LiMn0.6Fe0.4PO4/C纳米片正极材料的水热合成及其电化学性能

采用乙二醇辅助的水热法合成了锂离子电池LiMn0.6Fe0.4PO4/C纳米片正极材料,并采用X射线衍射(XRD)及其Rietveld精修和扫描电子显微镜(SEM)研究了材料的结构与形貌;采用循环伏安(CV)和充放电测试研究了材料的电化学性能。XRD及其Rietveld精修表明,LiMn0.6Fe0.4PO4/C纳米片具有与LiMnPO4类似的结构,无杂质峰。SEM表明,LiMn0.6Fe0.4PO4/C的形貌为片层状结构。CV表明,LiMn0.6Fe0.4PO4/C存在Mn2 /Mn3 和Fe2 /Fe3 两步转化过程。充放电测试结果表明,LiMn0.6Fe0.4PO4/C纳米片具有较好的倍率容量和循环稳定性。5C倍率放电时,100次循环的容量仍高达115.8 mAh/g左右,容量保有率为95.8%。     

锂离子电池Li_(1.2)Mn_(0.56)Ni_(0.16)Co_(0.08)O_2正极材料的合成及电化学性能

采用溶胶凝胶法成功制备了锂离子电池Li_(1.2)Mn_(0.56)Ni_(0.16)Co_(0.08)O_2正极材料,利用扫描电镜(SEM)、循环伏安(CV)及充放电等测试手段研究了该材料的微观形貌和电化学性能。SEM表征结果表明,合成的Li1.2Mn0.56Ni0.16Co0.08O2粒径约为2μm,呈长片层状结构。CV测试表明,经过首次循环后,Li2Mn O3组分得到活化,并转变为具有电化学活性的Li Mn O2,造成了锂离子的不可逆损失。充放电测试表明,在0.2 C倍率循环时,Li_(1.2)Mn_(0.56)Ni_(0.16)Co_(0.08)O_2材料的首次放电比容量为199.7 m A·h/g。倍率性能测试表明,在经过36次充放电循环后,材料仍有很高的容量保持率。     

不同制备方法对正极材料0.5Li_2MnO_3·0.5Li(Ni_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3))O_2结构、形貌、电化学性能的影响

分别采用氢氧化物共沉淀、碳酸盐共沉淀、喷雾干燥的方法合成了层状α-Na Fe O2结构的富锂正极材料0.5Li2Mn O3·0.5Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)O2,通过X射线衍射分析(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和电化学性能测试对不同合成方法所得的样品进行了表征。实验结果表明:氢氧化物共沉淀合成的前驱体所制备的正极材料0.5Li2Mn O3·0.5Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)O2具有良好的电化学性能,0.05C倍率下首次放电容量可达247.1 m A·h/g,0.2C倍率条件下经过50次循环,容量保持率为98.7%。     

锂离子电池Li2NixMn1-xSiO4(x=0.4～0.7)正极材料的电化学性能

采用湿化学方法,结合高温固相反应法制备了锂离子电池正极材料Li2NixMn1-xSiO4(x=0.4,0.5,0.6,0.7),以蔗糖为碳源对Li2NixMn1-xSiO4材料进行表面包覆.运用XRD、SEM、循环伏安测试和充放电循环等方法表征了Li2NixMn1-xSiO4的结构与电化学性能.XRD结果表明,Li2NixMn1-xSiO4/C固溶体属于Pmn21空间群结构.制备的Li2Nio.4Mn0.6SiO4/C具有较好的电化学性能,首次循环的充放电容量分别为219.9,132.4 mAh/g,循环20次后的可逆容量为72 mAh/g.     

锂离子电池Li1.2Mn0.56Ni0.16Co0.08O2正极材料的合成及其电化学性能

采用溶胶凝胶法成功制备了锂离子电池Li1.2Mn0.56Ni0.16Co0.08O2正极材料,并采用扫描电子显微镜(SEM)、循环伏安(CV)及充放电等测试研究了该材料的形貌和电化学性能。SEM测试结果表明,合成的Li1.2Mn0.56Ni0.16Co0.08O2粒径约为2μm,呈长片层状结构。CV测试表明,经过首次循环后,Li2MnO3组分得到活化,并转变为具有电化学活性的LiMnO2,并造成了锂离子的不可逆损失。充放电测试表明,在0.2C倍率循环时,Li1.2Mn0.56Ni0.16Co0.08O2材料的首次放电比容量为199.7 mAh.g-1。倍率性能测试表明,在经过36次充放电循环后,仍有很高的容量保持率。     

锂离子电池Li_4Ti_(4.95)Zr_(0.05)O_(12)负极材料的结构与电化学性能

采用高温固相法合成Li_4Ti_5O_(12)及Li_4Ti_(4.95)Zr_(0.05)O_(12)材料,采用扫描电镜(SEM)、X射线粉末衍射(XRD)、充放电测试和循环伏安(CV)研究材料的结构和电化学性能。结果表明,两种材料均具有较小的平均粒径和窄的粒度分布,Zr4+进入晶格结构内部,具有纯相的尖晶石结构。0.1C倍率时,Li_4Ti_(4.95)Zr_(0.05)O_(12)首次放电比容量高达248 m A·h/g,略低于Li_4Ti_5O_(12)。1.0C倍率放电比容量为145 m A·h/g,5.0C倍率140次循环后,放电比容量仍达到121 m A·h/g,明显高于纯相Li_4Ti_5O_(12)材料,具有较好倍率性能。     

新型Li4Ti5O12/双相TiO2纳米片的合成及性能

锂离子电池负极材料Li4Ti5O12由于具有独特的结构稳定性和突出的安全性而被广泛研究。然而,较差的高倍率性能严重限制了其在动力锂离子电池中的应用。为了进一步提升Li4Ti5O12负极材料的倍率性能,采用一种便捷的水热法成功制备了新型Li4Ti5O12/双相TiO2纳米片,为显著提高Li4Ti5O12基复合材料的电化学性能提供了一种简便而有效的方法。所合成的Li4Ti5O12/双相TiO2纳米片表现出优良的电化学性能：0.5 C时,具有174 mAh/g的超高可逆容量;当倍率高达30 C时,可逆容量超过140 mAh/g。新型Li4Ti5O12/双相TiO2纳米片的研究将为设计开发满足日益增长的高功率储能需求的新型无碳负极材料提供新思路。     

锂离子电池钠掺杂LiFePO_4正极材料的电化学性能

利用高温固相法制备Li1-xNaxFePO4(x=0,0.05,0.10,0.20)正极材料,并进行电化学性能测试。结果表明,Li0.95Na0.05FePO4材料表现出最好的电化学性能,在0.1C充放电时首次放电容量为107.6mA·h/g,循环20次后的放电容量为109.3mA·h/g,容量保留率几乎100%。在0.5C、1.0C和2.0C不同倍率下放电,容量保持率分别为80.22%、97.36%和91.90%。与纯LiFePO4相比,Li0.95Na0.05FePO4材料具有更高的可逆容量、更稳定的循环性能和更好的倍率性能。     

钛和锆共掺杂对单晶LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2正极材料形貌和电化学性能的改进

用共沉淀法和高温固相法合成了单晶LiNi_0.6Co_0.2Mn_0.2-2xTi_xZr_xO₂(x=0.0,0.001,0.002,0.003), 研究了Ti和Zr部分取代Mn对材料结构、电化学性能和Li⁺扩散系数的影响。研究结果表明, 钛和锆共掺杂能进一步增加Li层间距、改善阳离子混合, 从而提高电池容量和倍率性能。半电池循环伏安特性测试表明, 与未掺杂材料相比, Ti和Zr共掺杂的LiNi_0.6Co_0.2Mn_0.2O₂正极材料具有更好的电化学性能。以LiNi_0.6Co_0.2Mn_0.2-2xTi_xZr_xO₂为正极材料制作的扣式电池放电比容量、电荷转移效率和Li⁺扩散系数均随掺杂元素比例x增大而增加。在3.0～4.3 V电压范围内, LiNi_0.6Co_0.2Mn_0.2-2xTi_xZr_xO₂正极材料在x=0.002时, 半电池在1C倍率下的放电比容量达到163.2 mAh/g, 半电池经过1C倍率循环50次后, 放电容量保持率提高到93.2%, 高于未掺杂样品(92.1％)。对循环后电池进行交流阻抗测试, 结果表明, 对过渡金属的部分替代有助于结构内部锂离子扩散和降低电荷转移电阻。     

富锂锰基材料Li_(1.35)[Ni_(0.35)Mn_(0.65)]O_(2+y)的合成与电化学性能研究

将化学计量比的前驱体Ni0.35Mn0.65(OH)2与Li2CO3均匀混合,采用不同高温段温度合成Li1.35[Ni0.35Mn0.65]O2+y富锂锰基正极材料。对合成的材料进行表征,结果表明:所合成的Li1.35[Ni0.35Mn0.65]O2+y正极材料为均匀的类球形,单颗粒大小均匀;XRD图谱显示材料为层状的α-Na Fe O2结构。将材料组装成CR2016扣式电池,采用蓝电测试仪以12.5 m A/g的电流密度进行充放电测试,2.0~4.8 V之间,最高初始放电比容量为198.0 m Ah/g,首次放电效率为69.7%。     

二维纳米氧化铝涂层包覆锰酸锂材料电化学性能的研究

以无机铝盐Al(NO3)3·9H2O为原料,氨水为沉淀剂,通过溶胶-凝胶法在Li Mn2O4表面包覆一层二维纳米状Al2O3。通过XRD、SEM、TEM和电化学测试对样品的晶体结构、表面形貌和电化学性能进行了表征。结果表明,此方法合成的锰酸锂表面均匀包覆了一层二维纳米氧化铝,呈蓬松无序状,厚度约为50 nm。电化学测试结果表明:该复合材料的首次放电比容量为112.7 m Ah/g(0.1C),1C倍率循环400周容量保持率为78.35%。     

高温固相法制备LiMn_(0.98)Mg_(0.02)PO_4/C材料及其性能研究

采用高温固相法制备了LiMn0.98Mg0.02PO4/C材料,通过XRD,SEM,恒流充放电和循环伏安等测试方法,研究了在不同煅烧温度下合成的LiMn0.98Mg0.02PO4/C材料的结构和电化学性能.结果表明:在700~850℃温度范围内,煅烧时间为10h的条件下,获得的材料均具有单一相橄榄石型结构.随着煅烧温度的升高,颗粒尺寸变大,形貌改变,且发生团聚.经750℃处理的材料具有较好的综合电化学性能,放电平台较高,以0.05C电流充放,放电比容量可以达到100mA·h/g,30次循环后,容量保持率为73%.     

富锂正极材料Li[Li_(0.2)Ni_(0.13)Co_(0.13)Mn_(0.54)]O_2的合成及其电化学性能研究

以过渡金属硫酸盐和一水合氢氧化锂为原料,采用共沉淀-高温固相烧结法制备富锂正极材料Li[Li0.2Ni0.13Co0.13Mn0.54]O2。通过XRD、SEM和电池充放电测试方法考察了产物结构和性能,结果表明:在水浴50℃下控制p H=11合成的前驱体具有很好的分散性,且在950℃下烧结得到了优越的电化学性能;在0.1C(1C=300 m A/g)充放电时,首次放电比容量为258.9 m Ah/g(2.0~4.8 V),首次充放电效率为75.6%;在1C充放电时,首次放电比容量为204.6 m Ah/g,循环10次后放电比容量为179.9 m Ah/g;2C倍率下仍保持了141.4 m Ah/g的放电比容量。     

锌取代对尖晶石Li_2MnTi_3O_8锂离子电池负极材料微观结构及电化学性能的影响

采用溶胶-凝胶结合固相烧结法制备具有复杂尖晶石结构(空间群为P4332)的Li_2Mn_1-xZnxTi_3O_8(x=0,0.1,0.5)负极材料,研究锌部分取代锰对Li2Mn Ti_3O_8材料微观结构及电化学性能的影响。结果显示,锌取代之后,Li_2MnTi_3O_8材料的晶胞体积以及晶粒尺寸有明显的降低,然而颗粒大小却没有显著的变化。锌取代对改善Li_2Mn Ti_3O_8材料电化学性能非常有利,在0.1C倍率条件下充放电,50次充放电循环,Li_2Mn Ti_3O_8,Li_2Mn_(0.9)Zn_(0.1)Ti_3O_8和Li_2Mn0.5Zn0.5Ti_3O_8放电容量分别为168,269和298 m A·h/g,且都在第一次循环之后表现出优异的循环稳定性。在1C倍率条件下充放电36次,锌取代材料的放电容量和循环稳定性均好于未取代的材料。     

Li_4Ti_5O_(12)纳米片负极材料的合成及其快速充放电性能

采用水热法合成Li_4Ti_5O_(12)负极材料,研究材料在大倍率条件下的电化学性能。X射线衍射(XRD)分析结果表明所合成的Li_4Ti_5O_(12)材料晶体尺寸在纳米级。透射电子显微镜(TEM)分析结果表明材料的结晶粒度为50~100 nm。电化学充放电测试结果表明该材料在10 C倍率充放电时首次放电比容量达到269.9 m A·h/g,循环50次后稳定在177 m A·h/g左右,显示出优异的快速充放电性能。     

Ni,Cr掺杂对LiFePO_4/C电化学性能的影响

采用二步固相反应在惰性气氛下合成了橄榄石型LiFe0.98M0.02PO4/C(M=Ni,Cr)复合正极材料.通过XRD,SEM及电化学测试等手段对材料的性能进行分析.研究结果表明:少量Ni 2+,Cr3+的掺杂虽然未改变LiFePO4晶体结构,但改善了材料的颗粒形貌,降低了粒径(粒径约200nm),增强了LiFe0.98M0.02PO4/C材料的导电能力,比未掺杂的LiFePO4/C具有更好的电化学性能.在2.5~4.2V下充放电,LiFe0.98Cr0.02PO4/C材料0.2C的首次放电比容量为146.7mA·h·g-1,循环50次的容量保持率为98.1%,10C放电比容量达116.3mA·h·g-1.     

锂离子电池Li_4Ti_(4.95)Ce_(0.05)O_(12)负极材料的结构与电化学性能

采用高温固相法合成了Li_4Ti_5O_(12)和Li_4Ti_(4.95)Ce_(0.05)O_(12)负极材料,采用X射线粉末衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、循环伏安(CV)和充放电测试等手段研究样品的结构和电化学性能。XRD图谱表明铈掺杂并没有改变样品的晶体结构;循环伏安曲线表明Li_4Ti_(4.95)Ce_(0.05)O_(12)样品具有更好的可逆性,铈的掺杂有利于锂离子的可逆脱嵌;微分电容曲线表明Li_4Ti_(4.95)Ce_(0.05)O_(12)的充放电的峰电位值差比Li_4Ti_5O_(12)小,说明前者具有更小的电化学极化;充放电测试表明,5 C倍率充放电时,Li_4Ti_(4.95)Ce_(0.05)O_(12)和Li_4Ti_5O_(12)的可逆放电容量分别为120 m A·h/g和80 m A·h/g左右,说明铈的掺杂提高了Li_4Ti_5O_(12)材料的倍率容量和循环性能。     

尖晶石Li4Ti5O12材料固相合成工艺研究

通过对Li4Ti5O12材料固相合成工艺参数的研究,确定了最佳的分段固相合成工艺条件.结果表明:原料经650℃煅烧8h,然后再经900℃煅烧2h后,得到的Li4Ti5O12材料具有单一的尖晶石结构,且材料的颗粒尺寸较小;材料具有良好的电化学性能,其中以0.2 C充放电.放电比容量可以达到165.4mA·h/g;以0.2C充电,以不同倍率(0.5C,1C,3C及5C)放电,其放电比容量随放电倍率的增加,降低的幅度较大,其中5C放电比容量为0.5C的63.78％.     

新型电极材料Li_5Cr_9Ti_4O_(24)的制备及其性能

采用溶胶凝胶法合成一种新型的Li_5Cr_9Ti_4O_(24)钛酸盐材料,用X射线粉末衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、循环伏安(CV)、充放电测试和阻抗测试等方法研究了样品的结构和电化学性能。结果表明,Li_5Cr_9Ti_4O_(24)粒径大小约为100~200 nm,具有同LiCrTiO_4相似的晶格结构;循环伏安曲线表在1.227 V/1.772 V和1.334 V/1.761 V处出现氧化还原峰;在不同倍率下充放电时,Li_5Cr_9Ti_4O_(24)有较好的放电比容量和倍率性能,大倍率充放电曲线表明Li_5Cr_9Ti_4O_(24)材料具有很高的循环稳定性;阻抗图表明循环后的Li_5Cr_9Ti_4O_(24)材料生成SEI膜。     

LiCr0．05Ni0．15Mn1．8O4的合成和电化学性能

通过溶胶-凝胶法合成尖晶石型锂离子电池正极材料LiCr0.05Ni0.15Mn1.8O4,并用XRD,SEM,FTIR,TGA表征其形貌和结构,采用电化学测试考察材料的电化学性能.结果表明,所合成的LiCr0.05Ni0.15Mn1.8O4具有与母体LiMn2O4同样完整的尖晶石结构,Cr3 (d3)和Ni2 (d8)部分取代了尖晶石结构八面体骨架中的Mn3 (d3).LiCrxNiyMn2-x-yO4(x=0.05,y=0.15)电极的良好容量归功于尖晶石结构中Cr和Ni对Mn位的掺杂而使主体结构得到了稳定.其首次充放电容量为120/100(mA·h·g-1,循环41次后容量保持率为98%.与单一LiMn2O4相比,在800℃合成的目标产物结构稳定性和循环可逆性好,循环伏安和充放电曲线表明该物种在充放电过程中Li 两步脱嵌过程有转变为一步的趋向.