微波辅助溶剂热法制备LiMn1-xMgxPO4/C正极材料

采用微波辅助溶剂热法的合成途径,成功制备出镁掺杂的磷酸锰镁锂(LiMn_1-xMg_xPO₄/C)电极材料。采用X-射线衍射、扫描电镜、恒电流充放电等测试方法对晶体结构,微观形态和电化学性能进行表征。结果表明微波辅助溶剂热样品LiMn_1-xMg_xPO₄/C为具备较大比表面积和介孔结构的片层状形貌材料。该片层状纳米结构有利于锂离子脱嵌/镶嵌反应,Mg²⁺掺杂在片层状纳米晶体合成过程中发挥着重要作用,可以提高材料的电化学活性和电化学表现。其中LiMn_0.95Mg_0.05PO₄/C材料在0.1 C和5 C倍率下最高可逆放电容量分别为141.2和95.3 (mA·h)/g,具备较高的放电容量和倍率性能表现。与传统溶剂热法相比,微波辅助溶剂热法的反应时间显著降低且制备得到的材料具备优异的电化学性能表现,对于制备其他锂离子电池材料具有指导意义。     

LiMn_(0.7)Fe_(0.3-x)Mg_xPO_4/C的水热法制备与电学性能

采用水热法,通过Fe、Mg共掺杂制备了一系列锂二次电池正极材料LiMn_(0.7)Fe_(0.3-x)Mg_xPO_4/C(x=0,0.02,0.05,0.07)。通过X射线衍射、扫描电子显微镜对材料结构、形貌进行表征。采用所得正极材料组装电池,并利用恒流充放电和循环伏安对其电化学性能进行测试。结果表明:Fe、Mg元素完全进入材料晶格,并占据Mn位,适量的Mg掺杂能够增大(101)的晶面间距,使得Li~+扩散通道变宽。所制得的电池倍率性能曲线在1C前后发生反转:当充放电倍率小于1C时,LiMn_(0.7)Fe_(0.28)Mg_(0.02)PO_4/C的放电比容量最高,在0.1C时为150.3 mA·h/g;当倍率大于1C时,LiMn_(0.7)Fe_(0.23)Mg_(0.07)PO_4/C放电比容量最高,5C时为94.5 mA·h/g。     

Cr掺杂对富锂锰基正极材料Li_(1.2)Ni_(0.2)Mn_(0.6)O_2结构和电化学性能的影响

采用共沉淀-高温固相合成法制备锂离子电池正极材料Li_(1.2)Ni_(0.2-x/2)Mn_(0.6-x/2)Cr_xO_2(x=0,0.04,0.08,0.12)。利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、恒电流充放电测试和电化学交流阻抗谱(EIS)对掺杂不同Cr含量的正极材料的结构、形貌和电化学性能进行分析测试。结果表明:制备出的Li_(1.2)Ni_(0.2-x/2)Mn_(0.6-x/2)Cr_xO_2正极材料均具备层状固溶体结构。Cr掺杂不会改变材料的结构,而且能够有效抑制循环过程中材料由层状向尖晶石结构转变的过程。当Cr的掺杂量为8%(即x=0.08)时,得到的正极材料Li_(1.2)Ni_(0.16)Mn_(0.56)Cr_(0.08)O_2具有最好的电化学性能。0.1C的首次放电比容量由未掺杂的230.4 mA·h·g~(-1)增加到246.6 mA·h·g~(-1),在0.2C电流下50次循环后的容量保持率由93.5%提高至95.36%,5C的放电比容量由91.5 mA·h·g~(-1)增加到104.2 mA·h·g~(-1)。而且x=0.08时制备的样品具有最小的电荷转移阻抗。     

Cr掺杂对富锂锰基正极材料Li1.2Ni0.2Mn0.6O2结构和电化学性能的影响

采用共沉淀-高温固相合成法制备锂离子电池正极材料Li_1.2Ni_0.2Mn_0.2-x/2Mn_0.6-x/2Cr_xO₂（x=0,0.04,0.08,0.12）。利用X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、恒电流充放电测试和电化学交流阻抗谱（EIS）对掺杂不同Cr含量的正极材料的结构、形貌和电化学性能进行分析测试。结果表明：制备出的Li_1.2Ni_0.2Mn_0.2-x/2Mn_0.6-x/2Cr_xO₂正极材料均具备层状固溶体结构。Cr掺杂不会改变材料的结构,而且能够有效抑制循环过程中材料由层状向尖晶石结构转变的过程。当Cr的掺杂量为8%（即x=0.08）时,得到的正极材料Li_1.2Ni_0.16Mn_0.56Cr_0.08O₂具有最好的电化学性能。0.1C的首次放电比容量由未掺杂的230.4 mA·h·g^-1增加到246.6 mA·h·g^-1,在0.2C电流下50次循环后的容量保持率由93.5%提高至95.36%,5C的放电比容量由91.5 mA·h·g^-1增加到104.2 mA·h·g^-1。而且x=0.08时制备的样品具有最小的电荷转移阻抗。     

Mg掺杂LiMn_(0.8)Fe_(0.2)PO_4正极材料的改性及电化学性能研究

通过简单的溶剂热法,在溶剂热反应中将Mg掺入到LiMn_(0.8)Fe_(0.2)PO_4的晶格中。Mg的掺入不会对LiMn_(0.8)Fe_(0.2)PO_4的晶体形貌产生影响,掺杂前后材料均为200 nm以下的纳米片状颗粒。Rietveld全谱拟合结果显示,Mg掺杂后LiMn_(0.8)Fe_(0.2)PO_4材料的晶胞参数减小。同时,包碳处理后材料的离子混排度均低于0.5%,Mg掺杂后材料的离子混排度增加,提高材料导电性。Li Mn_(0.75)Fe_(0.2)Mg_(0.05)PO_4材料在1 C倍率充放电时的放电比容量为110 m Ah/g,100次循环后的容量保持率为94%,Mn的容量得到更多的发挥,材料极化程度最低。     

熔盐燃烧合成LiNi_(0.01)Cr_xMn_(1.99-x)O_4(x≤0.07)正极材料及电化学性能

采用熔盐燃烧法制备Ni和Cr共掺杂尖晶石LiNi_(0.01)Cr_xMn_(1.99-x)O_4(掺杂Cr的量x≤0.07)正极材料,以改善锂离子电池正极材料的电化学性能。通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)等对其晶体结构、微观形貌和物相组成进行表征,并利用恒电流充放电测试、循环伏安(CV)和电化学阻抗谱(EIS)对电化学性能进行研究。结果表明,样品均为单相尖晶石LiMn_2O_4结构,颗粒尺寸在50～100 nm。x=0.05样品具有高的Li~+扩散系数和低的电荷转移电阻,表现出优良的动力学性能和电化学性能。在1 C,x=0.05样品首次放电比容量为114.3m A×h×g~(-1),循环500次后的容量保持率为74.8%,即使在20和30 C的较高倍率,经过1 000次长循环后,仍分别保持51.9%和43.1%的容量保持率。适量的Ni-Cr共掺杂提高了LiMn2O4的晶体结构稳定性,改善了电化学性能。     

ZnxCo1-xFe2O4纳米球的水热法制备及光催化与电化学性能研究

以醋酸钠为沉淀剂,乙二醇为溶剂和还原剂,氯化铁、氯化钴、硝酸锌为原料,通过一步水热法成功制备了Zn_xCo_(1-x)Fe_2O_4纳米球。结果表明,Zn_xCo_(1-x)Fe_2O_4纳米球直径为80nm左右,分散性良好。以亚甲基蓝为目标降解物研究了纳米球的光催化性能,研究发现,在紫外光照射下,Zn_xCo_(1-x)Fe_2O_4纳米球具有优异的光催化活性,在360 min之内对亚甲基蓝的催化分解率可达76%。以其作为锂离子电池负极材料研究了电化学性能,发现在0.1 C倍率下,首次放电和充电容量可达1729.7 mAh/g和1098.8 mAh/g,经过20次充放电循环后放电和充电容量为812.5m Ah/g和677.68 mAh/g。     

镁离子掺杂磷酸铁锂的制备及其电化学性能

通过简单水热反应制备磷酸铁锂前驱体,并结合后期热处理过程制备了镁离子掺杂碳包覆的磷酸铁锂正极材料。利用X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）和透射电镜（TEM）等表征了镁离子掺杂磷酸铁锂的成分、形貌和结构。元素分布结果证明镁离子均匀掺杂在磷酸铁锂材料中。通过恒流充放电和循环伏安、交流阻抗等方法对材料的电化学性能进行测试。结果表明,镁离子掺杂后的磷酸铁锂材料具有较高的放电比容量（0.1C放电比容量为 160.1 mA·h/g）和优越的倍率性能（20C放电比容量为77.2 mA·h/g）,同时减小了极化和电荷迁移电阻。这条合成路线是提高水热法制备磷酸铁锂正极材料电化学性能的有效方法。     

氧化锰薄膜的制备及其电化学性能

采用简单的水热法制备了锰氧化物薄膜前驱体,并结合后期热还原处理制备了基于镍基底的氧化锰薄膜材料,将其作为锂离子电池负极材料,研究其电化学性能。利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)等手段表征了样品的成分、形貌和结构。通过充放电测试和循环伏安等方法对材料的电化学性能做了测试。由于纳米结构的活性物质直接生长在导电性基底上,该氧化锰薄膜材料具有较高的放电比容量(0.2C放电比容量为684 m A·h/g),优越的倍率性能(5C和20C下放电比容量分别为450 m A·h/g和174 m A·h/g)和良好的循环性能,在0.5C下经过60次循环,其放电比容量仍保持在470 m A·h/g。实验结果表明,该方法合成的氧化锰纳米结构薄膜是一种很有前景的锂离子电池负极材料。     

溶剂热反应矿化剂和表面活性剂对LiMn_(0.8)Fe_(0.2)PO_4性能的影响

采用溶剂热法制备LiMn_(0.8)Fe_(0.2)PO_4正极材料,研究了矿化剂KOH及阳离子表面活性剂双十二烷基二甲基溴化铵(DDAB)对产物形貌以及性能的影响。利用恒流充放电、循环伏安和交流阻抗对其电化学性能进行测试。结果表明:矿化剂KOH和表面活性剂DDAB均有利于减小颗粒粒径,从而使材料电化学性能得到提高。其中加入矿化剂KOH效果明显,所得LiMn_(0.8)Fe_(0.2)PO_4材料粒径最小,分散性能最好,有效碳包覆率最高,0.2C倍率下100次循环后容量保持率为94.3%;0.1C倍率下的放电比容量为157.4mA·h/g,5C下仍可以达到99.2mA·h/g,相比于基础材料LiMn_(0.8)Fe_(0.2)PO_4的152.3和82.3mA·h/g分别提高了3.3%和20.5%,具有很好的倍率性能和循环稳定性能。     

锶掺杂LiMnPO_4/C正极材料电化学性能的研究

采用溶剂热法合成了Sr2+掺杂的LiMn1-xSrxPO4/C(x=0,0.01,0.03,0.05)),并利用XRD、SEM、EIS和电化学性能测试技术对磷酸锰锂的形貌、微观结构及电化学性能进行了表征。正极材料LiMn0.99Sr0.01PO4/C(LSr1)表现出较高的放电容量和较好的循环性能。在0.1C的放电倍率下循环50周之后,LSr1的容量为119.2mA·h·g-1,循环保持率分别为95.5%。     

基于离子凝胶电解质的TiO2(B)@C/CNT//AC准固态锂离子电容器

以微波辅助溶剂热法制备多壁碳纳米管负载的碳包覆单斜相二氧化钛纳米复合电极,通过静电纺丝技术制备聚酰亚胺纤维膜,进而制备三元离子凝胶电解质,最后与商业活性炭组装成新型准固态锂离子电容器.结果 表明,TiO2(B)@C/CNT纳米复合电极呈现出高可逆容量(291mAh/g)和高电化学反应动力学特性.PI/[EMIM] [B...     

钴掺杂对Li1.2Mn0.6Ni0.2O2电化学性能的影响

利用共沉淀法制备了锂离子电池正极材料Li1.2Mn0.6Ni0.2O2和Li1.2Mn0.588Ni0.196Co0.016O2,并利用XRD、SEM和充放电测试对其晶体结构、形貌和电化学性能进行了表征.XRD结果表明:掺杂钴材料后,材料的层状结构保持完整,阳离子混排程度降低.电化学性能测试结果表明:掺钴材料的首次充放电效率和倍率放电性能明显优于Li1.2Mn0.6Ni0.2O2,且表现出较优的循环性能,其1、2、5C放电比容量分别为230.3、215.6、155.6 mA·h/g,1 C下循环50次的容量保持率为90.9％.     

水热法制备准球形掺Ti~(4+)-LiFePO_4/C纳米粉体及温度对其电化学性能的影响

以(NH4)2FeSO4、LiOH、Ti(SO4)2以及H3PO4为原料一步水热合成法制备不同温度下掺Ti4+-LiFePO4,然后进行碳包覆。XRD和SEM表明,制备的样品为单一相的准球形纳米粉体;激光粒度分析表明,在160℃下合成的粉体平均粒径最小,约为140 nm;恒电流充放电及电化学阻抗谱测试材料电化学性能表明,在160℃下合成的掺Ti4+-LiFePO4/C材料充放电性能最好,0.1 C倍率下首次放电容量为160.97 mA·h/g,0.5 C倍率下经过50次放电,容量保留率为95.28%,通过电化学阻抗计算出锂离子扩散系数为1.78×10-12cm2/s。     

焙烧时间对喷雾干燥制备LiMnPO_4/C多孔微球的影响

以微波辅助氯化胆碱-乙二醇合成的纺锤体LiMnPO_4纳米颗粒为原料,采用喷雾干燥法制备LiMnPO_4/C多孔微球,采用X射线衍射(XRD)、场发射扫描电镜(FE-SEM)、拉曼光谱(Raman)、比表面积(BET)及孔径分析(BJH)、恒流充放电技术、循环伏安(CV)、电化学阻抗谱(EIS)等研究了焙烧时间对LiMnPO_4/C多孔微球的结构、形貌和电化学性能的影响。结果表明:在焙烧时间为5 h时,合成材料的电化学性能最好,1C倍率下首次放电比容量为140 mA·h/g,100次循环后容量保有率为95%,5C下放电比容量为119 mA·h/g,表现出了良好的循环性能和倍率性能。     

Ni(OH)_2/C复合电极材料的合成及超电容性能研究

采用溶剂热法合成Ni(OH)_2/C复合电极材料,研究C对复合电极材料电化学性能的影响。测试结果表明,产物为片状不规则外观,且Ni(OH)_2未发生晶型结构改变,Ni(OH)_2/C复合电极材料表现出较好的电化学性能,首次放电比容量达到185.0 F·g~(-1)。当测试电流密度为0.5A·g~(-1)时,充放电循环200次后的比容量保持率为92.5%,说明复合材料具有较好的循环稳定性。     

水热法制备准球形掺Ti4 -LiFePO4/C纳米粉体及温度对其电化学性能影响的研究

以(NH4)2FeSO4、LiOH、Ti(SO4)2以及H3PO4为原料一步水热合成法制备不同温度下掺Ti4 -LiFePO4,然后进行碳包覆,XRD和SEM表明制备的样品为单一相的准球形纳米粉体;激光粒度分析表明在160℃温度下合成的粉体平均粒径最小,大约在140nm左右;恒电流充放电及电化学阻抗谱测试材料电化学性能表明在160℃温度下合成的掺Ti4 -LiFePO4/C材料充放电性能最好,0.1C倍率下首次放电容量为 160.97 mAh g-1,0.5C倍率下经过50次放电,容量保留率为95.28%,通过电化学阻抗计算出锂离子扩散系数为1.78?0-12cm2 s-1。     

微波水热法合成Li4Ti5O12及其性能

采用微波水热法和水热法制备锂离子电池负极材料Li4Ti5O12,比较了合成方法对Li4Ti5O12电化学性能的影响,考察了其结构和形貌及电化学性能.结果表明,两种方法均合成了尖晶石结构的Li4Ti5O12,微波水热法合成的样品电化学性能较好,颗粒尺寸为200~300 nm,分布均匀,比表面积较大,在1 C的放电条件下,首次放电比容量为151.33 mA·h/g,97次循环后放电比容量为140.94 mA·h/g,保持率为93.14%,且电化学阻抗较小.     

Co~(3+)掺杂对LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4导电性和倍率性能的影响研究

采用聚合物辅助法制备了Co~(3+)掺杂的LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4正极材料,并用X射线衍射(XRD)分析了材料的结构。XRD图谱表明,Co~(3+)掺杂的材料仍具有Fd3m尖晶石结构。随着Co~(3+)掺杂量的增多,Li_xNi_(1-x)O杂质相逐渐消失。采用恒流充放电试验和电化学阻抗谱(EIS)研究了电化学性能。电化学测试结果表明,随着Co~(3+)掺杂量的增加,电荷转移电阻显著降低,同时锂离子扩散系数明显增强、倍率放电性能得到有效改善。     

亚微米LiCu0.1Mn1.9O3.9F0.1电极活性材料的合成与性能

采用溶胶-凝胶法制备了F-和Cu2 复合掺杂的LiCu0.1Mn1.9O3.9F0.1锂离子电池正极材料.XRD和SEM表征表明合成产物具有良好的尖晶石结构,样品粒度为亚微米级,且分布均匀;电化学性能测试结果表明,掺杂后样品的电化学阻抗较小,首次放电容量达112mA·h/g,充放电循环50次后,容量保持率为89.1%,电极材料具有较好结构稳定性和电化学性能.同时还探讨了LiCu0.1Mn1.9O3.9F0.1的合成及掺杂机理.