锂离子电池正极材料Li_(1.2)Ni_(0.16)Co_(0.12)Mn_(0.52)O_2的溶胶-凝胶制备与电化学性能研究

以柠檬酸作为螯合剂,通过简单的溶胶-凝胶法制备了富锂层状氧化物Li1.2Ni0.16Co0.12Mn0.52O2纳米颗粒。X射线衍射(XRD)和透射电子显微镜(TEM)结果显示:尺寸在100~300 nm的产物具有良好的六方层状结构。作为锂离子电池正极活性物质,在0.1C电流密度和2.0~4.7 V电压区间,Li1.2Ni0.16Co0.12Mn0.52O2电极的初始放电比容量为245.9 mAh·g-1;在0.5C的电流密度下,经过60次循环容量保持率达到97.3%;同时在5C这样高的电流密度下,放电容量也能稳定在115.8 mAh·g-1。     

高库仑效率的锂离子电池负极材料炭包覆锂化钛酸锂

利用纳米TiO2颗粒和Li2CO3为原料,分别在不添加及添加中间相沥青的情况下通过固相反应制备出Li4Ti5O12及炭包覆的锂化钛酸锂Li4+x Ti5O12/C。Li4Ti5O12颗粒尺寸在0.5～3μm之间,而Li4+x Ti5O12/C颗粒尺寸比较均匀,在200～500 nm之间,且颗粒表面包覆了一层厚度约2 nm的炭层。充放电研究表明,Li4Ti5O12的可逆容量较低,而Li4+x Ti5O12/C则具有非常高的可逆容量、循环稳定性及容量保持率。同时,Li4+x Ti5O12/C可提供Li+补偿首次不可逆容量损失,导致首次库仑效率超过100%。Li4+x Ti5O12/C中预储锂量随碳源量的增加而增加,在碳源量5%条件下制得的Li4+x Ti5O12/C的首次脱锂容量超过嵌锂容量24.2 mAh·g-1。Li4+x Ti5O12/C有望消除锂离子全电池的首次不可逆容量损失并提高其容量。     

高库仑效率的锂离子电池负极材料炭包覆锂化钛酸锂

利用纳米TiO2颗粒和Li2CO3为原料,分别在不添加及添加中间相沥青的情况下通过固相反应制备出Li4Ti5O12及炭包覆的锂化钛酸锂Li4+x Ti5O12/C。Li4Ti5O12颗粒尺寸在0.5～3μm之间,而Li4+x Ti5O12/C颗粒尺寸比较均匀,在200～500 nm之间,且颗粒表面包覆了一层厚度约2 nm的炭层。充放电研究表明,Li4Ti5O12的可逆容量较低,而Li4+x Ti5O12/C则具有非常高的可逆容量、循环稳定性及容量保持率。同时,Li4+x Ti5O12/C可提供Li+补偿首次不可逆容量损失,导致首次库仑效率超过100%。Li4+x Ti5O12/C中预储锂量随碳源量的增加而增加,在碳源量5%条件下制得的Li4+x Ti5O12/C的首次脱锂容量超过嵌锂容量24.2 mAh·g-1。Li4+x Ti5O12/C有望消除锂离子全电池的首次不可逆容量损失并提高其容量。     

LiNio.5Mn1.5O4/Li4Ti5O12全电池的制备及电化学性能研究

以5V高电压LiNi0.5Mn1 5O4为正极材料,高安全性Li4Ti5O12为负极材料制备了LiNi0.5Mn1.5O4/Li4Ti5O12全电池,重点研究了正负极容量配比对电池电化学性能的影响.其中正极容量过量40％的电池具有最好的倍率和循环性能,在0.5 C电流下,P/N=1.4的电池的最高放电比容量为164.1 mAh·g-1,循环200次的容量保持率为88％;在2C电流下,P/N=1.4的电池的最高放电比容量为135.2 mAh·g-1,循环740次的容量保持率为91.1％.P/N=1.4的电池良好的倍率和循环性能与其内阻较小、电池极化较小等因素有关.     

锂离子电池负极材料Li4Ti4.9Ni0.1O12的制备及其电化学性能研究

以 Li2CO3、TiO2、Ni(CH3COO)2.4H2O为原料，采用固相法制备尖晶石型Li4Ti4.9Ni0.1O12锂离子负极材料。通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、恒流充放电测试以及交流阻抗等技术对材料进行结构、形貌及电化学性能测试。研究结果表明，制备出的Li4Ti4.9Ni0.1O12材料无杂质相，颗粒大小均匀，在0.5C下首次放电比容量为173.3mAh g-1，库伦效率为97.4%，50次循环后，材料放电比容量为163.4mAh g-1，容量保持率为94.3%。     

低温自蔓延燃烧合成Li1.2Fe0.2Mn0.6O2纳米颗粒及电化学性能

利用自蔓延燃烧在450℃低温下合成了Li1.2Fe0.2Mn0.6O2纳米颗粒(LFMO-450),借助XRD、SEM和TEM及恒流充放电测试研究了其晶体结构、微观形貌、超微结构和电化学性能.结果表明,样品LFMO-450具有良好的α-NaFeO2层状结构,为粒径分布于45～88 nm的纳米颗粒.恒流充放电测试结果表明,在室温及2.0～4.8 V充放电范围内,该样品在电流密度为0.1、0.2、0.5、1和2 C倍率时首次放电比容量分别为237.5、170.7、124.1、101.9和82.8 mA·h/g,表现出良好的倍率性能;在1 C倍率下,样品首次与循环60次后放电比容量分别为106.4和87.8 mA·h/g,容量保持率为82.5％,表现出良好的循环性能.     

锂离子电池Li2Fe1-xVxSiO4/C复合正极材料的合成、结构形貌和电化学性能

采用液相预处理和固相反应相结合的方法合成了聚阴离子型锂离子电池Li2Fe1-xVxSiO4/C（x=0,0.1,0.3,0.5）复合正极材料,采用XRD、SEM、EDX和电化学测试对材料进行了表征,研究了钒掺杂对材料结构、形貌和电化学性能的影响。结果表明所有样品均为正交晶系,属P21mn空间群,钒掺杂量x=0.1时样品晶格常数发生明显变化,晶胞呈c轴方向拉长的立方体,导致了材料的比容量和循环性能下降;所有样品均为纳米至亚微米尺寸颗粒,且随钒掺杂量的增加而增大,但x=0.5时样品的电化学性能最优。在常温和0.2C倍率下初始放电容量为124.3mAh/g,循环10次后容量无衰减,可逆放电容量仍高达126.2mAh/g,显示了良好的循环性能和应用前景。     

ZrO_2包覆富锂正极材料Li[Li_(0.2)Ni_(0.2)Mn_(0.6)]O_2

采用共沉淀-高温固相法制备了富锂正极材料Li[Li0.2Ni0.2Mn0.6]O2,并使用Zr(OC3H7)4进行了Zr O2包覆改性。通过X射线粉末衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和电化学测试手段讨论了Zr O2包覆对材料的结构、形貌和电化学性能的影响。Zr O2能均匀覆盖在Li[Li0.2Ni0.2Mn0.6]O2颗粒表面,包覆后材料的电化学性能有一定的改善。包覆质量分数0.5%的Zr O2样品表现了提高的循环和倍率性能。首次放电容量(0.1 C,2.0~4.8 V)高达250.8 m Ah·g-1,循环45周(0.2C)容量保持为201.6 m Ah·g-1,2.0 C倍率放电容量可达123.2 m Ah·g-1。     

不同镍钴锰比对xLi_2MnO_3-(1-x)LiMO_2正极材料的结构和电化学性能的影响

以Na OH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Li1.2Mn0.54Ni0.13Co0.13O2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 m A·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 m A·h·g-1,经过50次充放电循环后放电比容量为218.4 m A·h·g-1,容量保持率为88.3%,展现出较好的循环稳定性。     

纳米SnO_2可控合成及其对LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2电化学性能的影响

采用溶胶法制备Sn(OH)4胶体,以炭载体控制吸附胶体粒径,通过高温烧结制备炭载纳米Sn O2,并通过载体转移技术将纳米Sn O2转移到Li Ni1/3Co1/3Mn1/3O2正极材料表面,考察了合成工艺条件对纳米Sn O2及其前驱体粒径的影响,并对纳米Sn O2修饰的Li Ni1/3Co1/3Mn1/3O2正极材料进行分析。结果表明:在以十二烷基苯磺酸钠为表面活性剂、陈化12 h、添加炭载体的条件下可以有效控制Sn O2前驱体胶体的粒径;Sn O2负载在Li Ni1/3Co1/3Mn1/3O2表面,没有进入Li Ni1/3Co1/3Mn1/3O2材料的结构中,纳米Sn O2提高了Li Ni1/3Co1/3Mn1/3O2的电化学性能;在0.5C、1C、2C、5C下充放电,首次放电容量分别提高了3.75%、0.96%、6.41%、8.71%,1C倍率循环50次之后,容量保持率由71.35%提高至92.14%。     

锂离子电池正极材料Li3V2[(PO4)1-xFx]3/C的合成及性能表征

以LiH2PO4、LiF和V2O5为原料,蔗糖为还原剂,用碳热还原法合成了Li3V2[(PO4)1-xFx]3/C(x=0、0.02、0.05、0.08、0.10和0.15),并用X射线衍射、Fourier变换红外光谱、循环伏安、交流阻抗谱和恒流充放电技术研究了F-掺杂对材料结构和电化学性能的影响.结果表明:F-掺杂Li3V2(PO4)3/C与纯Li3V2(PO4)3/C均为单斜结构,但少量的F-掺杂可提高电极反应可逆程度和电导率,降低电荷传递阻抗;在所得的F-掺杂材料中,Li3V2[(PO4)0.95F0.05]3/C具有较好的电化学性能.在3.0～4.2V (vs.Li/Li+)循环时,电极的0.5C放电容量为124.4 mA·h/g,50次循环后容量保持率为98.5％,15C下的放电容量为84.7mA·h/g,50次循环后容量保持率为97.4％,而Li3V2(PO4)3/C的仅为59.2 mA·h/g和89.0％.     

三维有序大孔Ni-Co-Mn过渡金属氧化物锂离子电池负极材料制备及电化学性能

以聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)作为胶晶模板,溶胶凝胶法辅助制备出三维有序大孔Ni-Co-Mn混合金属氧化物作为锂离子电池负极材料.与相同组份的纳米颗粒相比,三维有序大孔材料具有大幅度提高的电化学性能.三维有序大孔材料具有高达1530 mAh·g-1的可逆容量,在1000 mA·g-1的电流密度下纳米颗粒材料的放电比容量仅为328 mAh·g-1,而多孔材料的放电比容量为876 mAh·g-1,比纳米颗粒材料提高了1.7倍;在100 mA·g-1电流密度下循环100圈之后多孔材料的容量保持率几乎接近100％,而纳米颗粒材料仅为42％.这些结果表明,三维有序大孔结构Ni-Co-Mn混合金属氧化物具有较高的容量和优异的循环性能.     

锂离子正极材料LiNi_(0.8)Mn_(0.1)Co_(0.1)O_2的制备及其性能研究

以尿素为沉淀剂,以乙二醇为溶剂,通过溶剂热法制备出多级前躯体Ni0.8Mn0.1Co0.1CO3,通过焙烧该前躯体和LiOH·H2O的混合物制备出高比容量的锂离子正极材料LiNi0.8Mn0.1Co0.1O2。采用XRD、FESEM及恒流充放电测试对材料的结构、形貌和电化学进行表征,结果表明,合成的产物形貌均一,有高结晶度。在0.1 C倍率下,放电比容量为194.6 mAh g-1;当放电倍率提高到2.0 C时,该材料仍然具有78.4mAhg-1的放电比容量,并且该材料在各个倍率下具有良好的稳定性。在1.0 C的放电倍率下,经过50次循环,放电容量保持率为92.5%。     

热处理温度对半固相碳热还原法制备LiFeP04/C的影响

以Fe2O3为铁源,以柠檬酸为碳源和还原剂,采用半固相碳热还原法制备LiFePO4/C,利用XRD和SEM研究反应温度对LiFePO4/C样品的晶型结构、粒度和形貌的影响,结果表明采用该法制备的样品均为橄榄石结构的LiFePO4,残留碳以无定型形态存在。在800℃下制备的样品电化学性能最好,0.1C倍率下放电比容量可达151.1mAh.g-1,循环稳定性良好,其碳含量为7.25%,振实密度为1.23g/cm3。     

LiFePO4纳米片球/石墨烯复合材料的制备及锂电性能研究

采用水热法制备出磷酸铁锂纳米片球/石墨烯(Li Fe PO_4/r GO)复合材料,使用XRD和扫描电镜(SEM)对复合材料进行了表征,并测试了其电化学性能。结果表明,LiFePO_4/rGO复合材料具有优异的电化学性能,其比容量达到154.4mAh·g~(-1),在5C倍率下循环50圈容量保持率为94.2%。     

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。     

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%。     

基于β-FeOOH纳米棒制备LiFePO_4/C和Fe_2O_3纳米电极材料及其电池性能

自制直径为90nm、长为500nm的β-FeOOH纳米棒为前驱物,通过碳热还原法和热分解法分别制备出形貌均匀、粒径为300nm的LiFePO4/C正极材料和粒径为100nm的Fe2O3负极材料,并研究它们对金属锂组成半电池和构造LiFePO4/C vs.Fe2O3全电池的电化学性能。结果表明：LiFePO4/C半电池在0.1C、0.5C、1.0C、5.0C、10.0C和15.0C（1C=170 mA g–1）倍率下放电比容量分别为158.8、153.2、144.3、126.8、111.0 mA h g–1和92.9mA h g–1。经过不同倍率循环后,返回0.1 C放电比容量为157.5mA h g–1,为初始0.1 C放电比容量的99.2%。Fe2O3半电池在50mA g–1电流密度下首次放电比容量为1655.5mA h g–1,循环50次后,仍保持460mA h g–1的放电比容量。LiFePO4/C vs.Fe2O3全电池在0.1 C倍率下,相对于LiFePO4活性物质,首次放电比容量为148.7mA h g–1;相对于Fe2O3活性物质,首次放电比容量为441.7mA h g–1。由LiFePO4/C纳米粒子作为正极材料、Fe2O3纳米粒子作为负极材料组成的全电池在0.1 C到2.0 C不同倍率下均表现出了良好的循环性能,且返回0.1 C后其放电比容量相对于初始0.1 C放电比容量无衰减。可见,以β-FeOOH纳米棒为前驱物控制制备的LiFePO4/C正极纳米材料和Fe2O3负极纳米材料可以有效地提升电池的性能。     

锂离子电池负极材料纳米SnO2制备及电化学性能研究

利用溶胶-凝胶方法制备出纳米二氧化锡,并对所制备的纳米材料进行扫描电镜SEM、透射电镜TEM、粉末X射线衍射(XRD)、循环伏安(CV)以及循环性能测试.电化学性能测试表明所制备出的纳米电极材料具有较高的放电比容量,在电流密度为0.3mA/cm2、电位区间为0.05～1.2V vs.Li /Li时首次可逆放电比容量可达789mAh.g-1.     

正极材料LiNi_(0.7)Co_(0.3)O_2合成条件及电化学性能研究

采用溶胶凝胶法制备了LiNi0.7Co0.3O2。结果表明,煅烧温度为800℃、时间为12 h、Li/(Ni+Co)=1.05的正极材料LiNi0.7Co0.3O2具有α-NaFeO2型的六方晶体结构,在0.1 C下,首次充放电比容量分别为218.0 mAh/g和190.2 mAh/g,首次充放电效率为87.2%,经过20次循环仍有171.5 mAh/g,容量保持率为90.3%。