Li_(1.1)Ni_(1/3)CO_(1/3)Mn_(1/3)O_2正极材料的制备与性能研究

以Li2CO3、Ni CO32Ni OH24H2O、Co CO3H2O和Mn CO3为原料,采用高温固相法,制备了Li1.1Ni1/3Co1/3Mn1/3O2正极材料.通过X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对材料的结构和形貌进行了表征,并采用恒电流充放电测试系统对该材料的电化学性能进行测试.结果表明:第2次球磨时加锂盐合成的Li1.1Ni1/3Co1/3Mn1/3O2样品结构完整,为-Na Fe O2型二维层状结构,属于R-3m空间群,且该样品的阳离子混排程度较低,颗粒大小比较均匀.该样品在0.1 C放电倍率和2.4~4.6 V电压范围的首次放电比容量为182.7 m Ah/g,循环57次后,容量的仍高达保持率为95.1%,表现出良好的循环性能.     

尖晶石型锰酸锂制备及其电化学性能

锰酸锂被认为是取代商品锂离子电池正极材料的LiCoO2候选材料.以二氧化锰、醋酸锰及氢氧化锂为原料,蒸馏水为分散剂,在空气气氛下进行分段烧结,控制烧结温度和时间,制备了锂离子电池正极材料锰酸锂.用X射线衍射仪,电子扫描电镜对产物的结构特征、微观表面形貌和恒流充放电性能进行了表征.结果表明:所制得正极材料为尖晶石型锰酸锂,结晶度高,无杂质相,材料颗粒的粒径均匀,首次放电比容量为117.3 mAh/g(0.5 mA/cm2,2.8~4.4 V,vs.Li+/Li);50次循环后,放电比容量为107.9 mAh/g,不可逆容量损失为9.4 mAh/g,比容量保持率为92.0%.得到了很好的综合电化学性能.     

离子液体复合电解质与三元正极的相容性

室温下合成离子液体N-甲基-N-丙基哌啶双(三氟甲烷磺酰)亚胺(N-methyl-N-propylpiperidinium bis(trifluoromethanesulfonyl)imide,PP13TFSI)和N-甲基-N-丙基吡咯烷双(三氟甲烷磺酰)亚胺(N-methylN-propylpyrrolidinium bis(trifluoromethanesulfonyl)imide,PYR13TFSI),并与有机溶剂和双(三氟甲烷磺酰)亚胺锂(lithium bis(trifluoromethanesulphoyl)imide,Li TFSI)混合制备成复合电解质,研究该电解质的热稳定性和不燃性能.发现将其与锂离子电池三元正极材料镍钴锰酸锂Li Co1/3Mn1/3Ni1/3O2和锂片组装成CR-2032纽扣电池(Li Co1/3Mn1/3Ni1/3O2/电解质/锂),在0.1 C倍率下首次放电比容量为154.5 m A·h/g、库伦效率达到85.5%.该复合电解质具有宽的电化学窗口、高的热稳定性、不燃性和良好的充放电循环性能.     

共沉淀法制备LaF_3表面修饰LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2及性能研究

以LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2为正极材料,采用共沉淀合成方法制备LaF3表面修饰LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2正极材料,利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和电化学测试等方法对合成材料的结构、形貌以及电化学性能进行表征。结果表明:经过LaF3表面修饰的LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2材料保持了LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2层状结构,其中LaF3表面修饰量为0.59%时,在电压为2.75～4.50V范围内,以0.3mA/cm2电流密度下经恒电流充放电测试,其首次放电比容量为172.7mAh/g,经过50周充放电循环后放电比容量为163.5mAh/g,表现出较高的初始放电比容量和良好的抗过充电性能。     

锂离子电池正极材料LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2研究进展

评述了锂离子电池正极材料层状LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的最新研究进展,阐述其结构特征和存在的优缺点,介绍LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2正极材料的制备方法,以及离子掺杂和包覆改性对该正极材料性能的影响,展望其发展方向.     

近三年来锰酸锂二次锂电池的研究进展

二次锂离子电池由于比能量高和使用寿命长,已成为便携式电子产品的主要电源。总结了近三年来二次锂离子电池的研究进展。正极材料锰酸锂LiMn2O4为尖晶石晶体结构,Li+可在Mn2O4三维网络结构中嵌入-脱嵌,并完成充放电过程。锰酸锂的制备方法有高温固相反应、微波烧结法、固相配位反应法、溶胶-凝胶法、微乳化法、Pechini法及其它新的合成方法等。通过掺杂其它阳离子和阴离子,特别是多种元素同时掺杂,可提高正极材料的稳定性和可逆性。同时讨论了负极材料的制备方法;正极材料容量衰减机理及相应改善措施;电池制备工艺和其它有关研究。最后指出了今后的研究重点:电极材料的充放电性能与电极制备工艺间的关系、锂锰氧与碳负极直接组装成试验电池、开发固体电解质在二次锂电池中的应用。     

Li_(1.52)Ni_(0.30)Mn_(0.78)Co_(0.06)O_(2.00)正极材料的电化学性能

以Li2CO3、Ni(CH3COO)2·2H2O、Mn(CH3COO)2·4H2O、Co(CH3COO)2·4H2O和Na2CO3为原料,通过直接沉淀法制备了具有α-NaFeO2型层状结构的微米Li1.52Ni0.30Mn0.78Co0.06O2.00正极材料.通过X射线衍射、扫描电镜、恒电流充放电、交流阻抗、循环伏安法等方法研究了样品的结构和电化学性能.结果表明:充电截止电压4.6V时样品的充放电性能最佳.在电流200 mAh·g-1时,该样品第1循环和第40循环的放电容量分别为150.2 mAh·g-1、155.0 mAh·g-1;样品的电化学反应受电荷传递阻抗和和Li+扩散的共同控制.     

纳米LiMn_2O_4的动态水热法制备及储锂性能

锰酸锂(LiMn2O4)因其低毒、廉价和安全等优点被认为是最具潜力的锂离子二次电池正极材料之一,近年来被广泛研究.采用新型动态水热法成功地合成了一系列分散均匀的LiMn2O4纳米材料,并运用XRD,SEM,TEM,EIS和充放电测试等多种方法表征其晶相、形貌和电化学性能.结果表明:水热溶液中LiOH的浓度对产品性能有很大影响.当LiOH浓度为0.4mol/L时制得的LiMn2O4材料颗粒分散性较好,颗粒表面比较光滑均匀(40~100nm之间),且表现出良好的电化学性能.在0.1C倍率循环时,LiMn2O4材料的首次放电比容量为118.4mAh/g,循环50周后容量保持率为90.5%.     

不同锂配比Li[Ni1/3Co1/3Mn1/3]O2正极材料的合成与性能研究

Li[Ni1/3Co1/3Mn1/3]O2（L333）具有比容量高、价格低、60℃温循环性好等特点,是有很大开发潜力的锂离子电池正极材料．文中用不同方法制备L333前驱体,采用不同锂配比和不同固相反应温度合成L333,对L333的晶型结构特征、循环性能、安全性能进行了系统的研究．     

反应温度对LiNi_(0.4)Co_(0.2)Mn_(0.4)O_2组织结构及电化学性能的影响

在共沉淀法合成Ni0.4Co0.2Mn0.4(OH)2的基础上制备了锂离子电池正极材料LiNi0.4Co0.2Mn0.4O2.通过XRD,SEM和电化学测试对不同反应温度下LiNi0.4Co0.2Mn0.4O2正极材料的结构、形貌及电化学性能进行了测试和表征.测试表明随着反应温度的提高,c/a和I(003)/I(104)值也在增加,表明温度的升高可以减少锂镍离子的混排,使层状结构更加完整,进而电化学性能也更优异.900℃下反应所得到的样品,以0.2C放电,其首次放电容量为148.3mAh/g,库伦效率最高可达9.8%.循环40个周期后容量保持率为93.9%,具有较好的电化学性能.     

掺Bi2O3,B2O3,V2O5和B2CuO4对Sm(Mg1/2Ti1/2)O3性质及显微结构的影响

实验添加多种助烧结剂于以固态反应法制备的钐镁钛微波介电陶瓷Sm(Mg1/2Ti1/2)O3,并研究对烧结体的相对密度、相变化、介电常数、频率温度系数(TCF)、品质因子及微观结构性质的影响。尝试分别加入10 mol%的Bi2O3、B2O3、V2O5及B2CuO4可有效降低陶瓷孔隙率使其致密化,更可大幅下降块材烧结温度,使之可以顺利导入低温共烧陶瓷制程(Low-Temperature Co-fired Ceramics;LTCC),但会破坏钙钛矿晶体结构,引起材料微波特性降低。在实验中原料混合粉末以1 100℃煅烧2 h后研磨,再成型后以1 300℃烧结6 h。结果显示以添加Bi2O3具有最高的密度及Q×f与介电常数,达6.47 g/cm3和26 000 GHz及30.19。     

锌对Li（Ni_（1/3）Co_（1/3）Mn_（1/3））O_2电极首次脱锂过程电化学性能的影响

共沉积法制备不同含锌量的锂离子电池正极材料Li（Ni1/3Co1/3Mn1/3）O2.采用交流阻抗谱分析该正极材料在首次脱锂过程中的电化学特性以及锌对电极阻抗和锂离子扩散系数的影响.电极阻抗图谱分析结果表明：3.7～4.4V为电极发生电化学反应的电位区间;锌减小了电极材料的SEI膜阻抗和电荷转移阻抗;少量固溶锌提高了锂离子在材料固相中的扩散能力.     

Ba1+x(Mg1/3Nb2/3)O3 陶瓷的烧结行为和微波介电性能

研究了A位Ba离子化学计量比变化对Ba(Mg1/3Nb2/3)O3陶瓷烧结行为、微观结构和微波介电性能的影响.结果表明,Ba缺量可促进Ba(Mg1/3Nb2/3)O3烧结和B位1∶2有序,而Ba过量则阻碍Ba(Mg1/3Nb2/3)O3烧结和B位1∶2有序.Ba缺量促进Ba(Mg1/3Nb2/3)O3烧结和B位1∶2有序是由于Ba缺位的存在,而Ba过量阻碍Ba(Mg1/3Nb2/3)O3烧结则是由于过量的Ba可能以游离态存在于晶界,阻碍了晶界的移动,从而降低了Ba(Mg1/3Nb2/3)O3陶瓷的烧结性能,抑制了致密化过程.Ba缺量对Ba(Mg1/3Nb2/3)O3陶瓷的介电常数影响不大.Ba缺量越多,材料的Qf值越低.     

Y3+取代Bi3+对Bi2(Zn1/3Nb2/3)2O7陶瓷烧结温度的影响

采用固相反应制备Bi2(Zn1/3Nb2/3)2O7微波陶瓷,并借助X射线、扫描电镜、LCR4284测试仪,研究Y3 取代Bi3 对Bi2(Zn1/3Nb2/3)2O7陶瓷烧结特性及介电性能的影响。研究结果表明:随着Y3 替代量的增加,晶粒尺寸减小,介电常数先减小后增大,烧结温度升高;适量的Y3 替代可以获得性能很好的BZN介质材料。     

A new sol-gel process for preparing Ba（Mg1／3Nb2／3）O3 nanopowders

Commercially available niobium (V) oxide [Nb2O5], with barium acetate [Ba(CH3COO)2] and magnesium acetate [Mg(CH3COO)2·4H2O] was used as the starting material in the sol-gel process for preparing Ba(Mg1/3Nb2/3)O3 (BMN) nanopowders. At first, Nb2O5 reacted with melting sodium hydroxide and transformed into dispersible oxide. The resulting glassy substance after cooling was dispersed and washed several times in distilled water to remove the Na ions. The as-prepared colloidal Nb2O5·nH2O was subsequently mixed with acetic solution of barium acetate and magnesium acetate according to the required molar proportions and followed by gelation. The ultrafine BMN powders were finally obtained after heat-treating the gel at 820℃ for 1 h, and the as-sintered nanoceramics revealed a high relative density of 98.2%, and a high microwave Q-factor, of 10397 at 1.45GHz.     

Na+掺杂对LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2结构和电化学性质的影响

采用高温固相法成功制备了不同Na+掺杂浓度的Li_1-xNa_xNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂锂离子电池正极材料,探究了Na元素掺杂对层状氧化物正极材料结构以及电化学性能的影响。通过X射线粉末衍射仪和扫描电子显微镜表征了材料的结构和形貌,结果表明,当x≤0.3时,样品不会出现其它杂相;当x＞0.3时,样品中会出现NaNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂的杂相。同时随着掺杂浓度的增加,样品的阳离子混排度逐渐增加。电化学性能结果表明,少量Na+的掺入可以提高LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂在0.2C,0.5C下的放电比容量并增强其循环稳定性,但会损坏材料的倍率性能。     

共沉淀制备Y2O3/ZrO2超细粉体

以ZrOCl2·8H2O、Y(NO3)3·6H2O、浓氨水等为起始原料,通过共沉淀工艺制备了Y2O3/ZrO2超细粉体.研究了ZrO2晶种用量、前驱体反应温度、反应物浓度、反应体系pH值、分散剂用量、陈化温度、热处理温度等工艺条件对合成Y2O3/ZrO2超细粉的影响.结果表明:实验条件下制备的粉体的晶粒度在15 nm左右,二次粒径在100 nm左右;Y2O3/ZrO2超细粉的开始生成温度在400 ℃左右.     

SO2-4/ZrO2/Al2O3催化剂的制备及其催化性能

用微波、红外、烘箱3种干燥方法制备了负载型纳米ZrO2/Al2O3复合载体,同时在复合载体表面负载SO2-4制成SO2-4/ZrO2/Al2O3催化剂,将此催化剂用于α-蒎烯催化异构化反应中.用XRD、FT-IR、TPD等对催化剂的表面积、孔径、晶相结构、酸强度等进行了表征.结果表明,微波干燥法制备的复合载体催化剂(SO2-4/ZA-W)中ZrO2的粒度较小(平均6 nm),比表面积为156.1 m2/g,平均孔径为4.95 nm,其表面酸性中心数和酸强度均高于红外干燥法和烘箱干燥法制备的催化剂.SO2-4/ZA-W催化剂在α-蒎烯催化异化反应中具有较高的活性,α-蒎烯转化率为95.6%,α-松油烯、柠檬烯等单环萜烯的含量达到56.5%.     

UV/O3/H2O2协同体系光降解兰纳素橙OR的研究

讨论UV／O3／H2O2协同体系对兰纳素橙OR的光降解情况，与O3、UV、O3／UV的处理效果进行了比较，研究了pH值、O3、H2O2对兰纳素橙OR光降解的影响．结果表明：UV／O3／H2O2协同体系可以很好地降解水中的兰纳素橙OR，其降解速率大于O3／UV、O3、UV体系；在弱碱性的条件下，兰纳素橙OR在这一体系中的光降解速率最快；强酸性条件下，电导率上升最高；兰纳素橙OR光降解速率随O3流量的增加而增加，电导率在O3流量为20L／h时出现峰值；在一定的H2jO2质量浓度范围内，兰纳素橙OR的光降解速率与电导率提高程度随H2O2质量浓度的升高而增大，但过高时，兰纳素橙OR的光降解速率会减慢，电导率提高程度减弱；UV是影响电导率变化的主要因素，其随UV强度的增加而增加。     

Comparative experiment on layered Li（Ni1/3Co1/3Mn1/3）O2 as the alternative material for LiCoO2

This work was financially supported by the National Natural Science Foundation of China （No.50472093）.