钴掺杂对Li1.2Mn0.6Ni0.2O2电化学性能的影响

利用共沉淀法制备了锂离子电池正极材料Li1.2Mn0.6Ni0.2O2和Li1.2Mn0.588Ni0.196Co0.016O2,并利用XRD、SEM和充放电测试对其晶体结构、形貌和电化学性能进行了表征.XRD结果表明:掺杂钴材料后,材料的层状结构保持完整,阳离子混排程度降低.电化学性能测试结果表明:掺钴材料的首次充放电效率和倍率放电性能明显优于Li1.2Mn0.6Ni0.2O2,且表现出较优的循环性能,其1、2、5C放电比容量分别为230.3、215.6、155.6 mA·h/g,1 C下循环50次的容量保持率为90.9％.     

溶胶-碳热法制备LiM_xFe_(1-x)PO_4/C〔M=Mg,Ni;x=0.06〕及其电化学性能研究

采用溶胶-碳热法制备Li MxFe1-xPO4/C〔M=Mg,Ni;x=0,0.06〕复合正极材料,通过XRD、SEM、恒流充放电和循环伏安等测试方法研究了Mg和Ni掺杂对材料结构,形貌和电化学性能的影响。结果表明:Mg和Ni的适量掺杂并未改变材料的结构和形貌,但材料的充放电性能、循环稳定性和可逆性明显提升。Li Ni0.06Fe0.94PO4/C的比容量、容量保持率均优于Li Mg0.06Fe0.94PO4/C。     

Li_(1.02)Mn_(1.92)Al_(0.02)Cr_(0.02)Mg_(0.02)O_(4-x)F_x尖晶石正极材料的研究

采用溶胶-凝胶法合成了复合离子掺杂的尖晶石型锰酸锂Li1.02Mn1.92Al0.02Cr0.02Mg0.02O4-xFx(x=0,0.06)正极材料,并用XRD、CV、EIS和充放电测试等研究了其结构和电化学性能。结果表明,F与金属离子(Li、Al、Cr、Mg)的复合掺杂不仅提高了材料的比容量,还增加了尖晶石结构的稳定性,改善了材料的循环性能和可逆性能;充放电测试结果表明,Li1.02Mn1.92Al0.02Cr0.02Mg0.02O3.94F0.06具有优越的循环性能,常温下,以1/3C充放电的首次放电容量及50个循环后的容量保持率分别为117.9 mAh/g,96.9%。     

锂钒氧化物的合成及电化学性能的表征

在480℃、580℃和680℃下,分别烧结LiOH·H2O和NH4VO3的均匀混合物制得3种Li1.4V3O8样品。采用XRD、FTIR、循环伏安和充放电实验测试样品的结构和电化学性能之间的关系。XRD和FTIR的分析结果表明,合成的样品具有典型的Li1 xV3O8结构。充放电和循环伏安实验表明,480℃的样品可以达到500mA·h/g以上的高比容量,有一定的可充性。     

溶胶-凝胶-微波法制备阴阳离子同时掺杂型LiAl_xMn_(2-x)O_yF_z

以LiNO3、Al(NO3)3·9H2O、LiF和MnNO3为原料,通过控制n(Li)/n(Mn)和Al、F掺杂量,溶胶-凝胶-微波法在750℃下合成阴阳离子复合掺杂型Li1.00Al0.05Mn1.95O3.95F0.05电极材料。XRD实验证明Li1.00Al0.05Mn1.95O3.95F0.05为纯尖晶石结构。掺杂适量的Al可以改善材料的循环性能,掺杂氟不但可以不降低材料的初始比容量而且可以显著降低材料在高温使用时的容量损失。Li1.00Al0.05Mn1.95O3.95F0.05在室温条件下的首次放电比容量达到115mAh/g,循环50次后放电比容量仍保持在109mAh/g,即使在55°C的高温,50次的总容量损失率也仅有10.1%。     

Mg2+、Zr4+离子掺杂对Li4Ti5O12电化学性能的影响

以固相反应法合成了尖晶石型Li4Ti5O12电极材料,进行了金属离子掺杂以提高其导电性及综合性能,以适应用于大电流充放电的目的。采用XRD、室温恒流充放电循环、交流阻抗和循环伏安等测试手段,考察了A位掺杂Mg(Li4-xMgxTi5O12,x=0.15),B位掺杂Zr(Li4ZrxTi5-xO12,x=0.15)对Li4Ti5O12结构和电化学性能的影响。结果表明:掺杂少量的Mg2+、Zr4+未引起材料结构的变化,明显降低了Li4Ti5O12电荷转移阻抗,使导电性得到有效提高。0.1 C放电倍率下放电,未掺杂及掺杂Mg2+、Zr4+的Li4Ti5O12首次放电容量分别为159.8、144.9、161.2mAh/g,循环40次后,容量分别保持为113.8、130.6、133.6 mAh/g。与未掺杂的Li4Ti5O12相比,掺杂后的电极材料极化减小、循环容量及稳定性提高。     

Cu掺杂对锂离子电池正极材料Li[NiCoMn]_(1/3)O_2的影响

采用共沉淀法合成锂离子电池正极材料Li[(NiCoMn)1-xCux]1/3O2(x=0、0.01和0.02),通过X射线衍射、恒流充放电和循环伏安测试手段,考察了不同掺Cu量对所合成材料的结构和电化学性能的影响。结果表明,Li[(NiCoMn)0.99Cu0.01]1/3O2与未掺杂的XRD图谱相似,过多掺杂导致杂质相CoCu2O3生成;所有样品中,Li[(NiCoMn)0.99Cu0.01]1/3O2具有最优的容量保持率和可逆性。     

Mg掺杂对Li4Ti5O12电化学性能的影响

采用高温固相法合成尖晶石型Li4Ti5O12电极材料,研究了镁掺杂对其电化学性能的影响。通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)手段对材料进行表征,恒电流充放电考察了掺杂产物的电化学性能。Li4-xMgxTi5O12(x=0.1)具有良好的电化学性能和粒度分布,在0.2 C,1 C,3 C,5 C倍率下充放电时,首次充电比容量依次为164.2,158.6,150.8,144.5 mAh/g。结果表明掺杂镁的Li4Ti5O12,其高倍率得到了改善。     

V掺杂Li2FeSiO4正极材料的制备与电化学性能

采用固相法制备了V掺杂的锂离子正极材料Li2Fe Si(1–x)VxO4(其中x=0,0.05,0.10,0.15)。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜、粒度分析、恒流充放电测试及交流阻抗谱测试等方法研究制备样品的结构、形貌及电化学性能。结果表明:掺杂后样品的衍射主峰与Li2Fe Si O4的XRD谱一致,样品的一次粒径分布在200~500 nm之间,颗粒分散较为均匀,掺杂后样品的粒度分布更为一致。电学性能测试显示:x=0.10时,样品表现出较好的电学性能。在0.1C下放电,Li2Fe Si0.90V0.10O4的首次放电容量为163 m A·h/g,与Li2Fe Si O4相比容量增加了66.2%,循环30次后的容量仍保持在127m A·h/g,具有良好的循环性能。     

硫掺杂纳米Li2FeSiO4/C制备与电化学性能

采用固相反应法制备了 Li2FeSiO4-xSx/C (x=0,0.01,0.02,0.03)纳米正极材料。通过 X 射线 衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、能量色散光谱仪（EDS）、X 射线光电子能谱（XPS）、拉 曼光谱（Raman）、红外吸收光谱（FTIR）及恒流充放电测试研究了材料的微观形貌、晶体结构和 电化学性能。结果表明，Li2FeSiO3.98S0.02/C 形貌呈纳米球状，平均粒径为45.38nm，纳米尺寸的粒径有利于缩短Li+的扩散途径；碳包覆抑制纳米晶粒的生长，可以增强材料的导电性；硫掺杂能扩大材料的隧道间距，加快了Li+的迁移速率。Li2FeSiO3.98S0.02/C 表现出较高的充放电比容量、优异的倍率性能以及循环稳定性，在 0.1C 下首次放电比容量高达 180.1mAhg -1，在 10C 下放电比容量为 85mAhg-1,1C 下循环 100 次后的容量保持率为 91.3%。     

阴阳离子复合掺杂型Li_(1+x)Mn_(2-x)O_(4-y)F_y的合成机理研究

以LiNO3、LiF和醋酸锰为原料,采用柠檬酸络合法,通过控制原材料配比,在750℃下,制备出尖晶石型系列Li1+xMn2-xO4-yFy电极材料。运用等离子体发射光谱法和电位分析法相结合的分析手段测定材料的实际组成,通过分析试样的IR和XRD谱图参数、氟和锂掺杂量与锰的平均氧化数以及材料晶胞常数的变化关系,研究了氟的掺杂取代机理,并得出掺杂的氟取代λMnO2骨架中氧的结论;结合合成材料前驱体的TGA DTA谱图,阐述了Li1+xMn2-xO4-yFy的形成过程。     

Co掺杂尖晶石型LiMn_2O_4正极材料研究进展

尖晶石型LiMn_2O_4具有资源广、电压高、成本低、无污染、安全等优点,是具有良好发展前景的锂离子电池正极材料之一。由于在使用过程中Jahn-Teller效应、锰的溶解等引起其结构塌陷,制约了材料的应用,掺杂可以有效稳定LiMn_2O_4材料的结构、抑制容量衰减等,提高循环稳定性能。综述了Co掺杂尖晶石型LiMn_2O_4正极材料的研究进展,展望了Co掺杂尖晶石型LiMn_2O_4材料的发展前景。     

层状锂离子正极材料Li_(1+x)(Co_(0.2)Ni_(0.4)Mn_(0.4))O_2的结构和电化学性能的研究

采用溶胶凝胶法,用柠檬酸作为鳌合剂,在不同的温度下合成制备均一的层状锂离子正极材料Li(Co0.2Ni0.4Mn0.4)O2。XRD、SEM实验数据表明,在较低温度700°C下便可制得层状Li1+x(Co0.2Ni0.4Mn0.4)O2,并具有均一的颗粒形貌,颗粒大小为300 nm左右。XPS显示其正极材料中的Co、Ni、Mn的化学价态分别为+3,+2,+4,均为它们的稳定价态。700°C下合成的材料在20mA/g,2.9~4.6 V电压范围内,首次放电比容量为210.2 mAh/g,50周后放电比容量仍高达185.3 mAh/g,容量损失为11.84%。     

钇掺杂钛酸锂/石墨烯纳米复合材料的合成与电化学性能

以氧化石墨烯（GO）为基底，钛酸四丁酯、一水合氢氧化锂、六水合硝酸钇为原料，十六烷基三甲基溴化铵为表面活性剂，采用溶剂热法合成前驱体，在N2气氛保护下高温煅烧合成了钇掺杂钛酸锂/氧化石墨烯纳米复合材料。采用SEM、XRD、EDS、Raman对复合材料进行了形貌、结构和成分表征。将复合材料用作锂离子电池负极材料，采用循环伏安法、恒流充放电循环法研究了其电化学性能。结果表明，片状钛酸锂包覆在氧化石墨烯片上形成了钇掺杂钛酸锂/氧化石墨烯纳米复合材料。在100 mA/g的电流密度下，钇掺杂量为8%（以钛酸锂的物质的量为基准，下同）的纳米复合材料的首次放电比容量为145.5mA·h/g，经过100圈充放电循环后容量衰减几乎为0，经过200圈循环后容量衰减1.59%，经过300圈循环后容量衰减3.24%，与目前容量保持率只有80%左右的石墨负极相比有明显的改进。钇元素的掺杂和钛酸锂包覆氧化石墨烯形式的复合材料可以减小钛酸锂电极在充放电循环中的极化程度，从而改善了材料的循环性能。     

掺杂型尖晶石Li_(1.05)Mg_xMn_(2-x)O_4的合成及性能研究

采用高温固相法制备了尖晶石正极材料L iMxMn2-xO4(X=0.04,0.06,0.08,0.10),并用XRD、SEM、ICP-AES、充放电测试等手段研究了其组成、结构、表观形貌和电化学性能。结果表明:该法制备的尖晶石正极材料L iMxMn2-xO4为单一尖晶石结构,粒径分布均匀,其比容量和循环性能较未掺杂尖晶石L iMn2O4有显著的提高。     

微米级锂离子电池正极材料LiCe0.02Mn1.98O4的制备

采用溶胶-凝胶法制备微米级锂离子电池正极材料LiCe0.02Mn1.98O4,并用扫描电子显微镜(SEM)、能谱、X衍射、红外光谱等表征手段进行分析,结果表明已成功制得微米级锂离子电池正极材料LiCe0.02Mn1.98O4。     

低共熔混合锂盐合成Co和Al共掺杂的LiNiO2

在空气中,采用低共熔混合物L iNO3-L iOH为锂盐,制备了Co和A l共掺杂锂离子电池正极材料L iN i0.8Co0.15A l0.05O2。XRD分析表明,制得的正极材料具有完整的层状结构。电性能测试表明:在0.5 mA/cm2的放电电流密度和2.7—4.2 V的电压范围内,L iN i0.8Co0.15A l0.05O2首次放电比容量达147.6 mA.h/g,库仑效率达84.3%,第20次的放电比容量为133.8 mA.h/g。该合成新工艺,能制备出电化学性能良好的Co和A l共掺杂的L iN iO2正极材料。     

添加Li_2O的CaO-B_2O_3-SiO_2系微晶玻璃的性能研究

以Li_2O为烧结助剂,采用DTA、XRD、SEM等分析手段研究了添加1.0～2.5 wt%Li_2O对CaO-B_2O_3-SiO_2(CBS)系微晶玻璃性能的影响.结果表明:Li_2O降低了CBS系微晶玻璃的玻璃转变温度和析晶温度.未添加Li_2O的试样在930 ℃烧结,而添加Li_2O的试样可以在820 ℃以下烧结,Li_2O显著降低了试样的烧结温度.当Li_2O添加量为1.0wt%时,试样可以在760～820 ℃范围内烧结,800 ℃烧结试样介电常数为5.71,介电损耗为0.0024(测试频率为10 MHz).