Sn替代Ni对R-Mg-Ni基合金结构和电化学性能的影响

采用元素替代的方法,研究了Sn元素部分替代Ni元素对La0.72Nd0.08Mg0.2Ni3.4-xSnxAl0.1(x=0~0.14)电极合金结构和电化学性能的影响。通过感应熔炼、退火处理、粉碎过筛后得到合金样品。X射线衍射(XRD)分析表明该合金为多相结构,包括(La,Mg)2Ni7(Gd2Co7型和Ce2Ni7型)、(La,Mg)5Ni19(Pr5Co19型)、(La,Mg)Ni3(Pu Ni3型)和La Ni5相(Ca Cu5型)。结构精修显示合金主相由Gd2Co7型(La,Mg)2Ni7相依次变化为(La,Mg)5Ni19,La Ni5相。恒电流充放电测试表明,合金放电容量最大值为387.4 m Ah·g-1。加入Sn后合金电极的放电容量下降,这与合金中相含量的变化是有关系的。Sn的加入导致合金中高吸氢相(La,Mg)2Ni7相的减少,而吸氢能力相对小的(La,Mg)5Ni19相和La Ni5相含量不断增加。高倍率放电测试表明随着Sn元素加入,高倍率放电性能下降。电化学循环稳定性测试表明随着Sn元素含量的增加,合金电极循环寿命先增加后下降。当Sn含量x=0.06时,在100次电化学循环后放电容量保持率达到最高水平83.8%。     

镁基非晶电极合金的容量衰减机制探讨

采用熔体快淬法制备了(Mg70.6Ni29.4)100-xNdx(x=2,5,10,15)电极合金带,用恒流充放电的方法在三电极电池测试仪上测定其电化学循环性能。用X射线衍射仪、场发射扫描电镜和高分辨电镜对合金在充放电循环过程中的组织结构变化进行了动态检测。结果表明:(Mg70.6Ni29.4)90Nd10非晶电极合金拥有最高的放电容量(580.5 mAh·g-1),经过20个循环以后,合金表面存在严重的氧化(含氧量为26.7%)和开裂粉化现象;在充放电循环过程中,合金内部逐渐形核长大,形核的初生相NdMg2Ni9最终转化为Mg2Ni,α-Mg和Nd2H5相;非晶态Mg-Ni-Nd电极合金在充放电循环过程中放电容量的衰减来自于内外两个方面的综合效应:合金表面碱液的氧化腐蚀和开裂粉化以及非晶合金的晶化导致其贮氢机制失效,反应动力学性能下降,从而引起放电容量的衰减。     

具有核壳结构的高电压正极材料Li(Co_(0.9)Ni_(0.05)Mn_(0.05))O_2的制备与表征

以共沉淀法制备的Ni-Mn包覆Co_3O_4前驱体和Li_2CO_3为原料,通过高温固相法制得了具有核壳结构的锂电池正极材料Li(Co_(0.9)Ni_(0.05)Mn_(0.05))O_2.用扫描电镜(SEM)、X射线能谱仪(EDS)、X射线衍射(XRD)和充放电测试表征了样品的形貌、晶体结构和电化学性能.结果表明,所制备的核壳结构Li(Co_(0.9)Ni_(0.05)Mn_(0.05))O_2具有良好的电化学性能,在3.0~4.5 V和3.0~4.6 V,0.2 C下首次放电容量分别达到180.5 m A·h·g~(-1)和201.3 m A·h·g~(-1),在1 C下,循环50周后容量保持率分别为89.3%和63.3%.     

掺钴对尖晶石型LiMn_2O_4正极材料性能影响

采用固相合成法制备了锂离子电池正极材料用尖晶石型LiMn2O4正极材料,并通过加入Co对材料进行了掺杂改性研究;用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)研究了材料的晶体结构和微观形貌,充放电循环实验对材料的电化学性能进行了测试。结果表明:纯相尖晶石型LiMn2O4初始放电比容量为118.91 mA.h/g,循环25次后放电比容量为107.03mA.h/g,比容量保持率为90.01%;掺杂Co的材料同样具有尖晶石型结构,初始放电比容量略有降低,但循环性能有明显改善,掺Co改性样品Li1.05Co0.04Mn1.96O4的初始放电比容量为114.55mA.h/g,25次充放电循环后,放电比容量为105.76mA.h/g,比容量保持率为92.33%。     

水热法合成纳米花瓣状β-Ni(OH)_2

以硫酸镍为镍源,尿素为沉淀剂,水热水解制备了纳米花瓣状β-Ni(OH)2,其制备方法简单易行。利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和恒电流充放电测试技术测试了制备样品的相结构、微观形貌和电化学性能。研究结果表明:随着镍尿素摩尔比的增加,制备样品逐渐由α相过渡到β相。镍尿素摩尔比为1∶5时,制备的样品为花瓣状β-Ni(OH)2。扫描电镜谱图表明制备的微球是由几十个相互连接的纳米片所构成的,花瓣厚度均匀结构清晰,平均粒径约为5.4μm,纳米片层长度约为0.55μm,厚度约为20 nm。和普通球形Ni(OH)2相比,花瓣状Ni(OH)2在0.2 C和1.0 C倍率放电容量分别提高23%和14.8%,具有更好的充放电性能和循环稳定性。通过观察镍尿素摩尔比和水热时间对生成产物微观形态的影响,探讨了Ni(OH)2花瓣状微球的生长机制。     

Mg_2Ni系储氢合金电化学性能的研究

用固态扩散和机械球磨法制备出纳米级Mg2 Ni和Mg1 .7Al0 .3 Ni储氢合金 ,其电化学性能超过用传统方法制备的合金。充放电测试表明 :该合金放电电压平台 (电压超过 1 2V)较高 ;在 2 0 0mA/g放电电流密度下 ,合金充放电循环 50次 ,容量仍保持在 2 0 0mAh/g以上。X射线衍射分析表明 :随着球磨时间延长 ,衍射峰的宽化程度变大 ,强度逐渐减弱 ,1 2h后变化减缓。这是由于晶粒尺寸变小 ,缺陷及应力密度增加之故。合金电化学性质的改善与合金在机械研磨中的微结构变化有关 ,并且合金组成中铝部分取代镁对于延长合金的循环寿命有至关重要的作用。     

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。     

正极材料LiNi0.8Mn0.2O2前驱体合成工艺的探究

成本低、性能稳定的无钴镍锰正极材料是目前的研究热点。采用共沉淀法制备Ni_0.8Mn_0.2(OH)₂前驱体, 用氨水作为络合剂, 探究了NH₃浓度对前驱体Ni_0.8Mn_0.2(OH)₂共沉淀的晶粒生长和形貌的影响, 以及对锂离子电池正极材料LiNi_0.8Mn_0.2O₂的晶体结构和电化学性能的影响。通过X射线衍射仪、扫描电镜、循环伏安测试、交流阻抗和电池充放电测试系统表征材料的结构、形貌和电化学性能。表征结果显示, 在0.1 C, 2.5~4.2 V化成条件下, 初始放电比容量为167 mAh/g, 充放电效率为96%。当氨水用量为45 mL时, 样品具有较优的循环性能, 在1 C倍率下, 2.5~4.2 V的电压测试范围内, 循环100次后, 放电比容量为139 mAh/g, 容量保持率为93.9%。在低倍率充放电条件下样品具有明显优于其他材料的电化学性能。      

Nd替代La对R-Mg-Ni基储氢合金结构和电化学性能的影响

用感应熔炼法制备了(La1-xNdx)0.8Mg0.2Ni3.4Al0.1(x=0~0.4)储氢合金。采用XRD、恒电流充放电技术研究了Nd部分替代La对合金结构和电化学性能的影响。XRD分析表明该合金为多相结构,合金主相由(La,Mg)2Ni7相变成(La,Mg)5Ni19。电化学性能研究表明,随着Nd的加入,合金电极放电容量先增加后减小。当x=0.1时,放电容量达到最大值365.0 m Ah·g-1。同时Nd的加入导致合金电极电化学循环性能和高倍率放电性能下降。     

正极材料LiCo0.7Al0.3O2包覆MgO的改性研究

采用溶胶-凝胶法合成了掺杂改性的锂离子电池正极材料LiCo0.7Al0.3O2,并对其进行包覆MgO改性.采用X射线衍射和扫描电镜对该材料的晶体结构和表观形貌进行分析,通过恒电流充放电、循环伏安以及电化学阻抗技术分析其电化学性能.试验结果表明,所制备的正极材料LiCo0.7Al0.3O2和MgO-LiCo0.Al0.3O2均为α-NaFeO2型层状结构,形貌近似球形,且颗粒分布均匀.包覆后的材料充放电电压提高,充放电循环性能得到明显改善,其中以包覆量为1.0%时材料性能最好,首次放电容量为120.17 mAh·g-1,30次循环后容量保持率为89.3%.     

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 %.      

富锂材料Li[Li0.2Mn0.54Co0.13Ni0.13]O2的ZrO2包覆及电化学性能

近几年,锂离子电池富锂材料xLi₂MnO₃·(1-x) LiMO₂(M=Ni、Co、Mn等) 由于其高放电比容量、高电压、低廉的价格受到人们越来越多的关注.但是,富锂材料循环性能差、倍率性能低、首圈充放电效率低和电压降等问题是阻止富锂材料商业化的几个主要原因。采用液相法合成富锂材料Li[Li_0.2Mn_0.54Co_0.13Ni_0.13]O₂,通过表面包覆一层ZrO₂, 放电倍率1 C下循环100圈之后,2% ZrO₂包覆量的富锂材料的放电比容量比未包覆的放电比容量多53.8 mAh/g,大大提高富锂材料的循环性能.      

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﹪.     

包覆碳对LiFePO4正极材料性能的影响

采用二步固相法在750℃、24h的条件下合成了纯相的和包覆碳的LiFePO4锂离子正极材料,研究了包覆碳对材料性能的影响,并结合XRD、SEM和充放电测试等手段对合成材料的结构、形貌和电化学性能进行了分析。实验结果表明：LiFePO4／C正极材料具有更小的粒径和更紧密的颗粒分布,其中包覆碳为5％的材料电化学性能最好,首次放电比容量有129．6mAh／g,分别以0．2mA和1．0mA的电流充放电循环10次后其比容量保持在120．7mAh／g和92．0mAh／g,保持率分别达100．9％和95．2％。     

Effect of Ni/（La＋Mg） Ratio on Structure and Electrochemical Performance of La-Mg-Ni Alloy System

As the alloy with the most suitable Ni/(La+ Mg) ratio has higher capacity and good cycle stability,theeffects of Ni/(La+Mg) ratios on the electrochemical performances of the La0.80 Mg0.20 Nix (x= 3.5 to 5.0) alloys have been investigated to find the most suitable Ni/(La+ Mg) ratio.The results of XRD and SEM observations show that the phase composition of the alloys varies with different Ni/(La+Mg) ratios.When Ni/(La+Mg) is notmore than 4.25,all the alloys contain LaNi5 and (La,Mg)2Ni7 phases,in addition,the LaMg and (La,Mg)Ni3 phases exist in the x=3.5 and 3.75 alloys,respectively.The LaMg2Ni9 phase exists in the x=4.25 alloy.There are the LaNi5 and LaMg2 Ni9 phases in the x= 4.5,4.75,and 5.0 alloys.The phase abundance and cell volume change with different Ni content.When the Ni/(La+Mg) ratio is not more than 4.25,the alloys possess excellent activation capability,however,the activation capabilities of the alloys decrease with a further increase in the Ni/(La+Mg)ratio.With increasing the Ni/(La+ Mg) ratio,the maximum discharge capacities,the medium voltages,and the cycle stabilities of the alloys first increase and then decrease.When the Ni/(La+Mg) ratio is 3.75,the corresponding alloyhas the maximum discharge capacity among all the alloys.However,the cycle stability of the Ni/(La+ Mg)= 4.0 alloy is better than that of the others.     

Effect of cobalt content on electrochemical performance of La-Mg-Ni system （Ce2Ni7-type） electrode alloys

In order to improve the cyclic stability of La-Mg-Ni system （Ce2Ni7-type） alloy electrode, small amount of Co was added in La0.75Mg0.25Ni3.5 alloy. The effect of Co on electrochemical performance and microstructure of the alloys were investigated in detail. XRD results showed that the alloys had multiphase structure composed of （La, Mg）2Ni7, LaNi5 and small amount of LaNi2 phases. The discharge capacity of the alloys first increased and then decreased with increasing Co content. At a discharge current density of 900 mA/g, the HRD of the alloy electrodes increased from 81.3% （x=0） to 89.2 % （x=0.2）, and then reduced to 87.8 % （x=0.6）. After 60 charge/discharge cycles, the capacity retention rate of the alloys enhanced from 52.67% to 61.32%, and the capacity decay rate of the alloys decreased from 2.60 to 2.05 mAh/g per cycle with increasing Co content. The obtained results by XPS and XRD showed that the fundamental reasons for the capacity decay of the La-Mg-Ni system （Ce2Ni7-type） alloy electrodes were corrosion and oxidation as well as passivation of Mg and Lain alkaline solution.     

LiNi0.6Co0.1Mn0.3O2正极材料的合成与性能

采用共沉淀-高温固相法制备LiNi0.6Co0.1Mn0.3O2锂离子正极材料,并使用X 射线衍射仪（XRD）和扫描电镜（SEM）技术分别表征其结构和形貌.然后将所得LiNi0.6Co0.1Mn0.3O2正极材料组装成扣式电池,并表征其电化学性能,探讨烧结温度和锂配量对其电化学性能的影响.结果表明：所得LiNi0.6Co0.1Mn0.3O2正极材料的放电比容量随烧结温度的升高而增大,且在900℃时表现出最佳的电化学性能.室温下,1C倍率下,锂配量(n(Li)/n(Ni+ Co+ Mn)=1.09)时,正极材料的首次放电容量为143.7 mAh/g,50次循环后,正极材料的放电比容量仍有141.3 mAh/g,容量保持率为98.3%.