钠离子电池层状正极材料Na0.67Mn0.67Ni0.13Fe0.13O2的制备及性能研究

为了研制出低成本、高性能的电池材料,选取价格低廉的Mn、Fe元素作为研究材料的主要组成元素,设计并合成了Na_0.67Mn_0.67Ni_0.13Fe_0.13O₂层状正极材料,研究了该材料的形貌、结构和电化学性能。X射线衍射测试结果表明Na_0.67Mn_0.67Ni_0.13Fe_0.13O₂材料具有纯的P2相结构。在2～4.3 V电压范围内进行恒电流充放电测试,0.5 C倍率下,材料的首周放电比容量为112.9 mAh·g^-1,经过100周循环后,放电比容量为79.1 mAh·g^-1,容量保持率为69.97%;在10 C高倍率下,首周放电比容量为80.42 mAh·g^-1,1000周循环后放电比容量达到42.11 mAh·g^-1,容量保持率为51.72%。材料展现出优秀的高倍率性能。     

焙烧条件对Na3V2(PO4)3/C的制备及储锌性能影响

采用喷雾干燥法合成了Na₃V₂(PO₄)₃(NVP)前驱体,然后经过高温煅烧得到水系锌离子电池正极复合材料Na₃V₂(PO₄)₃/C(NVP/C),考察了煅烧温度和煅烧时间对NVP/C性能的影响。通过XRD、SEM和BET对样品结构和形貌进行了表征,通过循环伏安和充放电测试了样品的电化学性能。结果表明,不同煅烧温度和煅烧时间制备样品均为纯相的NVP/C,且并没有改变NVP/C的晶体结构;煅烧温度过高或煅烧时间过长会导致晶粒尺寸增大,性能迅速衰减。NVP/C制备最佳条件为煅烧温度700℃、煅烧时间8 h,在该条件下所制备的NVP/C(记为NVP/C-700-8)形貌更为规整,结晶性良好,具有较小的阻抗以及更好的离子扩散能力,进而表现出最佳的电化学性能。在0.1 A/g电流密度下表现出最佳的放电比容量(122.4 mA·h/g)。在1.0 A/g电流密度下经过200圈循环后放电比容量仍高达103.9 mA·h/g。     

LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2材料不同温度下电化学性能研究

利用溶胶-凝胶高温法制得三元正极材料Li LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂，在不同的温度条件下，系统的研究了材料的电化学性能。研究发现，该材料在环境温度为25、45、75℃条件下，首次放电容量分别为139.5、129.7、97.8mAh·g，第20周放电容量分别为133.2、120.9、87.8mAh·g^-1,20周循环容量保持率分别为95.5%、93.2%、89.8%。表明该材料具有优越的循环性能和高温稳定性能。     

碳包覆热电池正极材料FeS2的制备及其电化学性能研究

用高温烧结法制备FeS₂碳包覆粉体，探索不同碳源包覆对其放电性能的影响，并考察了最佳碳源的不同烧结温度和烧结时间对其放电性能的影响。结果表明：包覆柠檬酸，450℃和5 h煅烧下制备的粉体放电效果效果最佳。所制备的正极(vs.LiB)放电起始电压为1.90 V，当电压截至到1.5 V时，比容量可达538 mAh·g^-1。     

溶胶凝胶法合成富锂正极材料0.7Li2MnO3·0.3LiFe2/3Ni1/3O2及其电化学性能研究

为了改善Fe-Mn富锂正极材料较差的循环性能,简化合成工艺,采用柠檬酸为螯合剂,溶胶凝胶法合成富锂正极材料0.7Li2MnO3·0.3LiFe2/3Ni1/3O2,并研究不同煅烧温度对于材料性质的影响。研究结果表明,550℃为最佳的煅烧温度,颗粒尺寸在50nm左右,在40mA/g初始放电容量可以达到179mAh/g,经过40次循环容量为166mAh/g。     

Cr掺杂对Li1.2Ni0.2Mn0.6O2结构和电化学性能的影响

采用共沉淀法制备了锂离子电池正极材料Li_1.2Mn_0.6Ni_0.2O₂和Li_1.2Ni_0.18Mn_0.58Cr_0.04O₂,并利用X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）和电化学性能测试对材料的晶体结构、形貌和电化学性能进行了表征。结果表明:掺Cr³⁺后材料的阳离子混排程度降低,层状结构更为规整,电化学性能明显优于Li_1.2Mn_0.6Ni_0.2O₂,其0.2C和1C首次放电容量分别为262.2 mAh/g和241.7 mAh/g,1C倍率下循环50次的容量保持率为95.5%。     

喷雾干燥法制备Na2MnPO4F/C正极材料及其电化学性能研究

本文采用喷雾干燥法制备了Na₂MnPO₄F/C复合正极材料,研究了合成温度对样品的结构、形貌及电化学性能的影响。研究表明,600～750℃下均能合成出单一的Na₂MnPO₄F,各样品均无杂相,随着温度的升高样品的结晶度增大。SEM结果表明,在较低温度(600～650℃)下合成的样品颗粒细小且分布均匀,而较高温度(700～750℃)下合成的样品颗粒明显增大且团聚较为严重。电化学测试结果表明,650℃下合成的Na₂MnPO₄F/C具有最优的电化学性能,该样品在0.05和0.1 C下的首次放电比容量为52.1和25.5 mAh/g,且具有较好的倍率和循环性能。     

多晶型MnO2改善富锂锰基正极材料的电化学性能

富锂锰基正极材料由于具有较高的理论比容量,被认为是下一代锂电池最有前途的正极材料之一。但在循环过程中存在比容量低、倍率性能差、衰减速度快等问题。基于此,本文采用水热法制备了多晶型MnO₂材料,并利用湿化学研磨法结合热处理工艺对商业富锂锰基正极材料进行了表面包覆改性。通过循环伏安、恒流充放电及电化学阻抗谱对所得材料进行电化学性能测试,并通过包覆前后材料电化学性能的变化研究了多晶型MnO₂对富锂锰基正极材料电化学性能的影响。结果表明,β-MnO₂的电化学性能最佳,其初始比容量在0.1 C下达到292.2 mAh·g^-1,在0.1～5.0 C的倍率下容量保持率为56.3%,在1 C下循环50次后容量保持率为81.6%。通过EIS测试得出β-MnO₂的包覆改善了原样品电化学反应过程中的电化学动力学。     

回火温度对LiNi0.5Mn1.5O4结构、形貌及电化学性能的影响

以LiNO₃、Ni(NO₃)₂·6H₂O、Mn(NO₃)₂为主要原料，尿素作燃料，采用低温燃烧法合成了亚微米级、电化学性能良好、单晶形貌的5 V锂离子电池正极材料LiNi_0.5Mn_1.5O₄。考察了不同回火温度对所合成产物的结构、形貌和电化学性能的影响，并通过X射线衍射、扫描电镜和充放电实验对不同回火温度下合成的产物进行了表征。实验结果表明，在不同回火温度得到的样品均具有尖晶石结构。但是在回火温度为800℃和900℃下合成的样品产生了较多的杂质相，随着回火温度的升高，合成产物的结晶度逐渐提高，粒径逐渐增大。在回火温度为850℃得到的样品成清晰的八面体外形，结晶良好，粒径适中，在3.5～4.9 V内0.1 C倍率下首次放电容量最高，30次循环后其容量保持率最好，其电化学性能最好。     

含氧缺陷V2O5纳米棒制备及其储锌性能研究

通过退火VS₄制备得到富含氧缺陷的纳米棒状V₂O₅,研究了退火温度对材料结构、形貌和电化学性能的影响。结果表明,退火温度为500℃时,样品呈现出富含氧缺陷的纳米棒状结构,同时具有最大的比表面积、良好的结晶性和最优的电化学性能。所组装的Zn‖O_d-V₂O₅电池在0.1 A/g电流密度下表现出560 mAh/g的高放电比容量,并在10 A/g电流密度下循环4 000圈仍有151 mAh/g的高放电比容量。这种构建纳米结构和引入氧缺陷的方法,为提高锌离子电池容量提供了一种新思路。     

落叶用于制备锂硫电池正极导电材料

以常见废旧落叶为原料,通过改变制备工艺参数得到性能优异且具有较大比表面积的活性炭。落叶制备的活性炭负载硫后做为锂硫电池正极材料,硫负载量高达70%(wt.%)。采用SEM、红外、BET等方法,分析正极材料的结构和官能团。本文制备出的活性炭,比表面积可高达2894.25 m²·g^-1。在0.1 C循环时首圈放电比容量可达1295 mAh·g^-1,0.5 C循环200圈后比容量还能维持在507mAh·g^-1。电池在2 C时电池放电比容量可达535 mAh·g^-1,当倍率恢复到0.2 C时,容量可以恢复到756 mAh·g^-1,体现了材料优异的电化学性能。     

K+掺杂LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2材料的制备及电化学性能研究

锂离子电池正极材料LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂具有放电比容量大、热稳定性好、成本低、安全性能好等优点,但其倍率性能有待进一步提升。本文采用水热法制备了K⁺掺杂LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂材料LNCM-xK。通过X射线衍射谱、场发射扫描电镜和X射线光电子能谱表征LNCM-xK的形貌和结构,通过电化学工作站和蓝电测试系统测试其电化学性能。结果表明:K⁺掺杂能有效降低阳离子混排程度,改善LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂材料的电化学性能,其中当x=0.125时K⁺掺杂LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂样品(LNCM-0.125K)阳离子混排程度最低;LNCM-0.125K样品电化学性能最佳,0.2 C下50次循环后容量保持率为96.15%;在不同电流密度(0.2 C,0.5 C,1 C,2 C,5 C)下进行倍率性能测试,连续充放电30次后LNCM-0.125K样品容量保持率为97.00%。     

Li[Ni1/3Co1/3Mn1/3]O2合成工艺对其结构和性能的影响

采用碳酸盐共沉淀法制备Li[Ni1/3Co1/3Mn1/3]O2。研究了前驱体合成温度、时间和焙烧温度、焙烧时间对材料结构和电化学性能的影响。测试结果表明,合成温度为40℃,时间30 h所得前驱体的振实密度和电化学性能较好。XRD测试结果表明,不同焙烧温度下得到的Li[Ni1/3Co1/3Mn1/3]O2均具有α-NaFeO2型层状结构。其中800℃下焙烧15 h得到的样品具有较好的层状结构和较低的阳离子混排程度。样品在2.8～4.3 V电压范围内,0.2 C放电倍率下的首次放电比容量最高可达159.1 mAh·g-1,循环50次后容量保持率为95.7%。     

溶胶-凝胶法合成LiNi_(0.4)Co_(0.2)Mn_(0.4)O_2及其性能研究

采用溶胶-凝胶法合成了层状正极材料LiNi0.4Co0.2Mn0.4O2,XRD、SEM、EDS和电化学性能测试表明,850℃为最佳煅烧温度,在此温度下合成的材料具有ɑ-NaFeO2层状结构,结晶度最好,Ni、Co、Mn分布均匀。充放电测试在2.0～4.6 V,0.2 C的电流下,材料首次放电比容量为185.6 mAh/g,库伦效率为93.2%;经40次循环后,容量保持率为92.5%,且该材料具有优良的倍率性能。     

球形LiMnPO4/C正极材料的喷雾干燥法制备及性能研究

以氢氧化锂、乙酸锰、磷酸二氢铵和聚乙二醇为原料,采用一次喷雾干燥法制备了球形LiMnPO₄/C正极材料,并研究了煅烧温度对球形LiMnPO₄/C样品形貌、结构和电化学性能的影响。通过X射线衍射（XRD）和场发射扫描电镜（SEM）对其进行了结构和形貌的表征。结果表明,经700 ℃焙烧的LiMnPO₄/C为橄榄石型结构,在SEM下呈规则的球形,由粒径约为50 nm的一维纳米颗粒堆积而成。该样品在室温0.1C倍率下首次放电比容量可达148 mA·h/g,循环80圈后的放电比容量依然在140 mA·h/g左右,容量保持率为94.6%。     

多孔FeF2正极材料的制备及电化学性能研究

利用分解反应中大比例质量损失和大量气体产生,制备出具有40.369m²·g^-1大比表面积的多孔FeF₂材料。多孔结构为FeF₂材料构建了优异的离子和电子导电通路,表现出优秀的倍率性能和循环性能。在2C、5C和15C的倍率下分别表现出589.21mAh·g^-1、406.95mAh·g^-1和83.53mAh·g^-1的高放电比容量。在0.5C和2C下,循环100次后放电比容量分别为502.5mAh·g^-1和267.9mAh·g^-1。该结果为电池正极材料提升倍率性能提供了新思路。     

正极材料LiCo1/3Ni1/3Mn1/3O2的制备与电化学性能

采用固相法和沉淀法合成了锂离子电池正极材料LiCo1／3Ni1／3Mn1／3O2探讨了合成温度、不同合成方法对材料的电化学性能的影响。利用充放电测试、循环伏安测试方法对合成的LiCo1／3Ni1／3Mn1／3O2进行了表征。结果表明,固相法900℃煅烧合成的材料电化学性能较好,沉淀法合成的材料电化学性能最好,以10．0mA／g的电流充放电,首次放电比容量为576．0C／g,循环50次后放电比容量仍保持501．5C／g。以100．0mA／g的大电流放电,放电比容量达到430．2C／g。     

溶胶-凝胶法合成LiMn2O4及其电化学性能研究

采用溶胶-凝胶法制备了锂离子蓄电池正极材料尖晶石结构的LiMn2O4粉体.考察了烧结温度对其结构及电化学性能的影响.随着烧结温度的升高,尖晶石型结构越来越完整,初始放电比容量增大,但循环性能却逐渐变差.在700 ℃下烧结10 h得到了性能较好的LiMn2O4粉体,在电流密度0.1 mA/cm2,截止电压3.5～4.4 V时首次放电比容量为126 mA · h/g,稳定放电比容量达110 mA · h/g,适合作为锂离子电池的正极材料.     

Ni/Al-LDH/MCNTs原位复合材料的制备与电化学性能

以Ni（NO₃）₂·6H₂O、Al（NO₃）₃·9H₂O、尿素和MCNTs为原料,采用原位均相沉淀法制备了MCNTs含量（质量分数）分别为1%、3%和5%的Ni/Al-LDH/MCNTs复合电极活性材料。采用X射线衍射（XRD）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）和场发射扫描电子显微镜（FESEM）表征了材料的微观结构和形貌;采用循环伏安（CV）、电化学交流阻抗（EIS）和充放电测试研究了该复合材料作为镍氢电池正极材料的电化学性能。结果表明,在Ni/Al-LDH中复合MCNTs能够提高材料的电化学活性,降低电化学反应电阻,显著改善材料的大电流充放电性能。其中MCNTs含量为3%的Ni/Al-LDH/MCNTs复合材料具有最佳的电化学性能,在200、500、1000和2000 mA·g^-1电流密度下的放电比容量分别为330、321、307和288 mA·h·g^-1,而未复合MCNTs的Ni/Al-LDH在2000 mA·g^-1电流密度下放电比容量仅为205 mA·h·g^-1。     

不同镍钴锰比对xLi2MnO3-(1-x)LiMO2正极材料的 结构和电化学性能的影响

以NaOH和NH₃·H₂O为沉淀剂,采用共沉淀法成功合成富锂锰基层状正极材料。通过X射线粉末衍射（XRD）、拉曼光谱、扫描电子显微镜（SEM）、循环伏安法（CV）、电化学阻抗谱（EIS）和充放电测试等研究手段,重点探讨了不同镍钴锰比对富锂锰基层状正极材料的结构、形貌以及电化学性能的影响。其中Li_1.2Mn_0.54Ni_0.13Co_0.13O₂正极材料结晶度高,粒度分布均匀,无明显团聚现象。在0.1C倍率下首次放电比容量为247.9 mA·h·g^-1,首次库仑效率为75.1%。在1C倍率下首次放电比容量为236.2 mA·h·g^-1,经过50次充放电循环后放电比容量为218.4 mA·h·g^-1,容量保持率为88.3%,展现出较好的循环稳定性。