燃烧合成LiFe1-xMnxPO4正极材料的研究北大核心

以MnCO3为Mn源,采用热爆工艺合成LiFePO4,研究不同添加量的MnCO3对LiFePO4性能的影响。结果表明,掺杂量x=0.05时LiFe0.95Mn0.05PO4衍射峰峰强和半高宽为最佳;SEM测试显示,掺杂产物的颗粒分散最好,颗粒均匀;掺杂产物在0.1 C倍率下的首次充放电比容量分别为154.9 mAh/g和138.5 mAh/g,较纯LiFePO4的首次充放电比容量有较大提高;在经过50次循环后放电比容量保持率为86.45%,在0.2 C、0.5 C和1 C倍率下的首次放电比容量分别为129 mAh/g、109.4 m Ah/g和86.9 mAh/g。     

钒/镍离子掺杂LiFePO_4的制备及其电化学性能

以水/乙醇作溶剂,采用溶剂热法制备合成了钒/镍离子掺杂的锂离子电池正极材料LiFePO_4,利用X射线衍射仪(XRD)和扫描电镜(SEM)对试验所得样品进行物相和形貌分析,通过恒流充放电测试仪以及电化学工作站对样品的电化学性能进行了研究。结果表明:掺杂钒和镍离子后样品的充放电电压平台差均比未掺杂样品小,当钒离子掺杂量1%以及镍离子掺杂量为1%时,在2.5～4.3 V、0.2C和常温下电池的首次放电比容量分别为124.9、113.5 mAh/g。常温下钒离子掺杂量1%时循环性能最佳,循环50次后放电比容量为114.4 mAh/g,容量保持率为91.59%。镍掺杂量为1%样品在低温条件(0℃)下具有最高的首次放电比容量103.1 mAh/g。     

固相烧结辅助高温球磨合成LiNi_xMn_(2-x)O_4

以氢氧化锂、硝酸镍、二氧化锰为原料,用固相烧结辅助高温球磨方法,合成了具有Ni掺杂的LiMn_2O_4正极材料。研究了Ni在不同掺杂量时对材料的相结构、形貌和充放电性能的影响,并与未掺杂Ni的LiMn_2O_4进行对比。结果表明,掺Ni后材料的放电比容量随着掺杂量的增大逐渐减小,而材料的容量保持率相比未掺杂时略有提高;当掺杂量x=0.05时,所得产物的充放电性能最佳,首次放电容量达到122.9mAh/g,充放电容量保持率在40次循环后为97.48%。     

固相法合成锂离子电池负极材料Li_4Ti_5O_(12)/C

以Li2CO3、TiO2和硬脂酸为原料,采用高温固相法制备出Li4Ti5O12/C复合材料。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、恒流充放电测试等测试方法对Li4Ti5O12的结构、形貌和电化学性能进行了研究。结果表明:硬脂酸的添加使合成的Li4Ti5O12/C复合材料具有良好的高倍率电化学性能,其0.1C倍率下首次放电比容量达到153.6mAh/g,在2C倍率下首次放电比容量可达到134.4mAh/g。     

超/亚临界水热合成LiFePO4材料及其电化学性能

利用间歇式高温高压水热设备在超临界和亚临界条件下合成纯度高、结晶度好的亚微米级LiFePO4颗粒,通过XRD、SEM、充放电测试对LiFePO4的结构、形貌和电化学性能进行表征,并考查反应温度、压力和3种模板剂对制备的LiFePO4材料的结构、形貌及电化学性能的影响。结果表明温度和压力的升高有利于合成较小粒径、均一分布的颗粒,以PVP作为模板剂得到的样品性能最佳,制备的LiFePO4颗粒粒径为200～600 nm,0.1 C和1 C倍率下的首次放电比容量分别为141.2 mAh/g和113.6 mAh/g,1C倍率下循环100次,其容量保持率为96.0%,制备的材料具有优异的倍率性能。     

高性能正极材料LiFePO_4的制备及表征

采用颗粒纳米化技术与雾化干燥相结合的方法合成了高性能的LiFe_(0.98)Ti_(0.02)PO_(4-x)F_x/C(x=0.00,0.02)正极材料。利用X-ray粉末衍射仪、场发射扫描电子显微镜和蓝电测试系统对合成材料的晶体结构、颗粒形貌和电化学性能进行了表征。结果表明,采用该方法可明显降低一次颗粒粒径,同时引入Ti-F掺杂可进一步提高产品的电化学性能。LiFe_(0.98)Ti_(0.02)PO_(3.98)F_(0.02)/C表现出最好的电化学性能,其0.1C首次放电比容量和库伦效率分别为163.9mAh/g和97.3%;1C放电比容量为144.3mAh/g,循环50次后容量保持率为98.8%,表现出了较高放电比容量和良好的循环性能。     

两步碳包覆工艺制备锂离子电池正极复合材料LiFePO_4/C

以FePO4·2H2O和葡萄糖为原料,进行初次碳包覆合成Fe2P2O7/C,然后将Fe2P2O7/C和Li2CO3按比例混合,加入一定量的葡萄糖,于氩气气氛炉中升温到一定温度下保温,制得LiFePO4/C复合材料。文章详细考察了合成条件对LiFePO4/C材料晶体结构、物理和电化学性能的影响,结果表明优化工艺条件为:温度为650℃,合成时间为8h以及第二次碳源添加量为1.5g。在最优条件下LiFePO4/C在0.1C倍率下首次放电比容量有157.4mAh/g,0.2C、0.5C、1C和2C倍率下放电比容量分别为153.7mAh/g、147.2mAh/g、140.0mAh/g、128.0mAh/g,具有良好的电化学性能。     

LiFePO4／Cu复合正极材料的制备及电化学性能

将高温固相法制备的LiFePO4高度分散在含有KNaC4H4O6的CuSO4水溶液中,利用非电解沉积法还原出溶液中的金属Cu,制备出了LiFePO4/Cu复合正极材料。采用XRD、恒流充放电及交流阻抗对材料的晶体结构和电化学性能进行了研究。结果表明:LiFePO4/Cu复合材料保持了橄榄石型LiFePO4的晶体结构,其电化学性能大大优于纯相LiFePO4。0.5C和1.0C倍率下的首次放电比容量分别为118 mAh/g和113 mAh/g,远高于纯相LiFePO4的首次放电比容量,其电荷转移电阻比纯相LiFePO4减少了约26Ω。     

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。     

正极材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的Mg掺杂及电化学性能

为提高正极材料LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂的循环性能, 采用氢氧化物共沉淀法对前驱体进行Mg掺杂, 再经过混锂、球磨、高温煅烧后, 分别对掺杂与未掺杂的正极材料进行了XRD、SEM及电化学性能的比较.研究结果表明:掺杂与未掺杂的正极材料都为标准的α-NaFeO₂型层状结构, 粒度大小无明显变化; 对于掺杂量为0.03与未掺杂的正极材料, 首轮放电比容量分别为138.2 mAh/g和145.3 mAh/g; 而循环50轮的放电比容量则分别为131.1 mAh/g和119.5 mAh/g.由此可见, 通过Mg掺杂, 正极材料的首轮放电比容量虽有少量降低, 而循环性能却有明显增强.      

熔盐法合成LiMn_（1/3）Ni_（1/3）Co_（1/3）O_2及AA电池的电化学性能

以KCl为熔盐,采用熔盐法合成了锂离子电池正极材料LiMn1/3Ni1/3Co1/3O2,扫描电子显微镜（SEM）显示此方法制备产物具有较好的晶形,颗粒较均匀.XRD表征结果显示产物为层状结构,充放电测试结果显示出材料在3.6 V平台附近有较大的可逆容量.在900℃时保温8 h时合成的LiMn1/3Ni1/3Co1/3O2具有较好的电化学性能,制作成AA电池,在2.75～4.2 V之间进行充放电测试,在1 C倍率下放电,LiMn1/3Ni1/3Co1/3O2的初始放电容量可达132.9 mAh/g,循环50多次后容量仍为124.6 mAh/g,容量保持率为93.75﹪.     

镁掺杂磷酸铁锂的碳热还原法制备及表征

采用沉淀法制备出磷酸铁,将其与碳酸锂、葡萄糖混合,并掺杂适量的镁,以碳热还原法制备出磷酸铁锂正极材料。制备的磷酸铁粉体D_(50)=2.94μm并呈正态分布。合成的镁掺杂磷酸铁锂颗粒呈类球形,D_(50)=2.80μm;不同镁掺杂量的磷酸铁锂XRD谱没有显著差别。掺杂后的LiFe_(1-x)Mg_xPO_4/C随着x值的增加,比容量有一定的上升。当x=0.01时,0.1C放电比容量为162mAh/g,1C放电比容量达到135mAh/g,循环性能优异。     

稀土La掺杂对层状富锂锰基氧化物正极材料结构及电化学性能的影响

采用碳酸盐共沉淀-高温烧结法制备了La掺杂层状富锂锰基氧化物正极材料Li_1.2Mn_0.54-xNi_0.13Co_0.13La_xO₂（x=0, 0.01, 0.03, 0.05），考察了La掺杂量对正极材料的结构及电化学性能的影响.采用X射线衍射（XRD）和扫描电镜（SEM）分析研究了正极材料的结构和形貌特征，材料的电化学性能采用交流阻抗和充放电测试仪进行测试分析.研究结果表明:所有样品均保持层状α-NaFeO₂结构，随着La掺杂量的增加，样品形貌未发生明显变化，样品放电容量呈现先增大后降低的趋势，当La掺杂量为0.03时，具有最高的放电比容量285.3 mAh/g（0.1 C），经过50次循环后的放电比容量为260.5 mAh/g，容量保持率为91.3 %.      

W掺杂改性富锂锰层状正极材料

富锂锰材料具有高的比容量和充放电电压平台, 但不可逆容量较大。本文通过对富锂锰正极材料进行W掺杂, 增强了过渡金属与氧的键合作用, 抑制了材料首次充放电过程中晶格氧的脱出, 同时, XRD精修结果表明W掺杂增大了富锂锰层状材料结构的层间距, 促进了锂离子的扩散, 降低了材料的电化学阻抗, 有效改善了材料的循环稳定性和倍率性能。电化学测试发现W掺杂量为3%时性能较优, 在0.2、3、5 C放电比容量分别为211.3、132.6、114.61 mAh/g, 与未掺杂富锂锰材料的充放电容量相比, 分别提高了10.5%、7.8%、12.58%。      

高吡啶氮掺杂有序介孔碳封装多硫化物实现长寿命锂硫电池

锂硫电池的硫正极具有高的理论比容量(1675 mAh/g)和高的比能量(2600 Wh/kg),被认为是下一代锂电池技术。然而,单质硫以及其放电产物硫化锂导电性差和多硫化锂在电解液中溶解导致穿梭效应,严重阻碍了其商业化应用。采用硬模板法制备高比表面积和高吡啶氮掺杂的一维碳材料(NOMCs),通过物理约束和吡啶氮与多硫化锂之间强亲和力来抑制多硫化锂的穿梭效应。此材料中的石墨氮可以提高碳材料的导电性,而吡啶氮可以有效地吸附多硫化锂,抑制多硫化物在电解液中穿梭。因此,采用此材料载硫后,S@NOMCs在1C倍率下首次放电容量为853 mAh/g,充放电500次容量保持在679 mAh/g,容量衰减率仅为0.042%/圈。     

高温球磨烧结合成LiCoxMn2-xO4

采用液相法合成前驱体，并通过高温球磨烧结法合成了LiCoxMn2-xO4正极材料。考察Co掺杂量对材料的相结构、形貌、电化学性能的影响。结果表明，Co掺杂后材料的首次放电比容量随着Co掺杂量的增大逐渐减小，而循环性能较好。其中LiCo0.05Mn1.95O4的首次放电比容量达到119.0 mAh/g，在不同倍率下循环100次后的容量保持率为92.52%，表现出很好的电化学可逆性和循环稳定性。     

共沉淀法制备磷酸铁锂的热处理过程研究

以硫酸亚铁、磷酸、氢氧化锂为原料,通过共沉淀法合成磷酸铁锂前驱体,再经过焙烧得到高倍率性能磷酸铁锂复合材料(LiFePO_4/C)。研究了前驱体焙烧过程中温度对样品形貌及电化学性能的影响。结果表明:产出物相为磷酸铁锂,颗粒呈现较好的球形形貌,750℃煅烧得到的样品显示出最高的电化学性能,电导率为5.10S/m,振实密度为1.19g/cm~3,在0.1C倍率下首次放电比容量达到145.8mAh/g,内阻为139.64Ω,循环伏安曲线上下对称,有很好的循环可逆性。     

Mn掺杂Co0.9Mn0.1P/RGO复合电极材料的合成及其电化学性能

锂离子电池的性能亟待突破瓶颈,当前商用锂离子电池负极材料选用的碳材料容量较低,本文合成制备了一种Mn掺杂石墨烯负载的Co_(0.9)Mn_(0.1)P/RGO复合材料,该材料用于锂离子电池表现出优异的电化学性能。在100 mA/g电流密度下,首次放电比容量达到1 250 mAh/g,首次充电比容量为795 mAh/g,充放电效率63.6%。在800 mA/g电流密度下,循环500次,放电比容量仍然达到367 mAh/g。     

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。     

固相合成锂离子电池正极材料LiMn_(1-x)Fe_xPO_4/C的结构与电化学性能

以葡萄糖为碳源,对LiH2PO4、MnCO3、FeC2O4与葡萄糖等反应物进行湿法球磨,随后在750℃温度下煅烧,通过固相反应实现对LiMnPO4的铁离子掺杂和碳包覆改性,得到锂离子电池正极材料LiMn1-xFexPO4/C(x=0、0.05、0.10、0.15、0.20)。利用X射线衍射(XRD),扫描电镜(SEM)及电化学测试等手段研究铁离子掺杂量对磷酸锰锂的晶体结构、微观形貌与电性能的影响。结果表明,LiMn0.9Fe0.1PO4/C结晶度良好,颗粒较均匀细小,具有较好的电化学性能,0.05C倍率下的首次放电比容量达到110(mA·h)/g,经过30次循环后,放电比容量约80(mA·h)/g。