一维电极活性材料LiFePO_4的制备及其电化学性能研究

以FePO_4、Li_2CO_3为原料,蔗糖为碳源物质,草酸为还原剂及螯合剂,聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为增稠剂,通过静电纺丝技术制备了一维纳米结构的LiFePO_4材料。制备材料表现出较好的倍率特性,10.0C高倍率下可保持约55%的可逆放电比容量。该材料亦表现出良好的低温放电性能,–30℃下可保持47%的初始容量。这些性能的发挥主要得益于其优秀的一维纳米线结构。该结构可以有效降低Li+在充放电过程中的扩散距离,利于材料的电化学性能的充分发挥。     

不同螯合剂对螯合辅助球磨法制备的LiFePO_4/C性能的影响

采用螯合辅助球磨法制备了LiFePO4/C复合材料,研究了不同的螯合剂(乙二胺四乙酸(EDTA),草酸,柠檬酸)对前驱体以及LiFePO4/C复合材料性能的影响。结果表明:LiFePO4/C复合材料的性能与螯合剂密切相关。螯合剂的螯合能力越强,球磨过程中前驱体颗粒越小,均匀程度越好,由此可提高LiFePO4/C复合材料的电化学性能。相比草酸和柠檬酸,采用乙二胺四乙酸作为螯合剂所制备的样品拥有更好的电化学性能,其在150 mA/g和1 500mA/g的电流密度下的可逆充放电比容量分别为155.5 mAh/g和102 mAh/g。     

锂离子电池正极材料LiFePO_4的制备与改性进展

综述了锂离子电池正极材料LiFePO4的七种制备方法及其研究进展,评述了各种方法的优缺点。讨论了LiFePO4改性研究的最新成果,包括物理掺杂和体相掺杂,分析了各种改性方法提高LiFePO4电导率和电化学性能的可能机理,其中体相掺杂改性机理还存在一些争议。并对LiFePO4的研究方向进行了展望。     

前驱体pH值对LiFePO_4形貌和电化学性能的影响

采用水热法结合短时间高温烧结,通过将前驱体pH值从3.00调节到9.00,制备出多种形貌的纯相LiFePO4。对所得产物进行了X射线粉末衍射(XRD)测试、扫描电子显微镜(SEM)表征以及电化学性能测试,研究了前驱体pH值对LiFePO4的形貌和电化学性能的影响及其机理。结果表明,产物均为橄榄石型LiFePO4,并显示出由棒状物组成的空心球形、凹陷形以及菱形和多层菱形等多种形貌。不同形貌LiFePO4的电化学性能差异较大,当前驱体pH=6.00时电化学性能最佳,在0.1C和5C下首次放电比容量分别为163mAh.g-1和100mAh.g-1。     

流变相辅助碳热还原法制备LiFePO_4/C

以Fe2O3、LiH2PO4为原料,蔗糖为碳源,草酸为添加剂,采用流变相辅助碳热还原法制备了LiFePO4/C复合材料。研究了草酸添加量、烧结温度以及碳含量对所制LiFePO4/C复合材料电化学性能的影响。结果表明:通过适量草酸可有效提高LiFePO4/C的电化学性能,并且当草酸添加量为LiH2PO4摩尔量的1.5倍、烧结温度为700℃、碳质量分数在8.8%左右时,所制材料表现出最佳电化学性能:其0.2C倍率下放电比容量可达154 mAh/g;5.0C高倍率下具有约120 mAh/g的可逆放电比容量;1.0C倍率下循环充放电1 000周容量保持率达98%。     

形貌对LiFePO_4性能影响的研究进展

综述了近年来新型锂离子电池正极材料LiFePO4的研究进展。从掺杂网状结构碳、碳纳米管、碳纳米纤维以及球形、棒状和空心LiFePO4的制备几个方面,对不同形貌与结构的LiFePO4的研究现状进行了介绍与讨论。碳掺杂可有效提高LiFePO4的导电性,并抑制粒径的增大;减小材料颗粒的粒径,可以从根本上提高颗粒的比表面积,有效减小电荷的移动距离,提高参与电化学反应材料的比例;而材料的特殊形貌有助于形成导电网络,对其导电性能的提高有着十分重要的影响。综上所述,通过减小颗粒的粒径、提高比表面积、掺杂导电剂以及制备更易形成导电网络形貌的材料,是获得优良性能LiFePO4的有效方法。     

液相还原法结合高温烧结制备正极材料LiFePO4/C

以LiOH·H2O为锂源,草酸(H2C2O4·2H2O)为还原剂,采用液相还原法制得LiFePO4的前驱体,再结合短时间高温烧结,制备了锂离子电池正极材料LiFePO4/C.研究了不同碳源、FePO4·xH2O(x=0,2,4)以及不同烧结时间对所制备LiFePO4/C正极材料电化学性能的影响.结果表明,最佳制备条件是...     

不同碳源对碳热还原法合成Li_2FeSiO_4/C电化学性能的影响

以Li2CO3为锂源、Fe2O3为铁源、Si(OCH2CH3)4为硅源、羟乙基纤维素和蔗糖分别为碳源,采用碳热还原法制备了Li2FeSiO4/C锂离子电池复合正极材料,考察了羟乙基纤维素和蔗糖分别作为碳源对合成的Li2FeSiO4/C电化学性能的影响。结果表明:当烧结温度为600℃、烧结时间为10 h时,由羟乙基纤维素作为碳源制备的Li2FeSiO4/C样品在1.5～4.7 V、0.2C和20℃时的首次放电比容量为113.6 mAh/g,20次循环后放电比容量仍保持在102.3 mAh/g。较之蔗糖碳源样品,颗粒更小、分布更均匀,其电荷转移阻抗减小了80%、锂离子扩散系数增加了20%。     

锂离子蓄电池正极材料LiFePO_4研究进展

锂离子电池正极材料正在向着高比能量、长寿命、低成本、环境友好的方向发展,LiFePO4正极材料以其结构稳定、成本低、无污染等优点成为21世纪研究重点。综述了LiFePO4的研究进展。系统地阐述了其晶体结构特征及性能,以及合成方法、掺杂导电材料和控制晶体生长制备纳米粉体等对材料性能的影响。提出了下一步可能的研究方向。     

新型石墨导电剂及其电化学性能

人造石墨通过HClO4/CH3COOH/KMnO4氧化插层、膨胀、气流粉碎制得一种新型石墨导电剂AG-1。结果表明:它具有更小的粒度,更大的比表面积,更高的克比容量和更高的首次充放电效率;其作为导电剂添加到锂离子电池正极中提高了电池活性物质的容量发挥,降低了电池内阻,并改善电池的循环性能:正极活性物质克比容量发挥从138.3 mAh/g提升到140.9 mAh/g,电池内阻从56.5 m降到了54.0 m,300次循环后的容量保持率达91.1%。     

Micro-patterning of LiPON and lithium iron phosphate material deposited onto silicon nanopillars array for lithium ion solid state 3D micro-battery

The paper deals with the methodology used to form regular pattern of sputtered thin films LiPON/LiFePO₄ material acting respectively as the solid electrolyte and the positive electrode of the lithium ion solid state 3D micro-battery. The micromachining of the silicon periodic nanopillars array (negative electrode of the micro-battery) is also reported. The proposed study clearly demonstrates a breakthrough technology in the field of lithium ion micro-battery as the ecologically friendly LiFePO₄ material has never been evaluated as the positive electrode.     

Si/Ge复合纳米结构的制备及表征

以Si和GeO2为原料,通过简单直接的热蒸发法在衬底的不同温度区域上得到了章鱼状、羽毛球状、拖把状等不同形貌的Si/Ge/O复合纳米结构。利用扫描电镜（SEM）研究了不同衬底区域纳米结构的形态,结合透射电镜（TEM）的明场像和扫描透射（STEM）模式下能谱的面扫描,系统地研究了不同形貌纳米结构的成分分布,并对生长过程进行了探讨。     

磷酸铁锂振实密度的研究进展

磷酸铁锂以其价格低廉、稳定性好、循环性能好和无毒等优点,有望成为下一代锂离子电池首选的正极材料之一。目前关于磷酸铁锂电子电导率低和离子扩散速率慢的缺点已经有了较深入的研究,但是磷酸铁锂低的振实密度却没有得到足够重视。综述了近年来国内外关于磷酸铁锂振实密度的研究进展,分别讨论了形貌、粒径与分布、碳包覆和金属离子掺杂等方面对磷酸铁锂振实密度的影响,并对合成高振实密度磷酸铁锂材料的方法进行了总结。     

钴酸镍/多孔碳复合电极材料的制备及其电化学性能研究

以玉米芯碳渣为原材料,通过高温热解法制得多孔碳(PC),并以此为基体,以硝酸镍和硫酸钴为原料,通过水热-煅烧两步法成功制备了NiCo_2O_4/PC复合电极材料。利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线粉末衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)等手段对该复合材料的形貌和结构进行了表征。在三电极系统中,通过循环伏安和恒电流充放电测试表明NiCo_2O_4/PC复合材料的电容性能较好,在1 A/g的电流密度下,其比电容达到497 F/g。     

G@SnO2@PPy复合材料的合成、表征及其储锂性能研究

本文成功合成出新颖的G@SnO2@PPy夹层型复合材料.通过XRD、SEM和TEM等手段详细表征了该复合材料的成分与形貌,并测试了其作为锂离子电池负极材料的电化学性能.结果表明,复合材料中SnO2纳米颗粒均匀分布在石墨烯和导电聚吡咯夹层中,作为锂离子电池负极材料表现出优异的循环性能和良好的倍率性能.     

泡沫石墨基复合相变材料储热过程的数值研究

采用数值仿真的方法,对填充单一相变材料(石蜡、Cerrolow-136合金(49%Bi-21%In-18%Pb-12%Sn))和泡沫石墨基复合相变材料的相变温控装置（Phase change thermal control component,PTCC）的储热性能进行研究,对比分析两类温控装置对电子发热元件表面温度的控制效果。结果表明：在芯片功率为25W、工作时长30min条件下,含泡沫石墨基复合相变材料的PTCC对芯片表面的温度控制比含有单一相变材料的控制温度更低,并且对于芯片到达温度上限（75℃）的控制时间也有所延长。泡沫石墨材料的应用提高了相变材料的储热性能,同时也满足了电子设备的温控要求。     

膨胀石墨体积膨胀率对红外遮蔽性能的影响

膨胀石墨是一种具有潜在军事应用价值的新型光电无源干扰材料。依次以硝酸和磷酸、硝酸和乙酸的混酸为插层剂,高锰酸钾为氧化剂,采用分步插层法制备出了不同体积膨胀率的膨胀石墨;采用扫描电镜分析了膨胀石墨微观结构随膨胀体积的变化;采用静态测试方法测试了不同体积膨胀率膨胀石墨的红外遮蔽性能。结果表明:随膨胀体积的增大,膨胀石墨的孔隙率增大,石墨片层被充分打开;膨胀石墨对红外辐射的遮蔽性能随膨胀体积的增大而增大,当膨胀体积从233 mlg-1增大到450 mlg-1时,其红外遮蔽率从66.43%增大到90.77%。     

先驱体成型对膨胀石墨激光消光性能的影响

可膨胀石墨是制备膨胀石墨(EG)的先躯体,压柱成型会对其膨胀所得EG的激光消光性能产生影响。为了优化其成型参数,将先驱体可膨胀石墨(GIC)采用不同压强压制成药柱,对其热膨胀特性及膨胀后所得EG的膨胀体积(EV)、蠕虫形貌、微观结构以及对1.064 m激光的消光性能展开了研究。结果表明:相较于松散态,成型GIC先驱体所制备的EG蠕虫变细、变短,孔隙率降低;成型压强由0 MPa增至50 MPa,其EV由356 ml/g减小到216 ml/g,所得EG对1.064 m激光的质量消光截面M由0.18 m2/g减小到0.04 m2/g,且在20～40 MPa时EV变化率仅为10.6%,M变化率同样很小。显然,存在对 EV及M影响较小的压强范围,因此,在EG工程应用中,为满足尽可能大的装药密度,GIC成型可考虑选该压强范围的上限值。     

Thermal properties of diamond/copper composite material

Thermal considerations are becoming increasingly important for the reliabilities of the electronics parts as the electronics technologies make continuous progress such as the higher output power of laser diodes or the higher level of integration of ICs. For this reason the desire for improving thermal properties of materials for electronics component parts is getting stronger and the material performance has become a critical design consideration for packages. To meet the demands for a high performance material for heat spreader materials and packages, a new composite material composed of diamond and copper was successfully manufactured under high pressure and high temperature. The effects of diamond particle sizes and the volume fractions of diamond on both thermal conductivity and the coefficient of thermal expansion (CTE) were investigated. The thermal conductivity of the composite material was dependent on both the particle size and the volume fraction of diamond, while the CTE was dependent only on the volume fraction of diamond. At the higher diamond volume fraction, the experimentally obtained thermal conductivities of the composite materials were above the theoretically expected values and the experimentally obtained CTE were between the two theoretical Kerner lines. This may be due to the fact that at the higher diamond volume fraction the diamond particles are closely packed to form bondings between each particle. The composite of diamond and copper have a potential for a heat spreading substrate with high performance and high reliability because not only its thermal conductivity is high but its coefficient of thermal expansion can be tailored according to a semiconductor material of electronics devices.