锂离子电池负极材料球形钛酸锂的合成及性能

以3.98mol/L的四氯化钛为前驱体溶液,采用内凝胶法制备了具有尖晶石结构的球形钛酸锂(Li4Ti5O12)粉末。通过XRD、SEM及电化学性能测试等分析手段表明,合成的Li4Ti5O12材料均为纳米一次粒子(晶粒)组成的球形二次粒子(颗粒),且具有较大的比表面积。以这种流动性好、粒径分布均匀、结晶度好的球形钛酸锂为正极材料和Li片为负极材料组成的锂离子电池具有平稳的充放电电压平台和优异的循环性能。在1.0~2.5V充放电,其首次放电容量为173.8mAh/g,经30次充放电循环后,其放电比容量仍有170.2mAh/g。     

高温热处理对水热离子交换法制备钛酸锂纳米棒的结构和性能影响

采用水热离子交换法制备钛酸锂纳米棒, 用热重法(TG)分析钛酸锂在热处理过程中的重量损失, 用X射线衍射仪(XRD)和透射电子显微镜(TEM)测试水热反应温度(150和180℃)和高温热处理(600、750和900℃)对钛酸锂结构的影响, 用恒流充放电法和循环伏安法对钛酸锂进行电化学性能评价. 结果表明, P25与NaOH在180℃水热反应并经过H⁺与Li⁺交换, 热处理后可以得到纳米棒状钛酸锂, 热处理温度为750℃时, 初始放电比容量为164 mAh/g, 在电压为1.5V左右有明显的充放电电压平台, 50次充放电循环后比容量保持率达98.33%, 表现出良好的电化学性能.     

锂空气电池α-MnO2纳米线催化剂的合成及表征

锂空气电池具有与汽油相当的理论能量密度,成为电动汽车最具潜力的动力源。通过水热法制备了锂空气电池的空气电极催化剂α-MnO_2纳米线。利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜等仪器对催化剂的结构与表面形貌进行了表征。通过充放电测试和循环伏安测试,研究并比较了α-MnO_2、商业二氧化锰和导电炭黑(Super P)电化学性能的区别。测试结果表明,以α-MnO_2作为催化剂的锂空气电池首次放电比容量可达10163.2mAh/g,首次充放电库伦效率为87.6%,可稳定循环超过15次,具有良好的电化学性能。     

环糊精改性聚丙烯膜及其在锂硫电池中的应用

以聚丙烯(PP)为基底膜,利用常温等离子体对其进行亲水性改性,环糊精作为分子筛涂层对其进行修饰,以其作为锂硫电池隔膜,可实现对多硫化物的有效阻碍,提高锂硫电池比容量及循环稳定性.对修饰隔膜的表观形貌、孔隙率、电解液亲和性、对多硫化物扩散的抑制效果,以及在锂硫电池中的电化学性能等进行了表征.结果显示,修饰隔膜的孔隙率达5...     

锂离子电池负极材料钛酸锂研究进展

锂离子电池被广泛应用于移动电子设备,在电动汽车和各类储能系统有良好的应用前景,是未来最具发展前途的储能电池之一。作为一种锂离子电池负极材料,钛酸锂因具有高的脱嵌锂平台电位,优异的循环性能,突出的热稳定性和安全特性而备受重视。总结了钛酸锂负极材料在结构形貌和电化学性能方面的研究进展,对其微纳米化、表面改性和离子掺杂等方面新的研究成果进行了概述。微纳米化可以赋予材料更大的表面积,有助于锂离子迁移,电极材料与电解液可以更好的接触,产生更大的锂离子迁移电流,有利于提升钛酸锂材料倍率性能;表面改性手段主要以碳包覆、金属-钛酸锂复合材料和形成新表面相为主,通过这些手段可以改善材料导电性和提高电池的循环性能;离子掺杂可使部分Ti~(4+)转变为Ti~(3+),提高钛酸锂材料的电子导电性。对钛酸锂作为锂离子电池负极材料未来的发展方向进行了展望。     

膨润土/硫复合材料在锂硫电池中的应用

以膨润土作为单质硫的载体,热处理得到含硫50%(质量分数)的膨润土/硫复合材料,采用X射线衍射、扫描电镜、透射电镜和比表面分析仪对复合材料进行结构、形貌和孔径分析,通过充放电性能测试和交流阻抗对锂硫电池进行电化学性能分析。电化学测试结果表明,在1.0~3.0V电压范围内,以0.2、0.5C大小的电流密度对电池进行充放电性能测试,首次放电比容量分别为795.6和586.0mAh/g,100次循环后对应的放电比容量分别为488.5和421.5mAh/g,容量保持率分别为61.3%和71.8%。     

石墨烯负载金属钌用于锂-空气电池的正极材料

通过溶液法制备钌/石墨烯(Ru/G)复合材料,用作锂-空气电池的正极材料。通过充放电测试、循环伏安(CV)和电化学阻抗(EIS)研究了锂-空气电池的电化学性能。结果表明:Ru/G复合材料作为锂-空气电池的正极材料,明显提高了氧化还原反应的催化活性,改善了电化学反应性能。在电流密度为500mA·g-1时,首次充放电比容量分别为13136mAh·g-1和13578mAh·g-1,充放电的过电位降低了约0.35V。当固定充放电比容量为1000mAh·g-1,采用恒流充放电模式,可稳定循环30次。     

多壁碳纳米管纸作正极集流体的锂硫电池性能

为了改善锂硫电池的循环性能,以纸纤维为基体,多壁碳纳米管(MWCNTs)为导电剂,采用真空抽滤法制得MWCNTs导电纸,并将MWCNTs导电纸作为正极集流体代替铝箔应用于锂硫电池。对MWCNTs导电纸进行了形貌结构表征和电化学性能测试,并对循环后的MWCNTs导电纸电极进行EDS检测。结果显示,MWCNTs均匀地附着在纸纤维基体上,多空隙的MWCNTs导电纸三维结构明显。采用MWCNTs导电纸作集流体的锂硫电池在0.05C和1C倍率充放电下循环30次,比容量分别保持615mAh/g、496mAh/g,库伦效率达97.5%以上,且电荷转移电阻在循环后降低。EDS元素分析结果证实MWCNTs导电纸对多硫化锂有吸附作用,从而一定程度抑制了锂硫电池的穿梭效应。因此,以MWCNTs导电纸作为集流体能有效增加活性物质硫的负载量和接触面积,使锂硫电池具有良好的循环稳定性和库伦效率性能。     

碳纳米管改性锰酸锂电化学性能的研究

以多壁碳纳米管(Multi-walled carbon nanotubes,MWCNTs)为主要添加相,协同超导乙炔炭黑(SP),对锰酸锂进行电化学改性。对MWCNTs进行预处理,采用扫描电子显微镜观察MWCNTs的微观形貌。掺杂不同质量比的导电剂,制成电池并以恒流充放电方法测试其电化学性能。结果表明,碳包覆后电池的初始充放电比容量都有所下降,掺入1%(质量分数,下同)MWCNTs后的LiMn2O4的首次充放电效率为96.51%,不可逆容量最小,初始放电比容量为116.42mAh/g,经20次循环后容量保持率仍达96.2%,使用复合碳源掺杂时,当m(MWCNTs)∶m(SP)=1∶2时,首次充放电效率达96.67%,不可逆容量最小,初始放电比容量为119.37 mAh/g,且掺杂2%MWCNTs的效果要略好于掺入2%SP。     

以Li_2SiO_3纳米棒-微米球为前驱体合成的Li_2FeSiO_4/C材料及其电性能的研究

含聚阴离子基团的锂离子电池正极材料硅酸亚铁锂(Li_2FeSiO_4)因其稳定的循环性能和优异的安全性能、且材料廉价、对环境友好得到了人们的广泛重视和研究。以硅酸锂(Li_2SiO_3)纳米棒-微米空球(Li_2SiO_3NR-MS)为前驱体,使用流变相合成法成功合成了纯相的硅酸铁锂(Li_2FeSiO_4/C)。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)对Li_2FeSiO_4/C材料进行了表征,并用恒电流充放电测试了其作为锂离子电池正极材料的电化学性能。研究结果表明:Li_2FeSiO_4/C能继承前驱体的微球形貌,在室温,0.1C条件下,Li_2FeSiO_4/C首圈的充电比容量为142.2mAh/g,放电比容量为141.8mAh/g,库伦效率高达99.7%;循环40圈后放电比容量为136.5mAh/g,放电比容量损失率为3.8%。     

球形钛酸锂的制备工艺对其电化学性能的影响

以钛酸丁酯和LiOH·H_2O为原料,以十六烷基三甲基溴化铵为表面活性剂,利用水热法合成球形尖晶石结构钛酸锂,探讨制备工艺对球形钛酸锂结构的影响,并对合成球形钛酸锂的电化学性能进行表征。结果表明:n(LiOH·H_2O)∶n(钛酸丁酯)=0.9∶1,170℃水热反应36h,并在600℃热处理2h条件下合成的Li_4Ti_5O_(12)具有较好的球形度和结晶度,其在0.1C放电倍率下的首次可逆容量为201 mAh·g~(-1),循环20次后可逆容量仍达198mAh·g~(-1);当放电倍率达50C时,其首次可逆容量仍达149mAh·g~(-1),经20次循环后容量保持率高达98.9%,表现出良好的循环性能和倍率特性。     

钛酸锂用于钠离子电池负极的研究进展

相比于锂离子电池,钠离子电池具有资源丰富、分布广泛和成本低廉等优点,在大规模储能领域有广阔的应用前景,近几年获得了学术界广泛的关注。在钠离子电池体系中,负极材料对整个电池的能量密度和循环性能有着重要的影响。而在众多的负极材料中,尖晶石型钛酸锂凭借其优异的循环性能以及相对较高的钠离子脱嵌电位,被认为是一种极具应用潜力的钠离子电池负极材料。然而,由于钛酸锂中钛的最外层轨道缺少电子,导致钛酸锂的导电性不佳。同时,由于钠离子半径较大,在脱嵌过程中离子扩散阻力大,易引起钛酸锂晶格畸变,严重制约着钛酸锂的倍率性能和循环性能。针对上述问题,近年来研究者们基于深入的储钠机制研究,通过结构设计和界面优化,显著提升了钛酸锂在钠离子电池中的电化学性能。目前,文献报道的改善钛酸锂储钠性能的策略主要有:引入电导率较高的包覆层和离子掺杂来提高材料电子导电率,缓解嵌钠过程中的晶格畸变;通过结构调控设计纳米尺寸的钛酸锂材料以缩短离子扩散距离和增大其与电解液的接触面积。本文综述了近年来钛酸锂负极材料在钠离子电池中的研究现状,着重对钛酸锂的结构与性能、合成方法和改性研究等方面进行了深入的阐述,并对下一阶段钛酸锂作为钠离子电池负极的研究与应用进行了展望。     

层状锰酸锂正极材料的掺杂改性及性能

采用溶胶-凝胶法制备层状LiMnO2的正极材料，并对其进行不同比例的过渡元素钴镍镧铈掺杂改性。用XRD以及SEM对其进行物相和表面形貌的分析，同时用锂离子电池模具装配电池以及进行恒电流充放电、循环伏安等电化学测试，分析了掺杂元素对其电化学性能的影响。XRD分析结果表明所合成的锰酸锂材料呈斜方晶系，SEM形貌显示产物为明显的层状结构，循环充放电测试结果表明掺杂2％Ni2％Co6％Ce的层状锰酸锂正极材料的初次放电比容量为161．8mAh／g，循环稳定性较好：而掺杂了6％Co4％La的层状锰酸锂正极材料的初次放电容量为111．5mAh／g，表现了很好的电化学性能。     

AC+Li（NiCoMn）O2/Li4Ti5O12+MWCNTs混合型电容器EI北大核心CSCD

以钛酸锂(Li 4Ti 5O 12)/多壁碳纳米管(MWCNTs)复合材料为负极、活性炭(AC)/镍钴锰酸锂(Li(NiCoMn)O 2)复合材料为正极,组装成混合型电容器并研究其电化学性能。利用扫描电子显微镜(SEM),透射电子显微镜(TEM),X射线衍射仪(XRD),拉曼光谱仪(Raman),热重分析仪(TGA)对电极材料进行分析,通过恒流充放电(GCD)和交流阻抗谱(EIS)研究混合型电容器的电化学性能。结果表明:掺杂适量MWCNTs和镍钴锰酸锂可提高电容器的电化学性能。当MWCNTs质量分数为5%时,在电流密度为0.1 A/g下恒流充放电时比容量达161.5 mAh/g。在0.1~1 A/g时,最大功率密度和最大能量密度分别为993.2 W/kg和52.2 Wh/kg。5000周次恒流充放电循环后,容量保持率在92.2%左右,库仑效率仍有99.1%,展现出较高的能量密度和功率密度,并具有优异的循环性能。     

两步煅烧法合成钛酸锂及其性能

以Li_2CO_3和TiO_2为原料,采用两步煅烧法合成锂离子电池负极材料钛酸锂。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、恒电流充放电和电化学阻抗等技术研究合成材料的结构、形貌及电化学性能。结果表明:两步煅烧法合成出的Li_4Ti_5O_(12)晶粒大小均匀,表面光滑,分散性好。在0.5C下,首次放电比容量为153.5mAh/g,循环45次后,容量保持率高达95.1%;在2C时,首次放电比容量为100.1mAh/g。两步煅烧法合成出的Li_4Ti_5O_(12)在嵌脱锂过程中的极化较小,电荷转移阻抗值最小,材料表现出优良的电化学性能。     

二硫苏糖醇/多壁碳纳米管阻隔层抑制锂硫电池的穿梭效应

二硫苏糖醇(DTT)作为剪切剂,对高阶多硫化物进行剪切阻止其溶解,抑制穿梭效应的产生。以二硫苏糖醇(DTT)和多壁碳纳米管(MWCNTs)复合薄膜作为锂硫电池正极片与隔膜之间的阻隔层,抑制多硫化物的溶解和扩散,阻止穿梭效应,减小活性物质的损失,提高锂硫电池的容量和循环性能。利用透射电子显微镜(TEM)和扫描电镜(SEM)等进行结构和性能的表征。电化学测试结果表明,含DTT/MWCNTs阻隔层的锂硫电池在0.2 C倍率首次放电比容量达到1 674 mAh/g,活性物质的利用率达到99.9%。在1 C充放电300次循环后,容量依然保持在780 mAh/g,是首次放电容量1 094 mAh/g的71.3%,且库伦效率保持在95.3%以上。在5 C和10 C倍率下充放电,电池比容量分别达到597和214 mAh/g。     

豆渣活性炭孔结构对锂硫电池性能的影响

以固体废弃物豆渣为原料,采用化学活化法制备了不同孔结构的活性炭,并以活化后的碳材料负载硫作为锂硫电池的正极材料。采用X射线衍射、扫描电镜、热重和比表面分析仪对复合材料进行结构、形貌和孔径分析,通过充放电性能测试对锂硫电池进行电化学性能分析。电化学测试结果表明,DZC/S-5复合材料在0.1C电流密度下首次放电比容量可达1 238.9mA/h,经过100次循环后,比容量保持了871.3mAh/g,平均每循环仅衰减了0.29%,库伦效率约95%,表现了最佳的电化学性能。     

LiODFB基电解液与高电压正极材料LiNi0.5Mn1.5O4的相容性

研究了草酸二氟硼酸锂(LiODFB)基电解液与锂离子电池高电压正极材料锰酸镍锂(LiNi0.5Mn1.5O4)的相容性,结果表明:在25℃和60℃,以LiODFB和六氟磷酸锂(LiPF6)为电解液的LiNi0.5Mn1.5O4/Li电池的CV曲线都具有单一的氧化还原峰,电池的可逆性优良,且LiODFB电池的循环性能优于LiPF6电池。在25℃,LiODFB电池和LiPF6电池以0.5C倍率首次充放电比容量分别为126.3 mAh·g-1、131.6 mAh·g-1,经100次循环后容量保持率分别为97.1%、94.7%;在60℃,LiODFB电池和LiPF6电池以0.5C倍率首次充放电比容量分别为132.6 mAh·g-1、129.1 mAh·g-1,经100次循环后容量保持率分别为94.1%、81.7%。电化学阻抗谱也表明:在60℃,LiODFB电池的阻抗比LiPF6电池的小,LiODFB电池具有更好的高温充放电性能。     

碳氮/石墨烯改性钛酸锂负极材料研究

以钛酸四丁酯和氢氧化锂为原料,采用水热法和高温固相结合方法,合成了碳氮/石墨烯改性的钛酸锂(Li_4Ti_5O_(12),LTO)复合材料,通过X射线衍射(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)和恒电流充放电仪等,对LTO复合材料进行表征及测试。发现改性后的LTO复合材料,在大倍率5.0C充放电条件下,其放电比容量可达到107.3mAh/g,200次循环后,LTO复合材料的放电容量为86.4mAh/g。与未改性的LTO相比,碳氮/石墨烯改性的LTO复合材料的电化学性能明显提高。     

聚吡咯/磷酸亚铁锂复合正极材料的电化学性能

通过化学氧化聚合方法制备了聚吡咯/磷酸亚铁锂(PPY/LiFePO4)复合材料,以此作为锂离子电池的正极活性物质,进行恒流充放电、循环伏安和交流阻抗测试。实验结果表明,PPY/LiFePO4复合材料具有较好的电化学性能,以0.2C放电时放电比容量可达150.8 mAh/g,20次循环之后容量为初始容量的92.5%,循环性能良好。