尖晶石锰酸锂制备及其电化学性能的研究

锰酸锂被认为是取代商品锂离子电池正极材料LiCoO2的候选材料,以二氧化锰、碳酸锂为原料,在空气气氛下进行烧结,控制烧结温度和时间,制备锂离子电池正极材料锰酸锂。用X射线衍射仪、电子扫描电镜对产物的结构特征、微观表面形貌和恒流充放电性能进行了表征。结果表明:所制得的正极材料为尖晶石型锰酸锂,结晶度高、无杂质相、材料颗粒的粒径均匀,首次充放电比容量为117.3 mAh/g(0.2C,3.3～4.4V);50次循环后,放电比容量为107.9 mAh/g,不可逆容量损失为9.4 mAh/g,比容量保持率为92.0%,得到了很好的综合电化学性能。     

碳含量对磷酸钒锂正极材料的影响

研究碳含量对Li3V2(PO4)3正极材料的晶型结构、晶格参数、密度、颗粒平均粒度等性质的影响。发现无定型的碳不会影响Li3V2(PO4)3正极材料的晶型结构和晶格参数,但对材料颗粒大小和密度等有较大影响,随着碳含量的增加,材料的平均粒度和密度都呈变小趋势。将材料装配成CR2032扣式电池进行充放电循环性能测试表明,碳含量对材料的电化学性能有较大影响。进行小电流充放电循环时,随着碳含量的增加,材料的电化学性能逐渐提升,碳含量为10%时到达最佳;高倍率放电时则要求材料具有更高的碳含量。     

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%。     

电解二氧化锰预处理对制备锰酸锂性能的影响

分别采用酸洗、预烧、浸渍掺铬的方式对电解二氧化锰(EMD)进行预处理,研究EMD预处理对制备锰酸锂性能的影响.采用XRD、ICP等手段对预处理的EMD及制备的锰酸锂进行表征,并通过Li/LiMn2O4电池的充放电测试对其电化学性能进行评估.结果表明,酸洗后EMD中的钠、硫等无机杂质含量显著降低;预烧能够有效去除EMD吸附的水分和有机杂质,扩大孔径,增多反应活性位点;对EMD进行浸渍掺铬的预处理,能够得到更加均质的掺铬锰酸锂材料LiCr0.05M1.95O4,并表现出较好的结构稳定性及容量保持率.     

电解二氧化锰预处理对制备锰酸锂性能的影响(英文)

分别采用酸洗、预烧、浸渍掺铬的方式对电解二氧化锰(EMD)进行预处理,研究EMD预处理对制备锰酸锂性能的影响。采用XRD、ICP等手段对预处理的EMD及制备的锰酸锂进行表征,并通过Li/LiMn2O4电池的充放电测试对其电化学性能进行评估。结果表明,酸洗后EMD中的钠、硫等无机杂质含量显著降低;预烧能够有效去除EMD吸附的水分和有机杂质,扩大孔径,增多反应活性位点;对EMD进行浸渍掺铬的预处理,能够得到更加均质的掺铬锰酸锂材料LiCr0.05Mn1.95O4,并表现出较好的结构稳定性及容量保持率。     

微波法一步合成锂离子电池正极材料Li_3V_2(PO_4)_3的研究(英文)

以NH4H2PO4、Li2CO3和V2O5为原料,采用微波法快速合成了锂离子电池正极材料Li3V2(PO4)3。考察了微波功率、加热时间及产品中的理论碳含量对材料物理及电化学性能的影响。添加的乙炔黑具有还原剂、微波吸收体及导电剂的多重作用。XRD测试表明采用该法可以获得单相的Li3V2(PO4)3。电化学测试表明含2%C的Li3V2(PO4)3具有较好的充放电性能,充放电电流密度为7mA·g-1时,首次放电比容量为115.7mAh·g-1,20次循环后容量保持率为87.5%。与传统方法相比,微波法具有工艺简单,效率高,经济性好的优点。     

LiFePO_4/PANI复合材料的制备及电化学性能

通过原位聚合法,制备一系列的导电聚合物(Polyaniline,PANI)的LiFePO4/PANI复合材料。单用傅里叶红外光谱(FTIR)和高分辨透射电镜(HRTEM)表征PANI与LiFePO4之间的相互作用以及PANI对LiFePO4的包覆状况。采用四探针、电化学阻抗谱及恒电流充放电测试复合材料的电导率及其电化学性能。结果表明:当PANI含量为6.75%(质量分数)时,能在LiFePO4的表面形成均匀的包覆层,试样具有最佳的电化学性能,电荷转移电阻较小,交换电流较大,C/12倍率下首次放电容量为151.97mA·h/g,并具有较好的循环性能及倍率性能。     

非水体系中钒酸锂/聚吡咯复合正极材料的制备及性能研究

采用乙醇作为介质,FeCl₃为氧化剂,对甲苯磺酸钠为掺杂剂,通过吡咯单体在钒酸锂表面的氧化聚合制备出了钒酸锂/聚吡咯(LiV₃O₈/PPy)复合材料。采用X-射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)对复合材料的结构与形貌进行表征。用恒流充放电测试、循环伏安(CV)和交流阻抗(EIS)等研究了聚吡咯包覆量对材料电化学性能的影响。结果表明：在钒酸锂表面均匀地包覆了一层厚度约10nm的聚吡咯,但并没有改变钒酸锂的晶型结构。当聚吡咯包覆量为6% 时,复合材料的电化学性能最好,在0.1C充放电倍率下,首次放电比容量为274mAh/g,循环100次后样品的放电比容量为239.4mAh/g,容量保持率为87.4%,而未包覆PPy的LiV₃O₈,其首次放电比容量为227.4mAh/g,循环100次后样品的放电比容量为160.1mAh/g,容量保持率仅为70.4%。LiV₃O₈/PPy复合正极材料的电化学性能得到了明显提高。     

化学沉淀法制备掺杂磷酸铁锂的结构和性能研究

用化学沉淀法制备了Mg^2＋、Al^3＋、Ti^4＋、V^5＋和Ni^2＋掺杂的磷酸铁锂，用恒电流充放电方法测量掺杂LiFePO4的充放电性能，用x射线衍射和里特沃尔特方法表征了掺杂LiFePO4的晶体结构。研究表明，少量金属离子掺杂能有效地提高LiFePO4的大电流放电性能，其中Li1-xTixFePO4、Li1-xVxFePO4和Li1-xNixFePO4以2C速率充放电时，放电比容量在120mAh／g以上，循环20次后容量保持率在80％以上。主要原因是掺杂金属离子以固溶体形式存在，并占据锂的位置，改变了晶体中原子间距离和位置，引起晶胞收缩和Li-O原子间平均距离增加，形成了有利于锂离子脱嵌的结构。     

锂离子电池极材料钽掺杂钛酸锂的制备及电化学性能

通过固相合成制备了钽掺杂材料Li4Ti4.95Ta0.05O12。通过XRD和SEM来表征Li4Ti4.95Ta0.05O12的结构和形貌。钽掺杂并没有改变本体材料的结构和形貌,而且显著提高了材料的循环性能和倍率性能。Li4Ti4.95Ta0.05O12在10C和30C倍率时的放电容量分别是116.1mA.h/g和91.0mA.h/g。Ta掺杂取代了Li4Ti5O12中的Ti的位置,产生了Ti4＋/Ti3＋混合价态,从而提高了钛酸锂的电导率。故具有优异的高倍率性能,是一种优异的锂离子电池负极材料。.     

化学沉淀法制备磷酸铁锂正极材料的研究进展

磷酸铁锂(LiFePO4)是一种非常有应用前景的锂离子电池正极材料,化学沉淀法是制备这种材料的理想方法。本文从不同的前驱体合成路线角度出发,针对金属离子掺杂和表面碳包覆这两种改性手段,对化学沉淀法制备LiFePO4正极材料国内外的研究进行综述,对当前研究过程中存在的问题和未来的研究方向进行了评论和展望,为LiFePO4正极材料的研究提供了参考。     

稀土镧掺杂LiFePO4正极材料的物理与电化学性能研究

利用固相法合成了镧离子掺杂的Li1-xLaxFePO4正极材料，采用XRD，SEM和充放电性能表征了材料的晶体结构、微观形貌和电化学性能。研究表明，少量La^3＋的掺杂未影响到LiFePO4的晶体结构，但显著改变了粉体的微观形貌，降低颗粒粒度至纳米级，改善了可逆容量和循环性能。得到的最佳配比正极材料Li0.99La0.01FePO4，在C／20的充放电速率下，其初始可逆放电容量达到理论容量的73％——123mAh/g，20次充放电循环后表现出良好的容量可循环性，容量没有衰减。引入稀土离子是提高磷酸铁锂新型锂离子正极材料电化学性能的有效方法。     

磷酸铁锂正极墨水配制及其电化学性能研究

磷酸铁锂(LiFePO₄, LFP)作为锂离子电池正极材料因其放电容量大、价格低廉和对环境无污染受到广泛关注。本研究旨在制备出适用于微电子打印机的性能优良的磷酸铁锂及相应复合材料正极墨水。通过配制不同浓度的磷酸铁锂墨水并制备成电极,研究最优浓度墨水制备成电极的电化学性能。研究表明,倍率为0.1 C时,打印浓度为10%的磷酸铁锂电极放电比容量高达142 mAh·g^-1,基于磷酸铁锂具有较差的导电性,选择加入少量还原氧化石墨烯提高其导电性。还原氧化石墨烯质量分数为0.6%时,磷酸铁锂和还原氧化石墨烯复合材料放电比容量达152.1 mAh·g^-1,库伦循环效率为99.2%,说明引入还原氧化石墨烯有利于提高材料整体性能。     

高导电性Ti3SiC2改性LiFePO4/C及其电化学性能

LiFePO4具有优良的综合电化学性能,然而它的高倍率性能较差。为了提高其导电性能,进而改善高倍率电化学性能,利用高导电性Ti3SiC2来改性LiFePO4。采用球磨法将Ti3SiC2与LiFePO4进行均匀混合,研究Ti3SiC2添加量对LiFePO4电化学性能的影响。当Ti3SiC2质量分数为4%时,电化学综合性能最好。1、2、5 C的放电容量分别为131.7、119.6、97.4 mAh·g?1,而不加Ti3SiC2试样在相应倍率的放电容量仅为120.8、101.9、64.0 mAh·g?1;恒电位阶跃测试表明添加4% Ti3SiC2使锂离子的扩散速率从8.5×10?11 cm2·s?1提高到8.2×10?10 cm2·s?1;交流阻抗和循环伏安测试还发现Ti3SiC2的加入降低了电荷转移电阻,提高了电极材料的可逆性,从而改善了充放电过程中的动力学限制,提高了高倍率下的放电容量     

新型锂蓄电池正极复合材料的制备和电化学性能研究

采用升华硫与多壁碳纳米管在一定条件下合成了一种新型纳米含硫复合材料。通过扫描电子显微镜（SEM）和BET比表面积等分析测试手段对复合材料的物理化学性能进行表征，利用循环伏安、交流阻抗和电池充放电对材料的电化学性能进行了测试。结果表明：此复合材料表现出了很好的电化学性能，其初始放电比容量达700mAh／g，在室温下经过60次循环之后电池放电比容量仍稳定在464mAh／g，容量保持率大于66％。     

前驱体预包覆合成磷酸铁锂正极材料

通过对原料二水磷酸铁的预包覆处理,合成碳包覆磷酸铁锂材料。采用了X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）等手段对合成的磷酸铁锂材料结构和微观形貌进行表征,同时考察了其电化学性能。结果表明,对磷酸铁进行碳预包覆能有效提高最终合成产物的电化学性能,在对磷酸铁原料进行1.34%碳含量的包覆后,以此为原料合成磷酸铁锂材料,得到的磷酸铁锂材料含碳量为2.38%时,10C放电容量达到120.7mAh/g。     

高电压正极材料LiMnPO4的研究进展

高电压正极材料LiMnPO4具有无毒、电压高、比容量高、循环性能和安全性能好等优点成为锂离子电池正极材料的研究热点之一,但是较低的电子导电率、本征电导率及较差的倍率性能限制了该材料的实际应用。近几年来,通过增强颗粒间电子导电性、提高颗粒内部的本征电导率和减小颗粒尺寸等,显著提升了LiMnPO4材料的电化学性能。本文介绍了LiMnPO4材料的结构和特点以及近年来国内外的合成和改性方法,包括高温固相法、溶胶-凝胶法、水热法、喷雾干燥法、表面包覆、掺杂和制备纳米尺寸材料等。揭示了目前LiMnPO4的研究现状和存在问题,并对今后的发展前景以及研究的重要方向进行了评述。     

锂钒氧系锂离子电池正极材料的研究进展

综述了钒氧系锂离子电池正极材料的研究进展。其中主要对钒氧化物中的V2O5、含锂源的钒氧化物LiV3O8、单变价的钒系氧化物LiNiVO4及双变价的钒系氧化物FeVO4的结构、制备方法、电化学性质等研究现状进行了综合阐述;重点介绍了双变价的钒系氧化物FeVO4的充放电机制及其改性研究的现状。     

一种新型的锂离子电池正极材料——LiFePO4

介绍了1种新型的锂离子电池正极活性材料LiFePO4并解释了材料的结构特征和电化学过程。LiFePO4具有较高的比容量和良好的循环稳定性等优良的电化学性能,但是目前还存在着制约容量释放的锂离子扩散系数小以及材料导电性能不太好等问题。在回顾该材料研究状态的基础上,说明了只要通过选取适当的制备工艺和进行合适的表面改性可以制备出具有优良电化学性能的LiFePO4粉体。这种粉体具有环境相容性、便宜以及资源丰富等诸多优点,是1种颇具潜力的锂离子电池正极替代材料。