xLi_3V_2(PO_4)_3·LiVPO_4F/C复合正极材料的合成及储锂性能

用乙炔碳作为碳源,采用机械活化辅助碳热还原两步法合成xLi_3V_2(PO_4)_3·LiVPO_4F/C复合正极材料。采用XRD、SEM、TEM等技术对样品的晶体结构和微观形貌进行了表征,采用循环伏安法和恒流充放电等测试方法对合成样品的电化学性能进行分析研究。结果表明:xLi_3V_2(PO_4)_3·LiVPO_4F/C复合正极材料兼备了Li_3V_2(PO_4)_3的循环稳定性好、倍率性能佳的优点和LiVPO_4F能量密度高的优势,此外还弥补了Li_3V_2(PO_4)_3在3～4.7 V电压范围充放电时放电电压平台缺失的缺陷。该材料在3～4.7 V之间的循环稳定性较好,在1C倍率下最高放电比容量为119.7 m A·h/g,循环300圈后为97.5 m A·h/g。其倍率性能较好,在0.1C倍率下充放电可获得高达152 m A·h/g的放电比容量,倍率升高到8C时仍能保持100 mA·h/g的放电比容量。     

Mg掺杂对锂离子电池正极材料Li_3V_2(PO_4)_3/C电化学性能的影响（英文）

使用自制的MgNH_4PO_4/MgHPO_4混合物为掺杂剂,利用碳热还原法制备Li_3Mg_(2x)V_(2-2x)(PO_4)_3/C(x=0,0.05,0.1,0.2)材料。运用XRD、SEM、电化学性能测试等方法研究Mg掺杂对Li_3V_2(PO_4)_3/C的影响。结果表明,适量的Mg掺杂不会改变Li_3V_2(PO_4)_3/C的结构,且有助于减小电荷迁移阻力,由此提高材料的容量,改善循环和倍率性能。当x=0.05时,Li_3Mg_(2x)V_(2-2x)(PO_4)_3/C表现出更好的性能,首次充放电容量为146/128 mA·h/g,在5C电流强度下放电容量约为115 mA·h/g;而当x=0时,两者分别为142/118 mA·h/g和90 mA·h/g。表明适量的Mg掺杂能提高磷酸钒锂的电化学性能。合成的MgNH_4PO_4/MgHPO_4作为一种尝试性镁掺杂剂,能起到良好的掺杂效果。     

双碳源制备磷酸钒锂及其电化学性能

以葡萄糖为主碳源,抗坏血酸(AA)为辅助碳源,采用固相法合成了倍率性能优良的碳包覆磷酸钒锂(LVP/C-AA)复合正极材料。通过X射线衍射(XRD)仪、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、拉曼光谱(Raman)、恒电流充放电测试、循环伏安(CV)和交流阻抗(EIS)测试表征了材料的物相、形貌、结构和电化学性能。结果表明,添加少量的抗坏血酸为辅助碳源对Li_3V_2(PO_4)_3晶体结构没有明显的影响,但能明显提高Li_3V_2(PO_4)的高倍率性能。LVP/C-AA在5 C时的首次放电比容量可达162.4 mAh·g~(-1),100次循环后容量保持率高达80.4%。     

负极材料LTO/G和LTO/Ag-G的合成及其电化学性能

采用溶剂热法制备锂离子电池负极材料Li_4Ti_5O_(12)/graphene(LTO/G)、Li_4Ti_5O_(12)/Ag-graphene(LTO/Ag-G)。通过X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、透射电子显微镜(TEM)和电池测试系统对合成的样品进行结构、形貌及电化学性能表征。结果表明:Ag纳米粒子(20~50 nm)均匀分布在石墨烯表面,在石墨烯和银微粒的协同作用下,LTO/Ag-G复合材料具有优良的电化学性能。该材料在0.2C和1C倍率下首次放电比容量为205.3 mA·h/g和179.3 mA·h/g;在1C倍率下,循环40次后放电比容量仍为149.6 mA·h/g。因此,LTO/Ag-G复合材料具有较好的倍率性能和循环性能,是一种理想的锂离子动力电池负极材料。     

锂离子电池LiLa_(0.02)Mn_(1.98)O_4正极材料的合成及电化学性能EI北大核心CSCD

采用液相无焰燃烧法制备单晶多面体LiLa_(0.02)Mn_(1.98)O_4材料,通过X射线衍射(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)和透射电子显微镜(TEM)等表征手段对材料的结构和形貌进行分析,并通过恒电流充放电、循环伏安(CV)、交流阻抗(EIS)等测试分析材料的电化学性能。结果表明:掺杂La^(3+)没有改变LiMn_(2)O_(4)的尖晶石结构。在25℃、1C和5C倍率条件下,LiLa_(0.02)Mn_(1.98)O_4初始放电比容量分别为112.7和94.5mA·h/g,循环500次后,LiLa_(0.02)Mn_(1.98)O_4的容量保持率为64.42%和81.45%,而LiMn_(2)O_(4)样品的容量保持率分别为53.69%和56.9%;特别是在10C高倍率下,LiMn_(2)O_(4)样品的初始放电比容量仅有44.7mA·h/g,同样条件下,LiLa_(0.02)Mn_(1.98)O_4首次放电比容量达73.5mA·h/g,循环500次后,容量保持率为81.09%。CV和EIS测试发现,掺杂后的材料有较好的循环可逆性,较大的锂离子扩散系数1.04×10^(-16)cm^(2)/s,对循环2000次后的极片进行分析,材料的晶体结构和颗粒形貌基本没有变化,适量的La掺杂能够稳定材料的晶体结构,有效抑制Jahn-Teller,提高材料的循环性能。     

锰掺杂对锂离子电池正极材料Li3V2（PO4）3/C性能的影响（英文）

采用溶胶-凝胶法合成Li3V2-2/3xMnx(PO4)3(0≤x≤0.12)。采用XRD、SEM、XPS、恒流充放电和电化学阻抗谱(EIS)研究Mn掺杂对Li3V2(PO4)3/C结构和电化学性能的影响。XRD研究表明:掺杂少量的Mn2+不会影响材料的结构,所有样品均具有单一相态的单斜结构(P21/n空间群)。XPS分析表明:在Li3V1.94Mn0.09(PO4)3/C中,V和Mn的化合价分别为+3和+2,原料中的柠檬酸在煅烧过程中分解成C而残留在Li3V1.94Mn0.09(PO4)3/C中。电化学测试表明:掺杂Mn改善了电极材料的循环性能和倍率性能,正极材料Li3V1.94Mn0.09(PO4)3/C表现出最好的循环稳定性和倍率性能。在40mA/g的放电电流密度下,循环100次后,Li3V1.94Mn0.09(PO4)3/C的放电容量从158.8mA·h/g衰减到120.5mA·h/g,容量保持率为75.9%,而未掺杂样品的放电容量从164.2mA·h/g衰减到72.6mA·h/g,容量保持率为44.2%。当放电电流密度增加到1C时,Li3V1.94Mn0.09(PO4)3/C的初始放电容量仍能达到146.4mA·h/g,循环100次后,放电容量保持为107.5mA·h/g。EIS测试表明,掺杂适量的Mn2+减小了电荷转移阻抗,这有利于Li+的脱嵌。     

高压实密度LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2正极材料的制备及性能

将Ni_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)(OH)_2前驱体、碳酸锂与H_3BO_3按一定配比高效混合,采用固相烧结法制备高压实密度LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2粉体正极材料,探讨H_3BO_3添加量对正极材料物理性能、极片压实密度及电化学性能的影响。使用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)表征材料的物理性能,将正极材料制作成软包装全电池,并对其电化学性能进行测试。结果表明:H_3BO_3具有助熔作用;能增加一次粉体正极材料颗粒的粒径,并提高颗粒致密度,对正极材料的晶体结构没有影响,但对正极材料粒径、pH、比表面积及振实密度等产生影响。将H_3BO_3添加量为0.6%(质量分数)时制备的LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2正极材料制成正极片后,其极限压实密度最高达到3.9 g/cm~3;与采用常规LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2正极材料制成的正极片(压实密度≤3.5 g/cm~3)相比,其体积能量密度提高约11.4%;0.5C首次放电比容量为153.64(mA·h)/g,1C循环首次放电比容量为152.22(mA.h)/g,100次循环容量保持率为96.99%,其综合电化学性能优于常规LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2正极材料的。     

溶胶-凝胶法制备xLiFePO_4·yLi_3V_2(PO_4)_3/C复合正极材料及其电化学性能研究（英文）

采用溶胶-凝胶法制备出电化学性能优异的xLiFePO_4·yLi_3V_2(PO_4)_3/C复合正极材料。研究了复合比例对材料的组成、微观结构和电化学性能的影响。结果表明,当LiFePO_4和Li_3V_2(PO_4)_3的摩尔比为7:1,所得复合材料的颗粒尺寸在40~80nm之间,颗粒表面均匀地覆盖了一层无定形碳。在0.1C倍率下的首次放电容量为129.7mAh/g,充放电效率为96.0%;在1C、2C和5C倍率下,该材料的首次放电容量分别为104.6,89.3,71.6mAh/g,30次循环后的容量保持率为99.9%、95.1%和98.6%,表现出了良好的电化学稳定性。     

煅烧温度对溶胶-凝胶法制备的Li_2FeSiO_4/C正极材料性能的影响

采用溶胶-凝胶法合成锂离子电池正极材料Li_2FeSiO_4/C,研究煅烧温度对材料结构和电化学性能的影响。通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、电化学阻抗测试(EIS)和充放电测试等方法对不同煅烧温度下合成的Li_2FeSiO_4/C材料的结构、表观形貌及电化学性能进行表征。结果表明:在650℃下合成的Li_2FeSiO_4/C具有良好的电化学性能,0.1C倍率下的首次放电比容量达到159.1(m A·h)/g,50次循环后容量保持率高达92.1%。     

Ni2+掺杂对Li3V2（PO4）3电化学性能的影响

采用X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)和电化学方法,研究Ni2+掺杂对正极材料Li3V2(PO4)3的结构、形貌和电化学性能的影响。结果表明:掺杂适量的Ni2+不会改变Li3V2(PO4)3的单斜晶系结构,但可提高材料的电导率,抑制电池在充放电过程的极化。在室温下,Li3(Ni0.05V0.95)2(PO4)3以0.1C倍率放电的初始比容量为115mA.h/g,放电倍率从0.1C增加到0.4C循环60次后,比容量衰减率仅为2.7%,而未掺杂原样Li3V2(PO4)3的初始比容量为129 mA.h/g,60次循环后比容量衰减率约为30.3%;当放电倍率增至1C时,80次循环后,Li3(Ni0.05V0.95)2(PO4)3比容量为99.8 mA.h/g,而原样的比容量为84.1 mA.h/g;当放电倍率增至5C时,循环120次后,Li3(Ni0.05V0.95)2(PO4)3比容量为67.7 mA.h/g,而原样的比容量降为0。循环伏安和交流阻抗测试表明,Li3(Ni0.05V0.95)2(PO4)3的可逆性明显优于Li3V2(PO4)3的可逆性。     

不同有机-水混合溶剂的Li3V2（PO4）3/C合成及其性能

以有机-水为混合溶剂,采用溶胶-凝胶法制备锂离子电池正极材料Li3V2(PO4)3/C。通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、恒流充放电以及循环伏安(CV)测试等方法,研究产物的结构形貌及电化学性能。结果表明:溶剂对材料的晶型结构没有影响,对颗粒的形貌影响较大;以1,2-丙二醇-水为溶剂的样品呈薄片状和针状;在3.0～4.5 V电压范围内,Li3V2(PO4)3/C的0.1C首次放电比容量为132.89 mA.h/g,10C首次放电比容量达125.42 mA.h/g,循环700周后容量保持率为95.79%,具有良好的倍率性能与循环性能;而在3.0～4.8 V电压范围内倍率性能较差。     

Reorganizing electronic structure of Li_3V_2(PO_4)_3 using polyanion(BO_3)~(3-):towards better electrochemical performances

Doping modification of electrode materials is a sought-after strategy to improve their electrochemical performance in the secondary batteries field. Herein,polyanion(BO_3)~(3-)-doped Li_3V_2(PO_4)_3 cathode materials were successfully synthesized via a wet coordination method. The effects of(BO_3)~(3-) doping content on crystal structure, morphology and electrochemical performance were explored by X-ray diffraction(XRD), scanning electron microscopy(SEM), cyclic voltammetry(CV) and electrochemical impedance spectroscopy(EIS). All the asprepared samples have the same monoclinic structure;among them, Li_3V_2(PO_4)_(2.75)(BO_3)_(0.15) sample has relatively uniform and optimized particle size. In addition, this sample has the highest discharge capacity and the best cycling stability, with an initial discharge capacity of 120.4mAh·g~(-1), and after 30 cycles at a rate of 0.1C, the discharge capacity still remains 119.3 mAh·g~(-1). It is confirmed that moderate polyanion(BO_3)~(3-) doping can rearrange the electronic structure of the bulk Li_3V_2(PO_4)_3,lower the charge transfer resistance and further improve the electrochemical behaviors.     

废旧锂离子电池中Li, Fe和V的回收及xLiFePO4-yLi3V2(PO4)3的制备

由于LiFePO_4和Li_3V_2(PO_4)_3材料的特征相近,制备方法类似,提供了一种从废旧LiFePO_4和Li_3V_2(PO_4)_3混合电池中回收Li、Fe和V,再制备xLiFePO_4-yLi_3V_2(PO_4)_3的方法。在空气气氛中600℃热处理1h后,去除粘结剂PVDF使活性物质与集流体分离。调节Li、Fe、V和P摩尔比,球磨、锻烧,配制不同比例的xLiFePO_4-yLi_3V_2(PO_4)_3(x:y=5:1,7:1,9:1)复合电极材料。表征了其形貌、结构和电化学性能,结果表明,回收制备的复合材料将同时具备LiFePO_4和Li_3V_2(PO_4)_3两种材料的电化学性能,能显著改善LiFePO_4的倍率性能。     

锂离子电池正极材料LiMnBO_3/C的合成及其电化学性能

以LiOH·H_2O、Mn(CH_3COO)_2·4H_2O和H_3BO_3为原料,聚乙二醇6000(PEG-6000)为碳源,采用喷雾干燥法合成LiMnBO_3和LiMnBO_3/C正极材料。XRD测试表明,两种样品均为单一的六方晶体结构LiMnBO_3(h-LiMnBO_3);电化学测试表明,在电压范围1.0~4.8 V内,LiMnBO_3在0.5C倍率下的首次放电比容量为63.28mA·h/g,而LiMnBO_3/C的首次放电比容量高达135.21mA·h/g;循环50次后,两者比容量分别为31.15mA·h/g和109.69mA·h/g。碳源的加入有效地提升了LiMnBO_3的电化学性能。     

纳米CuO表面包覆对Li_(1.13)[Ni_(0.5)Mn_(0.5)]_(0.87)O_2正极材料电化学性能的影响

为了提高球形Li_(1.13)[Ni_(0.5)Mn_(0.5)]_(0.87)O_2正极材料的电化学性能,通过非均匀成核法在材料颗粒表面包覆一层纳米CuO;采用XRD、SEM、TEM和充放电测试仪对所包覆材料进行测试与表征。结果表明:适量的CuO包覆可有效地提高Li_(1.13)[Ni_(0.5)Mn_(0.5)]_(0.87)O_2正极材料的电化学性能;当CuO包覆量为2%(质量分数)时,材料的电化学性能最佳。在0.1C、2.0~4.6 V充放电条件下,其首次放电容量为213.7 m A·h/g,首次库仑效率可达86.9%。此外,该材料在0.5C倍率下循环100次后其放电比容量仍为169.5 mA·h/g,容量保持率为79.3%;而未经包覆的Li_(1.13)[Ni_(0.5)Mn_(0.5)]_(0.87)O_2在相同循环条件下,容量保持率仅为65.5%。     

LiFePO4包覆LiCoO2的结构及性能

采用固相法在锂离子电池正极材料LiCoO2表面包覆一层LiFePO4;研究了LiFePO4包覆量对材料性能的影响;采用X射线衍射仪和扫描电镜分析样品的晶体结构和表面形貌.研究结果表明:样品具备LiCoO2的α-NaFeO2型层状结构,但随着包覆量的增加,XRD衍射谱显示样品存在多种杂相;合成的样品电化学性能良好,当LiFePO4的包覆量为1%时,在室温下以0.1C倍率充放电,首次放电比容量达145.9 mA·h/g,纯相LiCoO2放电比容量为146.2 mA·h/g.样品采用1C倍率放电时,首次放电比容量达138.9 mA·h/g,循环性能较好,经过20次循环放电比容量仅衰减4.97%.     

Li_(0.97)Al_(0.01)FePO_4正极材料性能研究

选用廉价易得的Al(OH)_3为掺杂铝源,制备掺杂量为x=0.01(计量数)的Li_0.97Al_0.01FePO_4和纯LiFePO_4正极材料,并对其进行XRD、SEM分析和电化学性能测试.经过与LiFePO_4标准谱图对照,Li_0.97Al_0.01FePO_4样品的主要晶相为橄榄石结构的磷酸亚铁锂.在室温,0.1 C倍率恒电流充放电条件下,Li_0.97Al_0.01FePO_4的首次放电比容量为134.0 mAh·g~(-1),且放电容量在前15次循环中非常平稳,后略有减少.第20次循环放电比容量达到129.21 mAh·g~(-1),与未掺杂LiFePO_4材料相比,表现出更高的比容量和优良的循环性能.     

碳化钙骨架碳负极材料的制备及电化学性能

以碳化钙为原料、新鲜氯气为刻蚀剂,在400～700℃范围内制备碳化钙骨架碳作为锂离子电池新型负极材料.用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、氮气吸附实验、恒流充放电、交流阻抗(EIS)等对碳化钙骨架负极材料进行表征及电化学性能测试,并探讨制备温度对碳化钙骨架碳结构和电化学性能的影响.结果表明:所有温度下制备的碳化钙骨架碳均为无定形碳材料,但随着制备温度的升高,材料出现部分石墨化倾向;600℃制备的碳化钙骨架碳具有良好的电化学性能,在0.1 C充放电时,首次放电比容量为890.9 mA·h/g,可逆容量为335.4mA·h/g,循环30次后的可逆容量为266.8 mA·h/g.     

Co掺杂LiFePO4/C的共沉淀——微波合成及电化学性能

采用共沉淀-微波法制备了Co掺杂的锂离子电池正极材料LiFe1-xCoxPO4/C(x=0.00、0.01、0.03、0.05、0.07、0.09).研究了微波时间、柠檬酸量、掺Co量等因素对材料结构、形貌和电性能的影响.XRD、SEM和电化学测试表明:该方法制备的样品为橄榄石型非晶结构,粒径尺寸为0.5～5 μm,颗粒分布比较均匀.微波15 min、柠檬酸量为20wt％时,LiFePO4/C电化学性能最优,0.1C倍率放电可达124 mA·h/g,第20次循环的比容量为117mA·h/g.掺杂Co在很大程度上可以提高LiFePO4/C的电化学性能,当Co含量为5wt％时,LiFe0.95Co0.05PO4/C的比容量为最大值,0.1C倍率放电可达136 mA·h/g,第20次循环的比容量为125 mA· h/g,容量保持率为91.9％.     

锂离子电池复合正极材料Li_(1+x)(Mn_(0.6)Ni_(0.2)Co_(0.2))_(1-x)O_2(0≤x≤0.3)中锂含量对电化学性能的影响（英文）

为了确定具有固定比例的富锂锰基(Mn:Ni:Co=0.6:0.2:0.2)正极材料中的最优锂含量,制备了Li_(1+x)(Mn_(0.6)Ni_(0.2)Co_(0.2))_(1-x)O_2(x=0,0.1,0.2,0.3)复合物正极材料。XRD测试表明,富锂锰基复合材料具有典型的空间R3m和C2/m层状复合结构。SEM观察表明,颗粒粒度在0.4~1.1之间,并且粒度随锂含量的增加而增大。Li_(1.2)(Mn_(0.6)-Ni_(0.2)Co_(0.2))_(0.8)O_2具有较好的首次放电容量,在电流密度为20 mA/g,电压为2.0~4.8 V下,其首次放电容量为275.7 mA·h/g。然而Li_(1.1)(Mn_(0.6)Ni_(0.2)Co_(0.2))_(0.9)O_2表现出较好的循环性能,在0.2C、50次循环后,容量保持率为93.8%,在反应动力学中具有较好的锂离子脱嵌能力。