S-Co复合掺杂LiMn2O4的合成与性能

为了扩大锂离子电池正极材料LixMn2O4的工作电压范围，在保证良好循环性能的基础上提高材料的容量，本文对S-Co复合掺杂LiMn2O4的合成工艺和电化学性能进行了研究．溶胶-凝胶法合成的各试样均为纯的立方尖晶石相，且结晶状态良好．S—Co复合掺杂综合了S掺杂效应和Co掺杂效应，改善了LiMn2O4的电化学性能，在2．4—4．3V充放电压范围内，初始容量较高，达到170mAh／g，30次循环后容量不但没有衰减而且有一定增加．     

Al3+掺杂对Li1.02Mn2O4结构和电化学性能的影响

用固相法合成了Li1.02AlxMn2-xO4(x=0.0,0.05,0.10,0.15,0.20,0.30)锂离子电池正极材料,研究了Al3+对尖晶石型Li1.02Mn2O4的结构及电化学性能的影响.结果表明,当掺杂量x小于0.2时,没有出现杂相,掺杂量为0.3时,出现杂相Al2O3;Al3+的掺入能稳定晶体结构,使材料在充放过程中很好地保持稳定,减弱Li+的能级分裂,改善材料的耐过充性能.当x=0.15时,初始最高容量为118.7 mAh·g-1,160次循环容量衰减至113.8 mAh·g-1,容量保持率为95.8%.Al3+的加入使材料的电导率降低,但材料结构更加稳定,循环性能变得更好.     

锂离子电池正极材料LiCrxMn2-xO4的合成及性能研究

采用Pechini法制备了尖晶石LiCrxMn2-xO4正极材料,并用X射线衍射仪、扫描电镜、充放电测试等手段研究了其晶体结构、表观形貌和电化学性能.结果表明,该法制备的尖晶石LiCrxMn2-xO4(0≤x≤0.1)正极材料为单一尖晶石结构,形貌较好,粒径分布均匀;晶胞参数随着Cr含量的增加而减小,但是Cr掺杂量对于产物的相结构和晶体形貌影响不大;Cr含量的增加使得LiCrxMn2-xO4的比容量减小,但却提高了尖晶石结构的稳定性和循环性能.     

Li1+xCoyMn2-x-yO4的结构及电化学性能研究

利用溶液相合成技术把钴掺入到主尖晶石相中制得掺钴尖晶石相材料。所合成的材料具有颗粒分布均匀及结晶性能好等特点。利用X射线粉末衍射仪、傅里叶变换红外分光光度计及扫描电子显微镜对所合成掺杂锂材料的结构性能进行表征。研究表明掺杂钴可提高材料的结构稳定性能，减少锰在电解液中溶解，减少锂离子在材料中迁移电阻。电化学性能测试结果表明所合成掺钴材料Li1.03Co0.05Mn1.92O4具有较好的初始容量及循环稳定性能。     

Li4Ti4.95Al0.05O12/C复合负极材料的制备及电性能研究

Li4Ti5O12是具有良好应用前景的锂离子电池负极材料之一.本研究以聚丙烯酰胺(PAM)为模板剂和碳源,采用改进的固相合成法制备锂离子电池负极材料Li4Ti4.95Al0.05O12和Li4Ti4.95Al0.05O12/C.利用X射线衍射仪、场发射扫描电镜等测试手段表征材料的物相结构和形貌.结果表明:Al掺杂未改变Li4Ti5O12的尖晶石结构,合成过程中PAM模板剂的引入能够有效调控材料微观形貌并降低颗粒团聚程度.采用恒流充放电和交流阻抗测试材料的电化学性能,Li4Ti4.95Al0.05O12/C复合材料的比容量和循环性能得到明显改善,0.2C倍率下首次充放电比容量分别达到159.2和160.8 mAh/g,5C倍率时仍有较好的循环性能.     

LiMxMn2-xO4正极材料的表面改性机理研究

采用溶胶-凝胶包裹法对尖晶石LiMn2O4及其阳离子掺杂LiM0.1Mn1.9O4(M=Li，Ni)正极材料进行了表面改性研究．X射线衍射及电子探针线扫描分析表明，表面改性以后的晶粒仍为尖晶石结构，表面改性离子Co的浓度由表及里逐步减小．电解液溶蚀实验及电化学循环测试表明，表面改性后的正极材料LiM0.1Mn1.9O4的抗溶蚀性明显增强，循环性能优良．性能改善的原因是表面改性以后，尖晶石晶粒表层Mn^3 离子浓度降低，Mn^4 离子浓度大大增加，减少了Mn^3 发生歧化反应的机会．     

尖晶石Li4Ti5O12-xFx的制备与电化学计量性能研究

为了改善尖晶石型Li4Ti5O12材料的电子电导率和离子导电性,许多研究者认为阳离子掺杂改性是较有效的途径之一。主要通过金属阳离子V5+,Mn4+,Fe3+,Al3+,Ga3+Co3+,Cr3+,Ni2+,Mg2+等取代锂位或者钛位来提高导电性,改善电化学特性。本文主要是通过高温固相法合成F-掺杂的尖晶石化合物Li4Ti5O12-xFx及对其电化学性能的影响。     

锂离子电池正极材料LiCrxMn2-xO4的合成及性能研究

采用Pechini法制备了尖晶石LiCr_xMn_2-xO₄正极材料,并用X射线衍射仪、扫描电镜、充放电测试等手段研究了其晶体结构、表观形貌和电化学性能.结果表明,该法制备的尖晶石LiCr_xMn_2-xO₄(0≤x≤0.1)正极材料为单一尖晶石结构,形貌较好,粒径分布均匀;晶胞参数随着Cr含量的增加而减小,但是Cr掺杂量对于产物的相结构和晶体形貌影响不大;Cr含量的增加使得LiCr_xMn_2-xO₄的比容量减小,但却提高了尖晶石结构的稳定性和循环性能.     

Li_(1-x)Cr_xFePO_4的微波合成研究

采用机械球磨结合微波法合成了Cr3+掺杂锂离子电池正极材料Li1-xCrxFePO4。通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和恒电流充放电测试研究了Cr3+掺杂方式和掺杂量对样品的物相结构、形貌和电化学性能的影响。实验结果表明,微波法可以快速合成Li1-xCrxFePO4正极材料;以共沉淀掺杂方式合成的样品Li0.99Cr0.01-FePO4具有最好的电化学性能,在室温下以20mA/g进行充放电测试,其首次放电容量为153.59mAh/g,10次循环之后还有149.29mAh/g,容量保持率为97.20%。     

Cr3+对LiFePO4/C材料结构和电化学性能的影响

采用二步固相反应法合成了具有橄榄石结构的LiFe0.98Cr0.02PO4/C复合正极材料,并通过XRD、SEM、恒流充放电、循环伏安等分析测试手段对材料的物相结构及电化学性能进行表征。结果表明:LiFePO4材料引入Cr3+未改变其原有的晶体结构,但合成材料的颗粒尺寸明显减小,颗粒粒径约为200nm;获得的LiFe0.98Cr0.02-PO4/C复合材料具有良好的电化学性能,0.2C倍率下首次放电比容量为144.9mAh·g-1,50次循环后,容量保持率为99.6%,10C倍率放电比容量可达到116.3mAh·g-1。循环伏安性能测试表明Cr3+的掺杂提高了Li+在材料中脱嵌过程的可逆性。     

Influence of Nb5+ Doping on Structure and Electrochemical Properties of Spinel Li1.02Mn2O4

The Li1.02NbxMn2-xO4 (x=0,0.005,0.01,0.02,0.04 and 0.1) materials were prepared by solid-state reaction method in which Li2CO3 , electrolytic MnO2 and Nb2O5 were used as reactants. The influences of the Nb5+ doping on structure, morphology and electrochemical performance were systemically investigated by means of X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), cyclic voltammetry (CV) and AC impedance. XRD test showed that the prepared samples had single spinel structure although there was impurity phase of LiNbO3 existing in Li1.02NbxMn2-xO4 phase after Nb5+ doping. The doped materials with Nb5+ had smaller lattice parameters and crystal volume compared with pristine Li1.02Mn2O4. The endurance of overcharge was largely improved. In addition, the small amount of Nb5+ doping could increase the material conductivity.     

尖晶石锰酸锂的组成对其结构和性能的影响

以电解二氧化锰和碳酸锂为原料用高温固相法合成了尖晶石锰酸锂,在锂与锰的原子比从0.95:2到1.1:2范围内,其结构为单一尖晶石相,晶格常数和比容量随着锂锰比的增加呈现出先增大后降低的变化规律.在锂锰比为1.0:2和1.02:2附近,晶格常数和比容量分别达到最大.这种变化规律与锂离子在晶格中的位置有关.在锂锰比从1.0:2到1.1:2的范围内,随着锂锰比的增加,尖晶石锰酸锂嵌脱锂反应过程的动力学极化逐渐降低,大电流性能逐渐提高.以尖晶石锰酸锂为正极,MCMB为负极组装了423048型电池,锂锰比从1.0:2到1.1:2,电池循环稳定性随锰酸锂的锂锰比的增大而提高.     

Synthesis and Structure Transformation of Orthorhombic LiMnO2 Cathode Materials by Sol-gel Method

Orthorhombic LiMnO2 cathode materials were synthesized successfully at lower temperature by sol-gel method. When LiMnO2 precursor prepared by sol-gel method was fired in air, the product was a mixture of spinel structure LiMn2O4 and rock-salt structure Li2MnO3, whereas in argon single-phase orthorhombic LiMnO2 could obtain at the range of 750℃ to 920℃. The substitution of Mn by Zn2+ or Co3+ in LiMnO2 led to the structure of LiMnO2 transiting to Qα-LiFeO2. The results of electrochemical cycles indicated that the discharged capacity of orthorhombic-LiMnO2 was smaller at the initial stages, then gradually increased with the increasing of cycle number, finally the capacity stabilized to certain value after about 10th cycles. This phenomenon reveals that there is an activation process for orthorhombic LiMnO2 cathode materials during electrochemical cycles, which is a phase transition process from orthorhombic LiMnO2 to tetragonal spinel Li2Mn2O4. The capacity of orthorhombic LiMnO2 synthesized at lower te     

O2结构LixMn0.7Co0.3O2正极材料的可控制备及其电化学性能研究

采用溶胶-凝胶法,通过控制Na/(Mn+Co)投料比,合成了层状P2结构的Nax Mn0.7Co0.3O2;以NaxMn0.7Co0.3O2 为前驱体,经离子交换反应得到层状O2结构LixMn0.7Co0.3O2,锂含量x达到0.9.电化学性能测试表明,随着锂含量的增加,可逆比容量逐渐增大,首次充电不可逆容量也明显增大,其中以Li0.9Mn0.7Co0.3O2的可逆比容量及首次不可逆比容量最高,且保持了良好的电化学循环稳定性.     

Li-Ni共掺尖晶石型LiMn2O4单晶多面体材料的制备及电化学性能

采用无焰燃烧法在500℃反应3 h,然后分别在600、650、700和750℃二次焙烧6 h制备了尖晶石型Li_1.02Ni_0.05Mn_1.93O₄正极材料。结果表明,不同焙烧温度制备的Li-Ni共掺材料没有改变LiMn₂O₄的立方尖晶石结构,且随着焙烧温度的升高,颗粒尺寸变大,结晶性提高。二次焙烧温度为700℃的Li_1.02Ni_0.05Mn_1.93O₄单晶多面体晶粒正极材料具有{111}、{110}和{100}面,且电化学性能较优,在1 C倍率下初始放电比容量为108.2 mA·h·g?1,循环500次后的容量保持率为76.8%;在5 C下首次放电比容量可达到99.0 mA·h·g?1,1000次循环后,仍能维持72.1%的容量保持率;在10 C下仍显示出71.3 mA·h·g?1的首次放电比容量及经500次循环后86.4%的容量保持率。并且其具有较大的Li+扩散系数和较小的表观活化能。Li-Ni共掺LiMn₂O₄单晶多面体材料能够有效抑制Jahn-Teller效应,减小Mn的溶解及增加Li+扩散通道,使材料的晶体结构稳定,提高倍率性能和循环性能。      

Al2O3膜表面包覆LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的微观结构和电化学特性

采用液相浸渍法在球形颗粒LiNi1／3Co1／2Mn1／3O2的表面包覆上了一层Al2O3膜．结构分析表明，表面A1203膜的厚度约100nm，具有一定的无定形结构，核体材料具有纯六方相结构．实验结果证明，表面Al2O3膜能够有效提高正极材料的耐过充能力和循环稳定性．在截止电压为3．0—4．5V，充放电倍率为1C的条件下，Al2O3表面包覆膜后正极活性物质50次循环的容量保持率提高了11．5％．     

稀土掺杂锂锰氧化物LiMn2-xNdxO4(X=0.005～0.1)的结构和电性能研究

采用微波与传统加热相结合的方法首次合成了稀土掺杂基锂锰氧化物LiMn2-xNdxO4(x=0.005-0.1)材料，电化学性能测试结果表明材料在掺杂量为x=0.01时表现出最大放电比容量，同时具有很好的循环稳定性，经过100次循环其容量衰减仅为14.9%；XRD测试结果表明在LiMn2O4尖晶石晶格中掺入合适量的Nd对稳定尖晶石骨架结构起重要作用；FTIR分析技术揭示了容量少量衰减的原因。