度再次恢复到0.1 A/g,生物质多孔碳放电比容量仍然高达500 mAh/g。在电流密度0.5 A/g下,比容量最高可达212 mAh/g左右,经过700次循环比容量仍可维持200 mAh/g,其放电容量保持率为99.4%,显示出材料良好的循环稳定性。说明该碳材料不仅具有较高的循环稳定性还具有较好的倍率性能。     

La和Zn复合掺杂α-Ni(OH)_2电极材料的电化学性能

采用尿素均相沉淀法制备出稀土La和Zn复合掺杂α-Ni(OH)2样品材料,同时采用XRD、EDS、IR和TG-DSC热分析技术对样品的微结构和组成进行了测试,并研究了样品作为MH-Ni电池正极活性材料的电化学性能。结果表明,稀土La和Zn复合掺杂α-Ni(OH)2材料具有较大的晶格间距,其含有更多的结构H2O分子,电极反应的电荷转移电阻较低;样品材料电极在以0.1C充放,终止电压1.0V的制度下,其放电比容量高达372.85mAh.g-1,同时放电中值电压较高并稳定于1.30V,1C下其放电比容量高达344.07mAh.g-1,充放电循环30次容量保持率为93.04%,显示出良好的较大倍率放电性能和循环可逆及结构稳定性能。     

锂离子电池高镍三元正极材料LiNi0.9Co0.05Mn0.05O2的制备与改性

采用La掺杂和固态电解质Li_1.3Al_0.3Ti_1.7(PO4)₃包覆对LiNi_0.9Co_0.05Mn_0.05O₂进行改性，研究掺杂和包覆对LiNi_0.9Co_0.05Mn_0.05O₂结构与性能的影响。结果表明：适量的La掺杂可以降低LiNi_0.9Co_0.05Mn_0.05O₂材料的离子迁移阻抗，提高Li⁺扩散系数，稳定材料的结构，从而提高材料的放电比容量及循环性能，当La掺杂量为0.1 wt%时，首次放电比容量为180.1 mAh·g^-1，经过100次循环后的容量保持率高达93.34%，远高于未掺杂样品的86.20%。Li_1.3Al_0.3Ti_1....     

淀粉基炭微球的制备与电化学性能研究

以绿色环保的马铃薯淀粉为前驱体,通过添加分散剂制备单分散淀粉基炭微球,大大缩短了炭微球的制备时间。采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)以及红外(FT-IR),对所得样品的形貌与结构进行表征,采用77K条件下的N2吸附,表征样品的孔隙结构。将制备的炭微球用作锂离子电池负极材料,进行电化学性能测试。结果表明:加入分散剂制备的炭微球具有更低的比表面积,稳定化8h,铁粉添加比例为100%时,炭微球的比表面积为297m~2/g,总孔容为0.16cm~3/g,在50m A/g的电流密度下,炭微球的首次放电比容量为786mAh/g,充电比容量为436mAh/g,材料表现出优良的循环性能与倍率性能。     

基于煤系重质芳烃制备负极材料改性剂及性能

目前,商业化的负极材料改性剂主要以煤系、石油系精制沥青为原料,其品质参差不齐、价格昂贵。为改善这一现状,本文提出以价格低廉的煤系重质芳烃为原料,通过净化、聚合工艺,制得负极材料改性剂。将改性剂粉碎后与针状焦粉粒分别进行包覆、造粒工艺处理,得到改性后锂电负极材料。通过旋转流变仪和热重分析仪对改性剂的流变性能、热失重性能进行分析;利用扫描电子显微镜、气体吸附仪、X-射线衍射仪、激光拉曼光谱仪和电池检测系统对改性后样品表面形貌、孔结构、层间距、结晶性程度和电化学性能进行表征。电化学测试得出改性后的负极材料可逆比容量从改性前的333.02mAh/g增加到356.34mAh/g和359.67mAh/g,首次库仑效率增加1.72%和1.31%;30mA/g电流密度下,100周循环保持率高达98.87%以上;300mA/g电流密度下,可逆比容量从改性前的95.27mAh/g增加到147.52mAh/g和187.30mAh/g。结果表明：加入改性剂制备得到的负极材料,展现出优异的比容量、倍率性能和循环稳定性;成本低、制备工艺产业化可行性强。     

刺状氧化铜的制备及其电化学性能

以Cu(NO3)2·3H2O和六亚甲基四胺为原料,采用常压加热法(90℃)制备了氧化铜材料。用X-射线衍射和扫描电镜对材料的结构和形貌进行表征。结果表明,反应3 h后所得氧化铜具有刺状形貌,恒流充放电测试显示,材料具有较好的电化学性能,在50 mA/g的电流密度下,首次充电比容量为814 mAh/g。此外,制备材料具有较好的倍率性能。     

高倍率型钴酸锂的制备及性能研究

用高温煅烧法制备Al、Zr双元素共掺杂钴酸锂(LiCoO_2)正极材料,对双掺杂样品进行XRD、SEM和电化学性能表征,分析结果表明:Al、Zr均匀的掺杂在LiCoO_2晶格中,有效的提高了LiCoO_2的倍率性能,在常温(25℃),3.0-4.5V,以0.2C充电,分别以0.2C、0.5C、1.0C和2.0C放电,Al、Zr双掺杂LiCoO2正极材料的放电比容量分别为189.3mAh/g、188.7mAh/g、187.7mAh/g和186.5mAh/g,首次效率达到97.4%。从Al、Zr掺杂LiCoO_2的电化学性能可以看出,Al、Zr掺杂处理更有利于Li~+的脱嵌,提高了LiCoO_2的倍率性能并保持良好的循环稳定性。     

溶胶-凝胶-微波法制备阴阳离子同时掺杂型LiAlxMn2-xOyFz

以LiNO3、Al(NO3)3·9H2O、LiF和MnNO3为原料,通过控制n(Li)/n(Mn)和Al、F掺杂量,溶胶-凝胶-微波法在750℃下合成阴阳离子复合掺杂型Li1.00Al0.05Mn1.95O3.95F0.05电极材料。XRD实验证明Li1.00Al0.05Mn1.95O3.95F0.05为纯尖晶石结构。掺杂适量的Al可以改善材料的循环性能,掺杂氟不但可以不降低材料的初始比容量而且可以显著降低材料在高温使用时的容量损失。Li1.00Al0.05Mn1.95O3.95F0.05在室温条件下的首次放电比容量达到115mAh/g,循环50次后放电比容量仍保持在109mAh/g,即使在55°C的高温,50次的总容量损失率也仅有10.1%。     

氟掺杂型锂锰氧化物的电化学性能研究

以LiNO3、LiF和Mn(AC)2·4H2O为原料,采用柠檬酸配位法,通过控制n(Li)n(Mn)和掺氟量,在750℃下制备尖晶石型系列Li1+xMn2-xO4-yFy电极材料。Li1+xMn2-xO4-yFy的充放电实验表明,随着锂掺入量的增加,材料的首次放电容量迅速降低,但材料的循环稳定性明显提高。Li1.05Mn2O4的放电容量最高(116mAh g),而且稳定性也较好。室温下,5次循环后容量仅衰减1.92%。掺氟明显降低材料在高温条件下的容量损失,但随着氟掺杂量的增加,材料的首次放电容量降低较大。同时掺杂锂和氟的材料比仅掺杂锂的材料具有更好的循环稳定性,Li1.05Mn1.95O3.95F0.05循环稳定后,放电比容量保持在103.5mAh g。Li1.15Mn1.85O3.9F0.1循环4次以后,便没有容量衰减,放电比容量稳定在98.5mAh g,因此,从比容量和循环稳定性两方面考虑,Li1.05Mn1.95O3.95F0.05和Li1.15Mn1.85O3.9F0.1是较好的电极材料。     

层状LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_(1.95)Y_(0.05)(Y=O,F,Cl,Br)正极材料的合成及高温电化学性能研究

采用溶胶-凝胶法合成层状LiNi1/3Co1/3Mn1/3O1.95Y0.05(Y=O,F,Cl,Br)正极材料,在850℃空气氛围下煅烧20h得到晶型较好的正极材料。以XRD、SEM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显示F-和Cl-掺杂材料具有高度有序的二维层状结构;充放电测试表明,掺杂F-和Cl-的材料放电比容量、循环性能和倍率性能均优于未掺杂材料,特别是掺杂F-材料在55℃,电压范围为2.0～4.6V,0.15mA电流下首次放电比容量高达207.5mAh/g,且0.9mA电流下第60次循环的容量仍达到165.1mAh/g。掺杂Br-的材料结构稳定性、循环性能和放电比容量均比未掺杂材料差。     

稀土元素掺杂对尖晶石型LiMn2O4正极材料的结构和电化学性能的影响

利用固相配位反应法合成稀土掺杂基锂离子电池正极材料LiMn1.995RE0.005O4(RE=Y,Nd,La),通过XRD、充放电测试等手段对材料的物相结构和电化学性能进行了研究.结果表明样品呈良好的尖晶石结构,在0.1mA/cm2和2.8-4.5V条件下恒流充放电,其首次充电容量为135mAh/g,放电容量为120mAh/g,循环可逆性好.