碳酸盐共沉淀法合成LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2及其电化学性能

以碳酸盐共沉淀法合成了Ni1/3Co1/3Mn1/3CO3前驱体,然后以Ni1/3Co1/3Mn1/3CO3和LiOH·H2O为原料,合成出了层状锂离子电池正极材料Li Ni1/3Co1/3Mn1/3O2.通过XRD,SEM和电化学测试对Li Ni1/3Co1/3Mn1/3O2材料的结构、形貌及电化学性能进行了测试和表征.结果表明,800℃烧结12 h所合成的样品粒度大小分布比较均匀,以0.2 C充放电,其首次放电容量为153 mAh·g-1,循环30次后容量为140 mAh·g-1.     

一维纳米LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2纤维的合成及性能研究

通过静电纺丝法制备出一维纳米Li Ni1/3Co1/3Mn1/3O2纤维,根据扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、充放电实验,循环伏安法和交流阻抗法对纳米纤维的形貌、晶体结构和电化学性能进行研究.结果表明,纳米纤维的直径在150~300 nm之间,且具有典型的α-Na Fe O2层状结构;所制备的Li Ni1/3Co1/3Mn1/3O2纳米纤维在0.5 C(85 m A/g)的倍率下循环30次容量保持率达到了94.1%;在倍率分别为0.1 C、0.2 C、0.5 C、1.0 C、2.0 C和0.2 C的充放电测试中,其比容量分别达到了157 m Ah/g、144 m Ah/g、134 m Ah/g、125 m Ah/g、115 m Ah/g和141 m Ah/g;在CV和EIS测试中,材料表现出优异的可逆性和循环稳定性.由于具有特殊的一维形貌,Li Ni1/3Co1/3Mn1/3O2纳米纤维表现出优异的电化学性能.     

碳酸盐共沉淀法合成Li1＋xNi0.6Co0.2Mn0.2O2Fx正极材料及其电化学性能

采用碳酸盐共沉淀法合成Li1＋xNi0.6Co0.2Mn0.2O2Fx正极材料,研究了不同含量的Li、F复合掺杂对LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2样品的晶型结构、形貌以及电化学性能的影响.研究结果表明：Li、F复合掺杂未改变LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2样品的层状结构;掺杂后的样品颗粒细化;电化学循环性能和电极过程的可逆性明显得到提高.掺杂量x=0.06时,Li1＋xNi0.6Co0.2Mn0.2O2Fx样品的首次充放电容量分别为168,160 mA·h/g,循环50次后容量为153 mA·h/g.     

异丙醇协助Al_2O_3包覆LiMn_2O_4合成及高温电化学性能研究

采用溶胶凝胶法,以硫酸铝、异丙醇(IPA)为原料对Li Mn2O4进行包覆。合成了含2%(质量分数)Al2O3表面包覆的Li Mn2O4电极材料。利用场发射扫描电镜(FESEM)对制备材料的形貌进行表征。结果显示,异丙醇协助包覆后材料表面呈现均匀分布的Al2O3颗粒。在55℃,3.0~4.5 V,1C充放电测试表明,IPA协助包覆可以显著提高Li Mn2O4正极材料高温下的循环稳定性。以异丙醇协助的Al2O3包覆Li Mn2O4材料作为正极,100次循环容量保持率为87.3%,而未加异丙醇包覆后的Li Mn2O4材料100次循环容量保持率为82.2%,未经过包覆的材料只有74.1%。不同倍率恒流充放电测试结果表明,异丙醇协助包覆能够改善Li Mn2O4的倍率性能,在5C和10C的放电倍率下的放电比容量分别达到了102.1和91.0 m Ah·g-1。通过电感耦合等离子体质谱仪(ICP)测试样品在电解液中Mn的溶解浓度。结果显示,高温(55℃)储存20 d后,异丙醇协助包覆的Li Mn2O4材料中Mn在电解液中的浓度仅为58.7×10-6,远远低于未加异丙醇包覆的和未经过包覆的。     

Li_(1.07)(Ni_(0.4)Mn_(0.53))_(1-x)Al_xO_2正极材料的合成与性能

采用共沉淀法结合高温固相法制备Li1.07(Ni0.4Mn0.53)1-xAlx O2正极材料,利用SEM,XRD对所得试样的形貌和晶体结构进行表征,并研究材料的电化学性能.结果表明,少量Al的掺入减小材料的颗粒尺寸,降低材料的放电比容量,但可以提高材料的循环稳定性和倍率性能.其中x=0.01时所得试样在25℃,2.75~4.2 V,0.5 C倍率下的首次放电比容量为125.1 m Ah/g,100次循环后的容量保持率达到99.5%.此外,掺入适量Al后可以降低Li+在材料中的电荷传递阻抗,改善材料的低温放电性能.     

LiNi0.6Co0.1Mn0.3O2正极材料的合成与性能

采用共沉淀-高温固相法制备LiNi0.6Co0.1Mn0.3O2锂离子正极材料,并使用X 射线衍射仪（XRD）和扫描电镜（SEM）技术分别表征其结构和形貌.然后将所得LiNi0.6Co0.1Mn0.3O2正极材料组装成扣式电池,并表征其电化学性能,探讨烧结温度和锂配量对其电化学性能的影响.结果表明：所得LiNi0.6Co0.1Mn0.3O2正极材料的放电比容量随烧结温度的升高而增大,且在900℃时表现出最佳的电化学性能.室温下,1C倍率下,锂配量(n(Li)/n(Ni+ Co+ Mn)=1.09)时,正极材料的首次放电容量为143.7 mAh/g,50次循环后,正极材料的放电比容量仍有141.3 mAh/g,容量保持率为98.3%.     

共沉淀法制备球形LiCr_(0.1)Ni_(0.45)Mn_(1.45)O_4正极材料及性能表征

采用共沉淀和固相烧结工艺制备LiNi0.5Mn1.5O4和LiCr0.1Ni0.45Mn1.45O4正极材料,对其比表面积、振实密度、倍率性能、高低温循环性能等性能指标进行测试,并利用SEM、XRD对所制材料进行形貌观察及物相分析。结果表明:添加微量Cr元素可稳定材料结构,降低比表面积,改善LiNi0.5Mn1.5O4材料电化学性能;LiCr0.1Ni0.45Mn1.45O4正极材料振实密度可达到2.32 g/cm3,比表面积可达到0.51 m2/g,25℃下1.5C充放电,最高容量达到127.2 m A·h/g,300次循环后容量保持率为94.9%;50℃下1.5C充放电,初始容量达到128.5 m A·h/g,200次循环后容量保持率为88.7%。经XRD分析,循环完成后材料尖晶石的结构没有变化。     

熔盐法合成LiMn_（1/3）Ni_（1/3）Co_（1/3）O_2及AA电池的电化学性能

以KCl为熔盐,采用熔盐法合成了锂离子电池正极材料LiMn1/3Ni1/3Co1/3O2,扫描电子显微镜（SEM）显示此方法制备产物具有较好的晶形,颗粒较均匀.XRD表征结果显示产物为层状结构,充放电测试结果显示出材料在3.6 V平台附近有较大的可逆容量.在900℃时保温8 h时合成的LiMn1/3Ni1/3Co1/3O2具有较好的电化学性能,制作成AA电池,在2.75～4.2 V之间进行充放电测试,在1 C倍率下放电,LiMn1/3Ni1/3Co1/3O2的初始放电容量可达132.9 mAh/g,循环50多次后容量仍为124.6 mAh/g,容量保持率为93.75﹪.     

改进方法合成钛掺杂锂离子电池三元正极材料

采用改进溶胶-凝胶法合成了具有良好的晶体结构和电化学稳定性的正极材料Li[Ni1/3Co1/3Mn1/3]0.9Ti0.1O2,通过优化前驱体的制备来提高原子混合程度,从而达到改善材料循环稳定性的目的。XRD测试表明,样品的Li+/Ni2+混排程度很低,TEM图片显示材料的结晶度很高,原子排列有序,这有利于实现更大的锂离子扩散系数。在0.5 C倍率下循环200次后,材料的容量保持率高达84.6%,与未掺钛的LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2仅为52.0%相比,钛掺杂的材料表现出优异的电化学性能。此外,掺钛材料在0.1、0.2、0.5、1.0、2.0和5.0 C时具有更好的充放电倍率性能,分别为164.9、162.4、152.4、142.4、129.7和102.8 mAh/g。研究成果可以为设计具有更好电化学性能的锂离子电池材料提供参考。     

一维纳米LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2纤维的合成及性能研究

通过静电纺丝法制备出一维纳米LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2纤维,根据扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、充放电实验,循环伏安法和交流阻抗法对纳米纤维的形貌、晶体结构和电化学性能进行研究.结果表明,纳米纤维的直径在150～300 nm之间,且具有典型的α-NaFeO2层状结构;所制备的LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2纳米纤维在0.5 C(85 mA/g)的倍率下循环30次容量保持率达到了94.1％;在倍率分别为0.1 C、0.2 C、0.5 C、1.0 C、2.0 C和0.2 C的充放电测试中,其比容量分别达到了157 mAh/g、144 mAh/g、134 mAh/g、125 mAh/g、115 mAh/g和141 mAh/g;在CV和EIS测试中,材料表现出优异的可逆性和循环稳定性.由于具有特殊的一维形貌,LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2纳米纤维表现出优异的电化学性能.     

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%。     

尖晶石型LiMn2O4正极材料的改性及电化学性能研究

采用共沉淀方法合成了尖晶石型LiMn2O4正极材料，并对其工艺进行改进，进行锰源掺杂及Al2O3包覆改性等得到5种材料。首次充放电容量较高，所得纯相尖晶石的首次充放电容量达到130mAh／g，充放电效率高，电化学性能较好。对5种材料进行了XRD以及充放电，循环伏安及交流阻抗测试，考察了不同掺杂元素对电池材料的影响，得出在掺杂工艺相同的条件下，掺Cr所得材料的电化学性能较为理想，循环伏安和交流阻抗测试亦为上述结果进行了有力佐证。     

钠电正极材料Na2/3Ni1/3Mn2/3O2的合成工艺参数研究

通过高温固相法制备了钠离子电池正极材料Na2/3Ni1/3Mn2/3O2,并对Na2/3Ni1/3Mn2/3O2的合成工艺参数进行了研究.通过对不同条件下制得的正极材料进行物化性质与电化学性能的表征,确定材料的最佳合成温度为900℃,最佳保温时间为12 h.在2～4.5 V电压区间内,0.2 C倍率下,材料首周的放电容量为110 mAh·g-1,100周充放电后的可逆容量为86 mAh·g-1,容量保持率达78.1％.     

过渡金属氧化物Co3O4的嵌锂性能及其改性

采用机械球磨制备了一定粒度的锂离子电池负极材料Co3O4 。电化学性能测试结果表明Co3O4 首次嵌锂容量为 990mAh·g- 1 ,脱锂容量为 3 95mAh·g- 1 。通过添加石墨类材料对Co3O4 进行了改性研究。充放电测试表明 :通过长时间机械混合球磨处理后的一定粒度的改性材料首次脱锂容量可提高到 63 2mAh·g- 1 ,充放电循环 15周后 ,容量保持在 40 8mAh·g- 1 ,电化学性能优于单纯的Co3O4 。由此可见通过添加石墨类材料并进行机械球磨以改变材料的微观结构不仅可以提高材料Co3O4 的可逆容量 ,而且改善了其循环寿命。     

化学镀Ni改性Li_4Ti_5O_(12)材料的制备及其电化学性能研究

为提高Li4Ti5O12的电化学性能和防气胀性能,结合固相法并用化学镀金属Ni对样品进行表面修饰改性,制备了Li4Ti5O12/Ni复合材料。使用X射线衍射(XRD)、Raman光谱、扫描电镜(SEM)对样品进行了物相分析和形貌表征,结果显示:合成的样品具有单一的尖晶石结构,Li4Ti5O12/Ni复合材料和Li4Ti5O12在拉曼光谱图上具有相同的频率振动特性,说明化学镀法表面修饰Li4Ti5O12/Ni复合材料并没有改变纯相Li4Ti5O12的结构,且样品的颗粒大小均匀、形状规则,颗粒尺寸在0.5~1.0μm范围内。采用充放电测试、循环伏安和交流阻抗对样品的电化学性能进行表征,结果表明:Li4Ti5O12/Ni复合材料在1C和5C倍率下首次放电比容量分别为149.8和132.5 mAh·g-1,循环50次后分别为144.1和124.0 mAh·g-1,容量保持率为96.2%和93.6%,表现出良好的倍率性能和循环性能,Li4Ti5O12/Ni的阻抗值明显小于纯相Li4Ti5O12。     

Al_2O_3预包覆尖晶石LiMn_2O_4的电化学性能

将Li2CO3和电解二氧化锰混合球磨,得到尖晶石(LiMn2O4,简称为LMO)的前驱体,采用化学沉积法在前驱体的预烧产物表面包覆Al(OH)3,然后在750℃/6h条件下煅烧,得到Al2O3/LiMn2O4复合粉末(称为Al2O3预包覆,包覆粉末记为P-LMO);同时采用传统方法,在前驱体的煅烧产物(LiMn2O4粉末)表面包覆Al(OH)3,然后在300℃/3h条件下热处理,得到Al2O3/LiMn2O4复合粉末(称为煅烧包覆,复合粉末记为C-LMO),对这2种包覆法制备的Al2O3/LiMn2O4复合粉末的物相结构、形貌、包覆层的厚度与粒度分布等进行对比分析,并对包覆粉末进行电化学性能测试。结果表明,Al2O3均匀地包覆在LiMn2O4的表面,包覆层厚度约为10nm;Al2O3/LiMn2O4复合粉末的晶格常数随Al2O3包覆量增加而增加;预包覆粉末颗粒呈类球形,平均粒径(0.3μm)明显小于煅烧包覆的平均粒径(0.5μm);预包覆粉末的Al2O3包覆层能有效减少循环过程中电荷转移阻抗的增加,并减少Mn的溶解,其循环性能优于煅烧包覆粉末。在3.2~4.5V的充放电区间内,Al2O3包覆量(摩尔分数)为2%的预包覆LiMn2O4材料显示出优良的电化学性能,55℃下0.1C的首次放电容量为114.0(mA·h)/g,0.5C倍率下50次循环后容量保持率为87.3%。     

Al2O3包覆LiNi0.8Co0.2O2正极材料及其电化学性能

为了减少锂离子电池正极材料与电解液的相互作用,用沉淀法在LiNi0.8Co0.2O2表面包覆一层Al2O3,并通过电化学测试、扫描电镜和X射线衍射研究其表面形貌和晶体结构.结果表明,经过表面包覆后,有效地抑制了电解液对正极材料的侵蚀,虽然初始放电容量略有降低,但循环性能明显改善;Al2O3包覆量对LiNi0.8Co0.2O2电化学性能存在影响,包覆量为0.7%(质量分数)的样品性能最优.     

Si4+掺杂对富锂Li[Li0.15Mn0.575Ni0.275]1-xSixO2材料性能的影响

利用共沉淀合成的锰镍氢氧化物前躯体,采用Si掺杂合成Li[Li0.15Mn0.575Ni0.275]1-xSixO2(0≤x≤4%)正极材料.用X射线衍射和扫描电镜对合成的粉末样品进行了表征,研究了材料的电化学性能.通过掺杂样品的晶胞参数及电化学性能研究发现:少量的Si4+掺杂可有效提高材料的循环性能;随掺杂量的增大,晶格畸变增大,半高宽变大;其中掺量x=1%的材料电化学性能最佳,4.2 V首次放电容量为146.7 mAh/g,经200次循环放电容量仍保持在135.7 mAh/g,容量保持率为92%.     

高能量密度富锂锰基正极材料结构调控与性能研究

富锂锰基氧化物(LMO)正极材料具有很高的比容量,但其仍存在首次不可逆容量损失大、动力学性能差、电压衰降等缺陷.本文设计并优化Li1.2Ni0.13Co0.13Mn0.54O2正极材料结构,通过掺杂Br-取代O2-限制充放电循环过程晶格氧的迁移;通过调控富锂锰基氧化物电极中的氧空位,增强氧阴离子反应的可逆性,改善电极的...     

机械合金化MlNi_(3.55)Co_(0.75)Mn_(0.4)Al_(0.3)/Mg复合储氢合金的相结构和电化学性能

采用机械合金化法制备了MlNi3.55Co0.75Mn0.4Al0.3+x%Mg(Ml=富镧混合稀土;x=3,5,7,10)复合储氢合金。利用X射线衍射和电化学测试方法对MlNi3.55Co0.75Mn0.4Al0.3铸态合金和MlNi3.55Co0.75Mn0.4Al0.3/Mg复合合金的相结构和电化学性能进行了研究。X射线衍射结果发现,MlNi3.55Co0.75Mn0.4Al0.3合金由单一的La Ni5相组成。而MlNi3.55Co0.75Mn0.4Al0.3/Mg复合合金由La Ni5主相和小量的(La,Mg)2Ni3相组成,且合金中(La,Mg)2Ni3相的含量随镁含量x的增大而增多。此外,当复合合金中镁含量较多(x=10)时,复合合金有非晶化的趋势。电化学性能测试结果发现,当添加镁含量较少(x≤7)时,合金的最大放电容量、放电性能以及循环稳定性都好于MlNi3.55Co0.75Mn0.4Al0.3合金的相应性能,其中x=5时,合金的综合电化学性能最佳。合金电化学性能的改善得益于合金中形成恰当比例的La Ni5和(La,Mg)2Ni3相。