工业级硫酸亚铁制备高性能磷酸铁锂正极材料

工业级硫酸亚铁通过提纯除杂、氧化后与磷酸铵反应生成磷酸铁,磷酸铁与碳酸锂在高温条件下碳热还原烧制成磷酸铁锂正极材料。制得的磷酸铁锂具有优异的电化学性能,0. 1 C放电比容量达到164 mAh·g~(-1)以上,1 C循环30次后放电比容量仍然稳定在130 mAh·g~(-1)左右。合成磷酸铁母液通过蒸发浓缩得到硫酸铵、磷酸铵混合物,混合物中氮含量达到14%以上,磷含量达3%以上,可用作氮磷复合肥。     

基于β-FeOOH纳米棒制备LiFePO_4/C和Fe_2O_3纳米电极材料及其电池性能

自制直径为90nm、长为500nm的β-FeOOH纳米棒为前驱物,通过碳热还原法和热分解法分别制备出形貌均匀、粒径为300nm的LiFePO4/C正极材料和粒径为100nm的Fe2O3负极材料,并研究它们对金属锂组成半电池和构造LiFePO4/C vs.Fe2O3全电池的电化学性能。结果表明：LiFePO4/C半电池在0.1C、0.5C、1.0C、5.0C、10.0C和15.0C（1C=170 mA g–1）倍率下放电比容量分别为158.8、153.2、144.3、126.8、111.0 mA h g–1和92.9mA h g–1。经过不同倍率循环后,返回0.1 C放电比容量为157.5mA h g–1,为初始0.1 C放电比容量的99.2%。Fe2O3半电池在50mA g–1电流密度下首次放电比容量为1655.5mA h g–1,循环50次后,仍保持460mA h g–1的放电比容量。LiFePO4/C vs.Fe2O3全电池在0.1 C倍率下,相对于LiFePO4活性物质,首次放电比容量为148.7mA h g–1;相对于Fe2O3活性物质,首次放电比容量为441.7mA h g–1。由LiFePO4/C纳米粒子作为正极材料、Fe2O3纳米粒子作为负极材料组成的全电池在0.1 C到2.0 C不同倍率下均表现出了良好的循环性能,且返回0.1 C后其放电比容量相对于初始0.1 C放电比容量无衰减。可见,以β-FeOOH纳米棒为前驱物控制制备的LiFePO4/C正极纳米材料和Fe2O3负极纳米材料可以有效地提升电池的性能。     

片状LiFePO4/C正极材料制备及其电化学性能研究

在温和的反应条件下，使用十二烷基苯磺酸钠(SDBS)成功合成了片状二水磷酸铁，并将其与氢氧化锂、柠檬酸球磨混合，采用碳热还原法制备了具有纳米厚度的片状LiFePO₄/C电极材料。研究了SDBS对磷酸铁形貌以及LiFePO₄/C电极材料电化学性能的影响。利用X-射线衍射、扫描电子显微镜和充放电测试等技术手段，对合成样品的物相、形貌和电化学性能进行了分析测试。电化学测试表明，在25℃，2.0～4.2 V电压范围条件下，使用片状二水磷酸铁为前驱体制备的LiFePO₄/C样品，在0.1 C下放电比容量高达166.4 mA·h·g^-1，且首次库仑效率达到99.6%，在1 C下循环500次容量保持率为99%，表现出了优异的电化学性能。     

石墨烯复合碳纳米管添加量对锂离子电池性能的影响

研究了石墨烯复合碳纳米管添加量对锂离子电池性能的影响.结果表明,随着石墨烯复合碳纳米管的加入,能有效的降低极片的膜片电阻率,当石墨烯复合碳纳米管增加到一定量(1.0wt％)时,电阻率变化减缓甚至不变.EIS结果表明,在0.5wt％SP添加量基础上,石墨烯复合碳纳米管的最优添加量为1.0wt％,能获得相对较低的电极阻抗.电性能表现上,0.5wt％SP和1.0wt％石墨烯复合碳纳米管(即GN:CNT=3:7)的导电剂配方的电池循环性能较为优异,在1C电流密度下放电比容量最高为138.2mAh/g,且在此基础上循环400周后,放电容量保持率为95.3％;该配方电池的倍率性能也相对较优,其5C放电比容量是0.5C的71.4％,该组导电剂配方有着相对较小的电池阻抗.     

以磷铁为原料水热法制备电池级磷酸铁的研究

以黄磷所得副产品磷铁为原料,通过湿法溶解、除杂、结晶等工艺制备电池级磷酸铁,然后利用制备出的磷酸铁制备磷酸铁锂。制备电池级磷酸铁的最佳工艺参数为：硝酸浓度为3.0 mol/L、最佳反应温度为110℃、最佳反应时间为120 min、反应体系铁质量浓度为18.0 g/L,此时样品中铁含量与铁磷比接近理论值。LiFePO₄/C样品首次充电容量、放电容量、放电的库伦效率分别为158.8 mAh/g、147.8 Ah/g、93.1%,说明磷酸铁锂电化学性能较好,能用于锂电池的正极材料。     

锂离子电池的低温性能改善

研究了锂离子电池碳纳米管导电剂(CMTs)、电解液对锂离子电池-40℃低温放电性能的影响.以额定容量为2750mAh的INPP78/34/95锂离子电池为例,在40℃下,负极中添加了 CNTS的电池的放电电压平台比负极中添加SP的电池的放电电压平台提高0.17V,低温放电容量提高了7.5%.     

不同分散工艺对锂电池性能的影响

通过磷酸铁锂正极浆料特性、极片特性及电化学等特性研究了离心分散与传统行星式分散工艺对锂离子电池性能的影响。结果表明,离心分散工艺所制备的正极浆料分散均匀性更好,浆料在8 h以内未见明显沉降,生产效率提高了34%,所制备的电池1 C放电容量在循环600次后容量保持率为92.1%,比传统行星式分散工艺提高了2.22%。     

蚕丝/聚氧化乙烯复合固态聚合物电解质

以天然蚕丝为骨架支撑材料,将聚氧化乙烯(PEO)和锂盐溶液浇铸在蚕丝上干燥成膜,制备得到蚕丝/PEO复合固态聚合物电解质(Silk-PEO-SPE)。通过FTIR、电子拉力机、同步热分析仪、电化学窗口测试、电导率测试对固态聚合物电解质进行了结构和性能表征,并以磷酸铁锂为正极,金属锂为负极组装全固态电池,测试了电池的充放电性能。结果表明,与传统PEO固态聚合物电解质相比,复合固态聚合物具有较好的机械强度(达到10 MPa)和优异的电化学窗口(达到4.6 V),以该电解质组装的全固态锂电池在60℃、1 C电流密度下放电比容量达到113 mA·h/g,循环100次容量保持率达到97%,显示出较优异的循环稳定性。     

动力型磷酸铁锂电池关键性能与电解液锂盐浓度的关系

磷酸铁锂电池在动力领域受到广泛的关注,因为极片孔隙率低、厚度厚,电解液中锂盐浓度对电池各关键性能的影响更为显著.本文利用不同锂盐浓度电解液制备高能量密度磷酸铁锂电池,并考察了容量、内阻、倍率、高低温、循环性能.实验表明,1.1～1.2 mol/L的锂盐浓度电解液制备电池,有低温放电性能好、倍率放电性能高、5 C放电倍率...     

绝缘油浸没预热NCM811动力电池的热特性及放电参数改善

低温环境严重影响了电池放电性能，综合考虑多种预热方法对电池温度场分布的影响，利用绝缘油浸没加热NCM811电池，测试了不同低温环境下预热过程电池的温升速率、电池表面温差、不同电池剩余容量（SOC）下的电池1C放电时的放电参数。结果表明，NCM811电池低温性能良好，但是预热对于低SOC放电很重要，当SOC低于33.3%时，在-20℃的环境下，不预热则几乎无法放电。预热能明显改善低温下的电池放电性能、减小内阻，在-20℃的低温环境中将电池内部温度预热至0℃时，其温升速率可以达到0.31℃/s，对于100%SOC与33.3%SOC的初始电池状态，其对应的电池欧姆内阻分别降低至预热前的39.5%和37.9%，极化内阻则降低至预热前的15.4%和21.1%，即使是33.3%SOC的初始状态，1C倍率放出的容量可以达到充入容量的81.68%。     

非晶态氢氧化镍复合碳纳米管电极材料的电化学性能

采用快速冷冻化学共沉淀法制备非晶态Ni(OH)2粉体,将其作为电化学活性物质复合碳纳米管合成镍电极材料,研究了其电化学性能. 结果表明,加入碳纳米管有效减少了镍电极的电荷转移电阻,增大了电极反应过程的质子扩散系数. 复合0.5%(w)碳纳米管合成的非晶态氢氧化镍电极材料在1 C充放电制度下,放电终止电压为1.0 V时,其放电比容量高达336.5 mA×h/g,放电中值电压为1.251 V,充放电循环30次,放电比容量保持率为96.74%,表现出较好的高倍率充放电性能.     

凝胶聚合物电解质的电化学性能

用化学交联法制备了凝胶聚合物电解质.聚烯烃多孔膜支撑的凝胶聚合物电解质具有优良的电化学性能, 室温电导率为1.01×10^-3S•cm^-1,锂离子迁移数为0.41,在Al电极上的氧化起始电位达到4.2 V以上.采用聚烯烃多孔膜支撑的凝胶聚合物电解质制备了聚合物锂离子电池,并研究了工艺条件对聚合物锂离子电池电化学性能的影响.研究的工艺条件包括：单体添加量和电极组合方式.优化后的聚合物锂离子电池具有良好的电化学性能,1 C放电容量为0.2 C放电容量的93.2%,经100次1 C循环后的剩余容量仍在80%以上.     

基于树叶制备的多孔碳材料作为锂电池负极的应用试验

以树叶作为廉价易得的碳源,采用硼酸处理改善其电化学性能,并用氢氧化钾(KOH)进行活化提高材料比表面,以获得更多的储锂活性位。制备电池并对其进行测试。测试表明,活化材料作为锂电池的负极材料,具有较高的比容量,经过40次充放电循环后,仍然能够保持相当高的比容量,并且有着出色的大电流放电能力。因此,它作为锂离子电池的电极材料具有潜在的商业价值。     

Preparation and electrochemical performance of SiCN–CNTs composite anode material for lithium ion batteries

The composite of silicon carbonitride (SiCN) and carbon nanotubes (CNTs) was synthesized by sintering the mixture of polysilylethylenediamine-derived amorphous SiCN and multi-walled CNTs at a temperature of 1,000 °C for 1 h in argon. The as-prepared SiCN–CNTs material, which was used as anode active substance in a lithium ion battery, showed excellent electrochemical performance. Charge–discharge tests showed the SiCN–CNTs anode provided a high initial specific discharge capacity of 1176.6 mA h g⁻¹ and a steady specific discharge capacity of 450–400 mA h g⁻¹ after 30 charge–discharge cycles at 0.2 mA cm⁻². Both of the abovementioned values are higher than that of pure polymer-derived SiCN, CNTs, and commercial graphite at the same charge–discharge condition. It was deduced that the CNTs in the composite not only improved the electronic conductivity and offered channels and sites for the immigrating and intercalating of Li⁺ but also stabilized the structure of the composite.     

锂/亚硫酰氯电池高温贮存性能

锂/亚硫酰氯(Li/SOCl₂)电池作为一种高比能电池,目前已经在国民经济特别是国防领域中得到了广泛应用。由于金属锂非常活泼,这种电池在高温下储存时,电池容量会发生不同程度的衰减,而且储存时间不同,电池容量衰减的程度也不一样。通过高温加速贮存实验,考察了不同储存温度和不同储存时间对锂/亚硫酰氯电池放电性能的影响。实验结果表明,标称容量为2 800 mAh的电池在60 ℃下分别储存7和35 d后,0.01C放电时的放电容量分别为2 151 mAh和1 744 mAh;40 ℃和60 ℃下储存21 d后,0.01C放电时的放电容量分别为2 294 mAh和1 974 mAh。储存温度越高,储存时间越长,电池放出的容量越少,放电电压平台也越低,放电后电池的阻抗也变得越大。此外,锂/亚硫酰氯电池在高温下储存一段时间后,开路电压也会升高。     

The synthesis of carbon nanoballs and its electrochemical performance

Carbon nanoballs were prepared in the presence of acetylene with coke powder as carbon source by arc discharge technique. The arc plasma was diagnosed in situ by optical emission spectroscopy (OES) in the formation process of carbon nanoballs. Field emission scanning electron microscopy (FE-SEM), field emission scanning and transmission electron microscope (STEM) equipped with energy dispersive X-ray (EDX), X-ray diffraction (XRD), and Raman spectroscopy are used to characterize carbon nanoballs. The electrochemical performance of carbon nanoballs as an electrode was measured on a multi-channel battery test system to analyze the electrochemical response. The FE-SEM and STEM results show that carbon nanoballs are the main products in acetylene medium. Many carbon nanoballs are sintered together with a few carbon nanotubes (CNTs) inserted into the sintered carbon nanoballs except for a few carbon nanoballs that exist as a single ball. The STEM results show that the diameter of carbon nanoball is mainly in the range of 50–100 nm. The XRD analysis shows that the graphitization of carbon nanoballs is relatively high. The charge–discharge curves of carbon nanoballs show that the cell electrode has a high reversible capacity and the capacity retention could reach 73.7%, which might contribute to the conductivity of CNTs inserted into the sintered carbon nanoballs.     

Effects of nitrogen-doped carbon nanotubes on the discharge performance of Li-air batteries

Carbon nanotubes (CNTs) and nitrogen-doped carbon nanotubes (N-CNTs) were synthesized using a floating catalyst chemical vapor deposition method and characterized by scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy, Raman and X-ray photoelectron spectroscopy. The study found that the as-prepared CNTs and N-CNTs showed different discharge capacity as cathode materials in Li-air battery. To further study the reason why N-doping improves the electrochemical performance exceptionally, the discharge products on the two kinds of nanotubes were detected by SEM, XRD and Raman. SEM study showed, for the first time, that more uniform distribution of discharge products on the surface of CNTs arising from N-doping affected the boost of discharge capacity, a result which was discussed in detail. In comparison to non-doped CNTs, nitrogen doping was considered to be a promising way to improve the performance of carbon based cathode material for Li-air batteries.     

SnO2对尖晶石LiMn2O4电极材料的改性

为提高锂离子电池正极材料LiMn2O4在高温下的循环性能,以Sn(OCH2CH2OCH3)4为原料,采用溶胶-凝胶法在LiMn2O4表面包覆了一层稳定的二氧化锡层. 用X射线粉末衍射和扫描电镜对包覆前后LiMn2O4的结构进行了表征. 结果表明,二氧化锡包覆层的存在减少了LiMn2O4与电解液的直接接触,有效地抑制了高温下LiMn2O4与电解液的相互作用,减少了锰在电解质中的溶解;经表面修饰处理后,LiMn2O4正极材料的初始容量虽稍有下降,但高温下(60℃)的充放电循环稳定性能得到了显著提高,40次循环后的高温容量衰减由改性前的31%降低到12%,并且电池的自放电速率也显著减小. 作为锂离子电池的正极材料,该表面改性材料是众多取代LiCoO2材料中最具竞争力的材料之一,也有望成为锂离子动力电池的正极材料.