锂离子电池钠掺杂LiFePO_4的电化学性能测试

锂电池钠掺杂LiFePO_4在电池领域应用繁多,为验证锂电池钠掺杂LiFePO_4的电化学性能,为此提出。锂离子电池钠掺杂LiFePO_4的电化学性能测试。通过锂电池对比实验的方式,选择市场主流的锂电池材料进行对比电化学测试实验。并对实验设备、实验环境提出要求,在规定的实验空间,进行锂电池材料的充放电测试、循环性能测试、循环伏安特性测试,以及极化曲线分析。通过对不同电池的各种电化学性能测试结果分析,锂电池钠掺杂LiFePO_4具有良好的电化学性能。     

稀土Ce掺杂LiFePO_4正极材料的制备与电化学性能研究

采用水热法制备了掺杂稀土Ce的LiFe_(1-x)Ce_xPO_4/C(x=0,0.01,0.03,0.05)正极材料,并通过一系列系统的测试对所制备材料进行电化学性能研究。XRD图谱表明,掺杂稀土1%~5%Ce(摩尔分数)未改变LiFePO_4的橄榄石型晶体结构,但扩大了晶胞体积,有利于Li~+的脱嵌。SEM分析结果进一步表明,稀土Ce的掺杂具有细化晶粒的作用,可有效缩短Li~+的扩散和迁移途径。在2.0~4.0V电位范围内,随着稀土Ce掺杂量的增加,0.1C倍率下的LiFe_(1-x)Ce_xPO_4/C初始放电比容量先升高后下降,在x=0.03时达到最高,放电比容量为144.1mA·h/g,比未掺杂Ce的提高17.4%,且其循环50次后容量保持率为95.0%。EIS和CV测试结果表明,LiFe_(1-x)Ce_xPO_4/C(x=0.03)具有最低的电荷迁移电阻,且样品在0.1C倍率下循环50次后氧化还原峰明显,说明样品结构稳定,可逆反应特性良好。     

铝掺杂磷酸钒锂的制备及电化学性能研究

针对磷酸钒锂电导率低的问题,以硝酸锂、偏钒酸铵、磷酸二氢铵为原料,甘氨酸为络合剂和燃料,葡萄糖为碳源,硝酸铝为铝源,采用溶液燃烧合成法制备铝掺杂的Li_3V_2(PO_4)_3/C粉末,以改善其电化学性能。将制备得到的铝掺杂的Li_3V_2(PO_4)_3/C粉末作为锂离子电池正极材组装成电池进行了恒电流充放电测试、循环伏安(CV)和交流阻抗(EIS)等电化学性能测试。结果表明:铝掺杂能有效提高磷酸钒锂电导率,不同的铝掺杂比例的磷酸钒锂具有不同的的电子电导率和锂离子扩散速率,从而具有不同的放电比容量、循环性能和倍率性能;当铝掺杂含量为1%时,磷酸钒锂具有最优的电化学性能,在充放电速度为10C循环500次后放电容量为104.6 mAh/g。     

溶液燃烧合成法制备钒酸锂及其电化学性能

以硝酸铵、偏钒酸铵、硝酸锂、葡萄糖、柠檬酸、甘氨酸为原料,采用溶液燃烧合成法成功制备了锂离子电池正极材料LiVO₃粉末,探究了煅烧温度和煅烧时间对LiVO₃制备的影响,并将制备得到的LiVO₃粉末作为活性物质进行电池组装,进一步探究了其作为锂离子电池正极材料时的电化学性能。结果表明：400℃煅烧1 h时制备的LiVO₃粉末具有最佳的电化学性能,0.1 A/g的充放电速率下,电池首次放电比容量为244.3 mAh/g,经过50次循环后放电比容量为193.6 mAh/g。     

钒掺杂TiO_2粉体的制备及性能

严重的环境和能源问题推动了对以TiO2为主的半导体光催化材料的研究.金属阳离子掺杂TiO2,可以有效地提高光催化材料对可见光的响应及光催化性能.该文作者采用水相法制备以不同比率掺杂钒的TiO2粉体,并用H2SO4溶液浸渍处理,研究掺杂比率对粉体吸收光谱和光催化降解甲基橙的影响.结果表明:钒掺杂可以使TiO2粉体的光波长响应阈值移至600 nm左右,大大提高了TiO2对可见光的吸收;钒的掺杂比率(摩尔分数)为2.5%时,粉体在普通日光灯下照射6h,对甲基橙的降解率达到69%,高于纯TiO2粉体;硫酸修饰则提高了掺杂钒的TiO2粉体的光催化性.     

镍掺杂对尖晶石型LiMn2O4结构及电化学性能的影响

采用分步加热高温固相合成法,合成了尖晶石型LiNixMn2-xO4正极材料.用X射线衍射对材料的晶体结构进行了表征和晶胞参数的分析,并进行了电化学性能的研究.实验结果表明,Ni的掺杂对样品的晶胞参数和电化学性能有很大的影响,随着掺镍量的增加,电荷迁移电阻增加.当掺杂量x=0.1时,样品的首次放电容量达到98.2 mAh·g-1,经过100次循环,容量保持在92%以上,样品的循环性能得到了很大的提高.     

石墨烯/二氧化锰复合材料的制备及其电化学性能

通过水热法在160℃条件下成功制备了手风琴状石墨烯/MnO₂复合材料.通过场发射扫描电镜、透射电镜、X射线衍射、X射线能量色散谱、BET法以及拉曼光谱对材料进行表征.结果表明,手风琴状二氧化锰与层状石墨烯之间具有十分高效的贴合,这种创新性设计有效地利用了石墨烯的高电导率、大比表面积以及二氧化锰的优秀赝电容行为.电化学测试结果给出在0.2 A·g^-1时,样品的比电容高达138 F·g^-1,数倍增强于单独的二氧化锰或石墨烯样品.     

静电纺丝法制备钴酸镍及其电化学性能试验研究

研究了采用静电纺丝法制备NiCo₂O₄纳米纤维前驱体,并将煅烧后的NiCo₂O₄纤维用作锂离子电池负极材料,考察了其电化学性能。结果表明：质量比2∶1的Co(NO₃)₂和Ni(NO₃)₂经电纺可制备出直径约400 nm的NiCo₂O₄纳米纤维前驱体;以NiCo₂O₄纤维作负极材料的锂离子电池首次放电比容量为1 141 mAh/g, 100次循环后放电比容量约为415 mAh/g;电池内部成分电阻仅为3.77Ω,循环性能稳定。     

LiFePO4/CNT复合材料的制备及电化学性能

采用溶胶凝胶-微波法制备LiFePO₄/碳纳米管(CNT)复合正极材料.考察不同微波时间和CNT含量对其电化学性能的影响,并通过X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对样品的晶型结构和表面形貌进行表征.结果表明:掺CNT量为2%(质量分数)和微波18 min所得样品有较好的电化学性能;0.1C充放电的首次放电比容量为142 mAh·g^-1,第10次循环的比容量为136 mAh·g^-1.     

镍掺杂介孔二氧化锰的制备及放电性能

为了提高二氧化锰在碱性锌锰电池中的放电性能,利用二氧化硅模板通过水热法合成了具有高表面积的介孔二氧化锰,并通过镍离子的掺杂进一步改进其性能。采用扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）、X射线衍射仪（xRD）和全自动氮吸附比表面仪对样品进行了检测,电化学结果表明：镍掺杂5％的样品放电性能最佳,其比表面积高达115．45m^2／g,平均孔径为14．26nm。在250mA／g电流密度下恒电流放电容量为359．5mAh／g,与电解二氧化锰（EMD）相比,放电性能提高244．3％。     

水热法制备Sn/C球复合材料及其电化学性能

以葡萄糖为碳源,锡酸钠为锡源,通过水热法制备Sn/C球复合材料。结果表明:样品的XRD峰均出现Sn的特征峰,Sn/C球尺寸为100 nm左右,粒径为10~30 nm的Sn颗粒被均匀地包覆在厚约30 nm的碳层中。考察不同水热时间对复合材料电化学性能的影响,水热时间6 h,烧结温度700℃,烧结保温时间2 h时,复合电极材料具有较高的可逆容量,首次可逆比容量为553.3 mAh/g,首次放充电(嵌脱锂)效率为74.7%,经100次循环后,充电比容量保持在500.2 mAh/g,循环效率为99.9%,具有较好的循环性能。     

钒离子浓度和硫酸浓度对负极电解液电化学性能的影响

为了改善负极电解液的电化学活性,提高其能量密度,研究了钒离子浓度和硫酸浓度对电解液粘度、电导率和电化学活性的影响。结果表明,钒离子浓度和硫酸浓度通过改变电解液中的氢离子浓度和钒离子的聚集状态而影响电解液的粘度、电导率和电化学活性。负极电解液的粘度随着钒离子浓度和硫酸浓度的增加而增大;电导率随着硫酸浓度的增加而增大,但增加钒离子浓度降低溶液电导率。合适的硫酸浓度可以改善电解液的电化学活性,而提高钒离子浓度抑制了电解液传质和电荷传递过程。当钒离子浓度为2.0 mol/L,硫酸浓度为2.0 mol/L时,电解液的电化学活性和可逆性最好,其传质速率为(1.39～2.25)×10~(-7) cm~2/s,电荷传递速率为1.74×10~(-5) cm/s。     

钒掺杂高炉渣光催化透水砖的制备与性能研究

为实现高炉渣的高附加值资源化利用,以高炉渣为主料,高岭土、钾长石为黏结剂和助熔剂,经坯体成形、烧结等制备光催化透水砖,并采用偏钒酸铵为掺杂钒源提高材料的光催化性能。通过XRD和SEM分析了不同温度烧结的透水砖的物相和形貌,研究了烧结温度和保温时间对透水砖性能的影响。结果表明,在高炉渣、高岭土与钾长石的质量比为75∶10∶15,偏钒酸铵掺杂量为TiO₂质量的45%,成形压力为10 MPa,高炉渣粒度630～850μm,烧结温度为1 120℃,保温时间为3 h的条件下,制备的透水砖透水系数、抗折强度、外观尺寸偏差和抗冻性能均符合国家标准,同时具有较好的光催化性能,透水系数为0.049 cm/s,抗折强度为10 MPa,光催化降解率为75%。     

S-Y复合掺杂LiMn2O4的电化学性能研究

用高温固相反应法合成了锂离子电池正极材料锂锰氧化物，并对其进行了硫、钇掺杂厦硫和钇的复合掺杂修饰。对材料进行了X射线衍射、恒电流充放电、交流阻抗等测试。实验结果表明：固相反应法合成的硫和钇复合掺杂的材料具有标准尖晶石结构；掺杂硫其首次放电容量达196．1mAh／g，但容量衰减较快；掺杂钇后正极材料在0．2C充放电速率下，循环20次后容量保持率为98．6％，但是初始容量较低；而硫钇复合掺杂综合了硫掺杂效应和钇掺杂效应，有较好的电化学性能。     

高性能锂离子电池正极材料LiFePO_4/C的制备及表征

采用喷雾干燥-高温固相法合成Li Fe1-xMgxPO4-yFy/C(x=0.02;y=0,0.02)正极材料,并进行了物理性质和电化学性能测试。结果表明,掺杂后的样品均为橄榄石结构,粉末颗粒形貌为多孔状球形。Li Fe_(0.98)Mg_(0.02)PO_(3.98)F_(0.02)/C表现出最好的电化学性能,0.1C首次放电比容量和库伦效率分别为158.9m Ah/g和93.5%;1C放电比容量为145m Ah/g,循环50次后容量保持率为98.9%。与LiFePO_4/C和Li Fe_(0.98)Mg_(0.02)PO_4/C相比,Li Fe0.98Mg_(0.02)PO_(3.98)F_(0.02)/C具有更高的比容量、更稳定的循环性能和更好的倍率性能。     

直接融盐法制备锂离子电池负极材料Li4/3Ti5/3O4及其电化学性能

以CH3COOLi·2H2O和锐钛矿型TiO2为原料,通过直接融盐法合成锂离子电池负极材料Li4/3Ti5/3O4,考察合成条件对材料性能的影响,并通过X射线衍射仪(XRD)和扫描电镜(SEM)对样品进行物相和形貌分析.结果表明,先在70℃保温5 h或10 h,再在800℃煅烧2 h可得到纯相的Li4/3Ti5/3O4粉末,平均粒径在300nm左右,且粒径分布均匀.充放电测试表明在70℃保温5 h、800℃煅烧2 h得到的样品具有最优异的电化学性能.以0.1C倍率充放电,其首次放电容量达到172(mA·h)/g,接近理论容量,20次循环后,容量仍保持在140(mA·h)/g.与传统的固相法相比,用直接融盐法得到的材料具有较大的锂离子扩散速率、高倍率性能和循环可逆性.     

Ti4+掺杂纳米CeO2的制备及其抗紫外性能

以Ce(SO4)2.4H2O为主要材料,采用超声-沉淀法制备了掺杂Ti4+的纳米CeO2,并研究了掺杂Ti4+离子对CeO2的晶型和抗紫外性能的影响。用X-ray衍射、傅立叶红外光谱仪、紫外分光光度计、对其进行了表征。测试结果表明,CeO2晶型为面心立方,粒径范围15nm～25 nm,并且CeO2的红外吸收峰明显发生蓝移。当Ti/Ce摩尔比为0.4∶1时吸收性能最好,使CeO2的光谱响应范围变宽。单体CeO2的紫外屏蔽范围在250nm～350 nm,掺杂了Ti4+离子的CeO2的紫外屏蔽范围在220nm～450 nm。     

氮化钒/纳米硅/碳复合微球的制备及其储锂性能

硅(Si)因拥有高的比容量,资源丰富等优势有望成为下一代高性能锂离子电池负极材料,但其导电性差和循环过程中体积膨胀严重等缺陷限制了其进一步应用。采用喷雾干燥法,以玉米淀粉、纳米硅和NH₄VO₃作为原料,经碳化与氮化后获得氮化钒/纳米硅/碳复合微球(Si@VN/C)。氮化钒的引入提供了电子/离子快速传输通道,提高了纳米硅的导电率,并使纳米硅保持了良好的结构稳定性。碳层将作为纳米硅颗粒的保护层,避免纳米硅与电解液直接接触,有效缓解纳米硅充放电后的体积膨胀。Si@VN/C展现出良好的循环性能,在0.2 A·g^-1电流密度下循环130圈后容量为818 mAh·g^-1,在0.5 A·g^-1高电流密度下循环300圈后可逆容量仍保持580.5 mAh·g^-1。     

硅/碳复合材料的高温热解法制备及其电化学性能

采用高温热解方法成功地合成了高容量硅/碳复合负极材料.通过X射线衍射分析、热重分析、扫描电子显微镜观察、透射电子显微镜观察、恒电流充放电测试、循环伏安法等手段研究了复合材料的性能.结果表明:硅/碳复合材料由Si、C以及少量SiO₂组成;硅/碳复合材料中碳的质量分数约在39%左右;经电化学性能测试,在电流0.2 m A下,该硅/碳复合材料首次充电容量768 m Ah·g-1,首次库仑效率75.6%,70次循环后可逆比容量仍为529 m Ah·g-1,平均容量衰减率为0.44%.这些性能改善归因于硅/碳复合材料中碳的引进,硅表面存在的碳涂层提供了一个快速锂运输通道,降低了电池的阻抗并且充放电过程中稳定了电极的组成.      

Ti~(4+)掺杂ZnO复合材料的制备及其光学性能研究

以氧化锌(Zn O)和二氧化钛(Ti O2)为原料,采用固相反应法制备了掺杂不同Ti4+摩尔分数(x)的Zn O复合粉体。Zn O复合材料在经过温度为500℃,时间为3 h的煅烧之后,通过X射线衍射仪(XRD)、拉曼光谱仪、紫外-可见(UV-Vis)吸收光谱仪、红外光谱仪(IR)和扫描电镜(SEM)对复合材料的结构和光学性能进行了表征。研究结果表明,所有的Zn O复合材料都保持了Zn O的纤锌矿晶体结构,而过量Ti的掺杂则会降低Zn O的结晶度。另外,Zn O复合材料的光学性能因为Ti的掺杂有了很大的改变。复合材料在IR图中的Zn-O的特征吸收峰位置与纯Zn O相比出现了明显的蓝移,且吸收峰随着Ti掺杂浓度的增大而逐渐变宽。与此同时,复合材料的UV-Vis吸光度较纯Zn O显著下降,但禁带宽度随着Ti掺杂浓度的增大而明显增大。当Ti掺杂摩尔分数x=20.17%时,Ti O2能很好的融入到Zn O粉体中,且粉体晶粒较小,结晶质量高,界面颗粒接触比较紧密。