Li2NiO2的加入对LiCoO2/石墨+Si全电池电性能的影响

研究正极补锂材料Li₂NiO₂的添加对正极片以及电池电性能的影响。主要从正极片膜片电阻率，电池容量、首效、常温和高温循环以及其他电性能等方面进行测试分析。正极补锂材料的加入显著提升了电池容量及循环性能，同时降低了循环过程中直流内阻(DCR)增长率。当添加量达到6.5%时电池容量提升了8.0%。常温循环400周后容量保持率增长了13.3%，高温循环300周后容量保持率增长了7.2%，但同时补锂剂的加入也增大了正极片的膜片电阻率以及电池的初始DCR值。     

Li2AQ-Li2Sn复合材料在锂硫电池中的研究

多硫化物中间体的“穿梭效应”是抑制锂硫电池商业化应用的关键问题之一。基于此,引入一种添加剂通过锂化作用形成锂化蒽醌(Li₂AQ)和可溶性多硫化物(Li₂S_n)结合,形成固态有机多硫化物复合物(Li₂AQ-Li₂S_n聚合物),进而将多硫化物固定在正极上。该复合物极大地限制了Li₂S_n的溶解,促进了硫物质的充分利用,提高了电极材料的电化学性能。使用Li₂AQ后,Li-S电池在0.1 C时表现出1 316 mAh/g的大初始比容量,较不引入Li₂AQ添加剂的电池有了较大提升。1 C下1 000次稳定循环,剩余比容量为421 mAh/g,具有优异的循环性能。     

Fe3Se8/Co3Se4/NiSe2/NC复合材料的制备及性能

由于锂资源的价格逐渐攀升,亟需开发价格低廉的电池系统。通过共沉淀法合成FeCoNiCP片状前驱体,再经过包覆多巴胺、退火和在氮气下硒化,制备钠离子电池负极材料Fe₃Se₈/Co₃Se₄/NiSe₂/NC。在0.01~3.00 V充放电,以0.1 A/g的电流循环70次,电极仍有468.38 mAh/g的可逆比容量;在0.1 A/g、0.2 A/g、0.5 A/g、1.0 A/g、2.0 A/g和5.0 A/g的电流下,分别具有363.85 mAh/g、345.88 mAh/g、320.73 mAh/g、308.31 mAh/g、290.33 mAh/g和249.29 mAh/g的可逆比容量。Fe₃Se₈/Co₃Se₄/NiSe₂/NC复合材料较好的电化学性能,可归因于碳导电网络、多金属硒化物和独特的纳米结构的协同作用,缓解了充放电过程中的体积膨胀。     

多孔性V2O5的制备及在锂离子电池中的应用

五氧化二钒(V₂O₅)作为正极材料,在锂离子电池中存在循环不稳定、倍率性能差等缺点,且锂化机理研究有限,作为负极材料的研究更是缺乏。采用聚乙烯醇(PVA)辅助软模板溶剂热法制备多孔性V₂O₅(PVO),所得PVO的结晶度高,为相互连接的V₂O₅纳米棒组成的多孔结构。使用PVO为负极材料制备的半电池,容量和稳定性高,倍率性能较好,在放电过程中产生了新化合物,以0.2 A/g的电流在0.02～3.10 V充放电,第500次循环的放电比容量可达762.1 mAh/g。制备的LiFePO₄/PVO全电池以0.1 A/g的电流在1.5～3.5 V充放电,第100次循环的放电比容量为176.8 mAh/g。     

MoS2/C纳米复合材料的合成及其电化学性能研究

理论比能量高达2 600 Wh/kg的锂硫电池已经成为锂电池研究热点,然而硫导电性不好、穿梭效应和锂化体积效应较大等问题阻碍了锂硫电池的产业化。将无定型多孔碳材料的高导电性和极性MoS₂的固硫作用相结合改善锂硫电池的电化学性能。所得的S@MoS₂/C在0.05 C和2 C电流密度下的放电比容量分别为1 507和406.3 mAh/g,比S@MoS₂在相同电流密度下的放电比容量（1 400和345.7 mAh/g）更高。在循环性能测试中,S@MoS₂/C容量保持率为46.9%,要高于S@MoS₂（39.1%）。因此,MoS₂/C复合材料作为硫载体可以显著改善锂硫电池性能。     

正极材料对钛酸锂电池性能的影响

分别以LiMn₂O₄、LiNi_0.6Co_0.2Mn_0.2O₂和Li₄Ti₅O₁₂为正负极活性物质，制备钛酸锂软包电池。研究了两种正极材料对钛酸锂电池性能的影响，结果表明正极材料的工作电位对电池大倍率放电和充电的性能有较大影响，正极材料的表面包覆有利于抑制电解液在高温55℃的分解改善电池寿命。LiMn₂O₄/Li₄Ti₅O₁₂电池10 C放电容量达到了标称容量的95%;LiNi_0.6Co_0.2Mn_0.2O₂/Li₄Ti₅O₁₂电池10 C充电恒流比达到了92%，其55℃、2 C循环1 200次后容量保持率在80.3%以上。     

LiFePO4锂离子电池关键材料的湿法回收

废旧磷酸铁锂(LiFePO₄)锂离子电池经破碎分选后制得黑粉，对黑粉采取湿法回收及再生，其中，锂、铁、磷的浸出率(回收率)可达97%以上。对浸出液采取化学沉淀法除铜、铝，铁粉置换法除铜，可将铜质量分数降至0.000 1%以下，采用硫酸铵化学沉淀，可将铝质量分数降至0.000 6%,达成深度除杂效果。除杂后的精制溶液可合成电池级无水磷酸铁及碳酸锂，并通过高温固相法制备LiFePO₄正极材料。制备的扣式电池以0.1 C在2.00～3.75 V循环，充放电比容量分别为162.96 mAh/g、159.31 mAh/g,首次循环的库仑效率为97.76%。     

纳米FeSe2正极材料制备与镁电池中性能表征

采用溶剂热法,利用表面活性剂的分散作用成功合成了FeSe₂纳米颗粒,将其作为正极材料组装可充镁电池,并进行电化学性能测试。结果显示,FeSe₂正极在100 mA/g电流密度下首次放电比容量为119 mAh/g,并在循环过程中展现出比容量的逐渐升高,在循环48次后获得最大放电比容量628mAh/g,同时具有良好的循环稳定性,在100次循环后仍保持581 mAh/g的放电比容量。非原位TEM、XPS和同步辐射软X射线吸收谱分析表明,FeSe₂正极在循环过程中,铜集流体会参与正极电化学反应并形成含铜化合物,在正极材料中形成导电通路,这有利于电化学反应过程中电子的转移。因此,FeSe₂纳米颗粒充分参与正极转化反应,并展现出高容量和长循环稳定性,为镁电池中的集流体和硒族化合物的匹配性设计提供了新的思路。     

液-固相法合成LiMn0.6Fe0.4PO4的性能

磷酸锰锂(LiMnPO₄)材料的电导率低且充放电过程易发生Jahn-Teller效应,导致电化学性能不理想。通过液-固相法合成磷酸锰铁锂(LiMn_0.6Fe_0.4PO₄)正极材料,并对晶体结构、放电曲线特性、循环性能等进行分析。Fe均匀地掺入Mn位形成固溶体,样品的常温电化学性能得到改善。在2.0～4.3 V循环,0.1 C倍率下的放电比容量为156.5 mAh/g;以1.0 C倍率循环2 000次,容量保持率超过80%。容量衰减主要源于循环过程中正极材料颗粒产生裂纹及颗粒粉化。     

氧化石墨烯改性LiFePO4正极材料的电化学性能

采用球磨法制备不同氧化石墨烯添加量的LiFePO₄/GO复合材料,研究氧化石墨烯添加量对LiFePO₄正极锂离子电池性能的影响。通过XRD、SEM、FTIR、XPS和相关的电化学方法研究了材料的物理和电化学性能。结果表明,球磨法制备LiFePO₄/GO复合材料不改变LiFePO₄的物性,与纯LiFePO₄相比,LiFePO₄/GO复合材料表现出更好的高倍率性能和循环稳定性。其中LiFePO₄与GO质量比为100∶1.25时,GO-1.25混合材料在0.5 C放电倍率下循环100次后显示出154.9 mAh/g的放电比容量,其容量保持率为98.7%。     

包覆-掺杂改性单晶材料LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2

镍钴锰三元材料在高电压下的循环稳定性有待提高。采用高温固相法制备Zr、Ti共掺杂和Al₂O₃包覆的单晶正极材料LiNi_0.6Co_0.2Mn_0.2O₂。用XRD、SEM和恒流充放电测试,分析材料的结构、形貌及电化学性能。材料的层状结构较好。扣式电池以0.20 C在3.00～4.40 V循环,放电比容量可达185.8 mAh/g;软包装电池以1.00 C在3.00～4.35 V循环1 500次,容量保持率为93.2%。     

锂离子电池Li2FeSiO4正极材料的研究进展

作为锂离子电池正极材料之一,聚阴离子型硅酸亚铁锂（Li₂FeSiO₄）具有理论容量高、成本低、稳定性好和对环境友好的特点,但电子电导率和Li⁺传输速率偏低。从结构特点、制备方法（固相法、软化学合成法等）、改性方法（表面包覆、纳米化和离子掺杂等）、仿真模拟等方面,综述Li₂FeSiO₄正极材料的研究进展,并对研究方向和发展前景进行展望。     

微米级硅/碳复合材料的结构与储锂性能

使用球磨/热解复合工艺制备锂离子电池用微米级硅/石墨/碳复合材料。因独特的结构,合成的硅/石墨/碳(20/50/30)复合材料在0.01~1.50 V充放电,电流为100 mA/g时表现出较高的首次库仑效率82.7%和882.6 mAh/g的首次可逆比容量,循环100次的容量保持率为85.6%。将硅/石墨/碳材料和商业化石墨混合,可获得循环性能更好的硅/碳复合材料,其中硅/石墨/碳(20/50/30)复合材料与石墨的质量比为3∶7时,得到的混合材料在0.01~1.50 V充放电,电流为50 mA/g时,具有501.7 mAh/g的首次可逆比容量和81.0%的首次库仑效率,循环100次的容量保持率为98.2%。     

Li2ZrO3原位包覆提升LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2三元材料电化学性能研究

高镍三元LiNi_0.6Co_0.2Mn_0.2O₂(NCM60)因其具有较高的放电比容量以及能量密度,是一种非常有发展潜力的锂离子电池正极材料。然而由于较为严重的结构/界面恶化现象(如微裂纹,界面副反应等),NCM60材料的电化学性能及循环寿命受到严重的限制。采用单晶化策略,成功合成出了微米级单晶NCM60正极材料;并以Ni_0.6Co_0.2Mn_0.2(OH)₂前驱体为基体,采用预包覆和共锂化的方法,在单晶正极材料NCM60表面均匀包覆Li₂ZrO₃快离子导体层。一方面,表面均匀包覆Li₂ZrO₃层改善了材料充放电过程中锂离子的扩散动力学,有助于降低电极极化程度;另一方面,Li₂ZrO₃具有稳定的晶体结构,通过与NCM60材料紧密结合,提高材料机械稳定性,有效抑制微裂纹的产生并减轻界面副反...     

锂离子电池硅碳复合材料中硅含量的测定

分别用氟硅酸钾容量法、氯化铵重量法和硅钼蓝光度法测定锂离子电池硅碳混合、复合材料中硅的含量。3种测试方法的结果一致,表明方法可靠可行。校正硅含量后,对硅碳复合材料进行测试,以0.53 A/g的电流在0.01~1.50 V充放电,材料的可逆比容量从1 300 mAh/g修正为1 650 mAh/g;循环280次,材料的比容量仍稳定在1 600 mAh/g以上。     

用于锂硫电池硫载体的SiO2/氮掺杂碳空心微球

锂硫电池以其高理论能量密度、低成本和环境友好等特征，正在引起越来越多科学家和产业界人士的关注。利用正硅酸四乙酯水解与多巴胺自聚合之间的相互促进作用，通过一步水热反应制备出具有空心结构的SiO₂/氮掺杂碳复合微球。破裂微球的扫描电镜照片证实了复合微球的空心结构，热重分析则明确了SiO₂/氮掺杂碳复合微球中的氮掺杂碳含量为74.1%。电化学测试结果表明，采用SiO₂/氮掺杂碳复合微球为载硫材料制备的锂硫电池在0.05 C时的首圈放电比容量为1 204 mAh/g，其在2 C时的放电比容量为677 mAh/g。因此，提供了一种SiO₂/氮掺杂碳复合微球载硫材料的通用有效的合成方法。     

不同锂离子正极材料掺杂对硫正极性能的影响

探讨了硫正极中掺入锂离子正极材料(磷酸铁锂LiFePO₄、三元材料NCM、富锂锰基材料LRMB)对锂硫电池性能的影响。研究发现，富锂锰基材料最有利于提高锂硫电池的电化学性能，并且其添加量为10%(质量分数)时，效果最好。通过一系列电化学性能测试发现，硫正极中掺杂锂离子正极材料能够调控活性硫的电化学行为，促进可溶性长链多硫化锂(Li₂S_x)向难溶性短链硫化锂(Li₂S)的转化，进而提高锂硫电池的电化学可逆性，降低电池的极化现象。这为提高锂硫电池的电化学性能提供了新的思路。     

掺锑二氧化锡包覆改善LiNi0.82Co0.11Mn0.07O2正极材料性能研究

采用固相法在LiNi_0.82Co_0.11Mn_0.07O₂(高镍NCM)正极材料表面包覆了纳米掺锑二氧化锡(ATO),并对比了不同包覆比例对正极材料性能的影响。扫描电子显微镜(SEM)检测表明,ATO在高镍NCM正极材料表面均匀分布。相比未包覆的高镍NCM正极材料(P-NCM),经过包覆的高镍NCM(ATO-NCM)表现出了更好的倍率性能与循环性能,0.25%(质量分数)ATO-NCM常温时3 C的放电比容量可达178.76 mAh/g,而P-NCM的放电比容量仅为166.02 mAh/g,1 C 50次循环后,0.25%的ATO-NCM材料的循环容量保持率为95.6%,远高于P-NCM的91.2%。ATO包覆可将高镍NCM的热分解温度提升10℃以上,且放热量更低。     

硅碳复合负极材料的制备及其性能

分别采用乳化沥青和固体粉末沥青为包覆剂制备了硅碳锂离子电池负极材料,对材料进行了XRD、SEM表征,以及进行了循环伏安法等测试。使用乳化沥青为包覆剂制备的硅碳复合负极材料为类球状,形貌规整,首次容量为522mAh/g,效率达88.8%,循环10次后平均每周容量衰减1.6mAh/g。使用固体粉末沥青为包覆剂制备的硅碳负极材料为无规则形状,首次容量为480mAh/g,首次库伦效率为87.9%,循环10次后平均每周容量衰减1.9mAh/g。使用乳化沥青为包覆剂整体性能要好于使用固体粉末沥青为包覆剂制备的硅碳复合负极材料。     

硫炭复合正极材料的制备及性能研究

通过正交试验设计研究,优化出锂硫电池用硫炭复合正极材料的最佳制备工艺为硫炭比6∶4,150℃恒温5h,300℃恒温2h,在该条件下制备的材料首次放电比容量1206.2mAh/g,20周循环后放电比容量为1102.9mAh/g,容量保持率为91.4%,材料的循环性能较佳。