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。     

形貌对Co3O4电化学性能的影响

四氧化三钴(Co₃O₄)作为锂离子电池负极材料,具有较高的理论比容量,其颗粒形貌与大小对电化学储锂性能有明显影响。采用电解法和沉淀法分别制备颗粒状、片层状和八面体状Co₃O₄。用SEM和XRD对制备的Co₃O₄进行形貌和结构分析,并研究不同形貌Co₃O₄作为负极材料的电化学储锂性能。八面体状Co₃O₄具有良好的电化学储锂性能和循环稳定性,样品以0.2 C在0～3.0 V循环的首次放电比容量达1 162.2 mAh/g;经过100次循环后,放电容量保持率为73%。八面体状Co₃O₄具有最小的表面能,有利于形成均匀致密的固体电解质相界面(SEI)膜,提升材料的储锂性能。     

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%。     

铬氧化物材料在锂电池中的应用与研究进展

铬氧化物既能够作为正极材料,也可作为负极材料应用于锂离子电池中。多电子反应的铬氧化物作为正极材料时具有较高的理论质量比容量和工作电压,其中Cr₈O₂₁和Cr₂O₅是当前研究中关注度最高的多电子反应的铬氧化物,也是非常有前景的锂电池正极材料。铬氧化物中能够用作锂电池负极材料的主要是Cr₂O₃,它不仅有较大的理论比容量,又有较低的放电平台,成本也相对较低。介绍了Cr₈O₂₁和Cr₂O₅正极材料的最新研究成果,并介绍了放电机理、制备方法、改性手段及应用,同时,比较分析了不同制备工艺下制得的样品结晶度、形貌和电化学性能。负极方面介绍了Cr₂O₃的电化学特性及其在电池方面的应用,综述了一些改性方法以解决材料的导电性和循环性能问题,如包覆、掺杂、纳米结构化等,这些研究成果为未来锂离子电池负极材料的选择提供了新的研究方向。     

Na0.44MnO2包覆Li1.2Ni0.13Co0.13Mn0.54O2材料的性能

采用溶胶-凝胶法在富锂Li_1.2Ni_0.13Co_0.13Mn_0.54O₂材料表面包覆Na_0.44MnO₂,制备Li_1.2Ni_0.13Co_0.13Mn_0.54O₂/Na_0.44MnO₂复合材料,以改善循环性能。XRD、X射线光电子能谱（XPS）、SEM和透射电子显微镜（TEM）分析结果表明：制备的复合材料为核壳结构,在高温固相反应形成Na_0.44MnO₂时,不影响Li_1.2Ni_0.13Co_0.13Mn_0.54O₂的固有结构。循环伏安（CV）、恒流充放电（GCD）测试结果表明：包覆Na_0.44MnO₂     

ZnCo-MOF-74衍生纳米球ZnO/ZnCo2O4的超级电容性能

双金属MOF-74独特的结构性能是构建多孔材料的理想前驱体之一。以ZnCo-MOF-74作为前驱体,通过高温煅烧法制备衍生物ZnO/ZnCo₂O₄纳米球,并对材料的结构和形貌进行分析。在6 mol/L KOH溶液的三电极体系中测试样品的电化学性能,在电流为1.0 A/g、n(Zn)∶n(Co)=1∶1时制得的ZnO/ZnCo₂O₄,比电容达1 047.8 F/g,高于其他比例下所得到的混合金属氧化物。ZnO/ZnCo₂O₄的高比电容和良好的倍率性能归因于较大的比表面积和双金属的协同效应。以n(Zn)∶n(Co)=1∶1合成的纳米球ZnO/ZnCo₂O₄为正极材料、活性炭为负极材料制备的不对称超级电容器,在0.5 A/g下的比电容为74.3 F/g,在比功率536.3 W/kg时,比能量为26.4 W·h/kg;以10.0 A/g电流在0～1.6 V循环2 000次后,电容保持率为81.3%。     

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。     

电解液对不同结构氟化碳材料性能的影响

分别使用两种结构不同的氟化碳材料(CF_x-A、CF_x-B)，电解液LiPF₆、LiBF₄以及锂带制备5 Ah的18650型圆柱电池，利用XRD、SEM、EDS等测试技术对材料的形貌结构进行表征分析，并对电池进行恒功率恒流放电测试，研究了不同的电解液、氟化碳材料、环境温度和高温贮存时长对电池电化学性能的影响。试验结果表明，LiBF₄与氟化碳材料的匹配协同效果较好，但LiBF₄性能的发挥受温度影响较大，环境温度从50℃下降到-20℃时，比容量下降约25%～35%。相较于CF_x-A,CF_x-B的层间距和比表面积较大，Li/CF_x-B电池具有更高的放电电压，较好的倍率性能，但容量偏低；而Li/CF_x-A电池的放电平台更平稳、容量更高、高温贮存性能更好，但倍率性能较差。     

Mg、F掺杂镍锰酸锂正极材料的制备及性能研究

采用固相烧结+高速气流雾化工艺制备LiNi_0.5Mn_1.5O₄正极材料，采用液相离子掺杂方式制备Mg、F掺杂的LiNi_0.5Mn_1.5O₄材料。利用SEM、XRD、DLS等对材料微观形貌、结构、粒度分布进行表征，利用恒流充放电测试研究电化学性能。结果表明，与未掺杂样品相比，Mg、F掺杂的LiNi_0.5Mn_1.5O₄电极具有优异的倍率性能(5 C放电比容量为114.12 mAh/g)和循环稳定性(1 C条件下150次充放电后，容量保持率在96.5%)。Mg、F掺杂的LiNi_0.5Mn_1.5O₄材料纳米化程度提高、结构稳定性增强、界面阻抗降低，从而材料的高倍率放电及循环性能得到了提升。文章提供了一种改善镍锰酸锂极材料电化学性能的有效途径，具有较高的市场推广价值。     

Al_2O_3包覆LiCoO_2对4.35V锂离子电池性能的影响

用固相法对钴酸锂(LiCoO2)正极材料进行纳米三氧化二铝(Al2O3)表面包覆,在充电终止电压为4.35 V时分析制备的495060AR型锂离子电池的性能。在放电截止电压为3.00 V时,以0.5 C放电,包覆、未包覆LiCoO2的比容量分别为167.6 mAh/g、170.9 mAh/g,平均电压分别为3.763 V、3.776 V;常温下1.0 C循环200次,包覆、未包覆LiCoO2的容量保持率分别为94.46%、96.40%。在55℃、48 h储存测试中,包覆LiCoO2制备的电池表现出更好的环境适应性;包覆LiCoO2制备的电池在高温45℃下以0.5 C循环200次,容量保持率为93.50%。对电池进行过充、热冲击测试,均未起火、爆炸。