锂离子蓄电池正极材料Li_(1+δ)M_xV_(3-x)O_8的合成与电化学性能研究

锂钒氧化物Li1+δV3O8具有比容量高、循环寿命长、价格低等优点,因此它是一种非常有应用前景的锂离子蓄电池正极材料。作者采用传统的高温固相反应法合成了Ti、Fe、Ni、Co4种过渡金属元素部分取代Li1+δV3O8中钒的掺杂产物Li1+δMxV3-xO8,研究了不同掺杂元素及其掺杂量对材料电化学性能的影响。结果表明,掺杂Ti元素且掺杂量x≤0.1时,掺杂对材料的性能有一定的改善。掺杂没有提高其放电电压平台,降低了其比容量。但掺杂对其循环性能没有明显影响。综合考虑电化学性能,掺杂少量Ti比较适宜。     

复合掺杂改性LiMn_(2-x)Cr_xO_(4-3x)F_(3x)正极材料的制备及性能

以CrF3为掺杂原料,采用高温固相法合成阴阳离子共掺杂LiMn2–xCrxO4–3xF3x锂离子电池正极材料。用X射线衍射、扫描电镜、充放电实验、循环伏安及交流阻抗等表征材料的结构、形貌和电化学性能,分析阴阳离子复合掺杂对材料结构和性能的影响。结果表明:掺杂材料LiMn2–xCrxO4–3xF3x具有完整的尖晶石结构。阴阳离子复合掺杂能改善尖晶石LiMn2O4的循环性能,当摩尔掺量x=0.10,电压为3.0～4.35V、充放电倍率为0.1C时,首次放电容量为120.1mA·h/g,室温、高温循环20次容量保持率分别为97.5%和94.1%。循环伏安实验发现:复合掺杂改性材料具有两对更完整、对称性更好的氧化还原峰。     

层状LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_(1.95)Y_(0.05)(Y=O,F,Cl,Br)正极材料的合成及高温电化学性能研究

采用溶胶-凝胶法合成层状LiNi1/3Co1/3Mn1/3O1.95Y0.05(Y=O,F,Cl,Br)正极材料,在850℃空气氛围下煅烧20h得到晶型较好的正极材料。以XRD、SEM和充放电测试等手段对材料的晶体结构、表观形貌和电化学性能进行表征。XRD显示F-和Cl-掺杂材料具有高度有序的二维层状结构;充放电测试表明,掺杂F-和Cl-的材料放电比容量、循环性能和倍率性能均优于未掺杂材料,特别是掺杂F-材料在55℃,电压范围为2.0～4.6V,0.15mA电流下首次放电比容量高达207.5mAh/g,且0.9mA电流下第60次循环的容量仍达到165.1mAh/g。掺杂Br-的材料结构稳定性、循环性能和放电比容量均比未掺杂材料差。     

Li_(1.02)Mn_(1.92)Al_(0.02)Cr_(0.02)Mg_(0.02)O_(4-x)F_x尖晶石正极材料的研究

采用溶胶-凝胶法合成了复合离子掺杂的尖晶石型锰酸锂Li1.02Mn1.92Al0.02Cr0.02Mg0.02O4-xFx(x=0,0.06)正极材料,并用XRD、CV、EIS和充放电测试等研究了其结构和电化学性能。结果表明,F与金属离子(Li、Al、Cr、Mg)的复合掺杂不仅提高了材料的比容量,还增加了尖晶石结构的稳定性,改善了材料的循环性能和可逆性能;充放电测试结果表明,Li1.02Mn1.92Al0.02Cr0.02Mg0.02O3.94F0.06具有优越的循环性能,常温下,以1/3C充放电的首次放电容量及50个循环后的容量保持率分别为117.9 mAh/g,96.9%。     

Co~(3+)掺杂对LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4导电性和倍率性能的影响研究

采用聚合物辅助法制备了Co~(3+)掺杂的LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4正极材料,并用X射线衍射(XRD)分析了材料的结构。XRD图谱表明,Co~(3+)掺杂的材料仍具有Fd3m尖晶石结构。随着Co~(3+)掺杂量的增多,Li_xNi_(1-x)O杂质相逐渐消失。采用恒流充放电试验和电化学阻抗谱(EIS)研究了电化学性能。电化学测试结果表明,随着Co~(3+)掺杂量的增加,电荷转移电阻显著降低,同时锂离子扩散系数明显增强、倍率放电性能得到有效改善。     

氯掺杂富锂正极材料Li_(1.2)Ni_(0.13)Co_(0.13)Mn_(0.5)4O_(2)调控晶格氧反应活性及电化学性能EI北大核心CSCD

富锂正极材料因具有能量密度高、电压窗口大等优点受到关注,然而首次Coulombic效率低、循环性能差等缺点阻碍了其商业化应用。采用共沉淀法并通过不同摩尔比的氯离子(Cl^(-))掺杂制备了Li_(1.2)Ni_(0.13)Co_(0.13)Mn_(0.54)O_(2-x)Cl_(x)(x=0,0.025,0.050,0.100)富锂正极材料。通过X射线光电子能谱、原位X射线衍射和恒电流间歇滴定等技术系统研究了Cl^(-)掺杂对其电化学性能提升的调控机制。结果表明:Cl^(-)掺杂量为0.05时,该正极材料在0.2 C倍率下首次Coulombic效率由72.8%提升至81.5%,在1 C倍率下经200圈循环,容量保持率由57.9%提升至79.1%。材料优异的电化学性能归因于Cl^(-)掺杂能调控材料中O^(2-)的电化学行为,使其更多氧化为O^(n-)(n<2),抑制O_(2)的产生和逸出,减小结构的破坏。同时,由于Cl^(-)具有较大的离子半径,能扩大富锂材料的层间距,降低极化过电位,加快锂离子扩散速率,因此有效提升富锂正极材料的首次Coulombic效率和循环性能。     

Li~+、Co~(3+)和F~-共掺杂LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4的结构与性能

用均匀设计法优化了Co~(3+)、Li~+、F~-共掺杂的LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4的组成和性能,并用XRD、SEM和恒电流充放电技术研究掺杂对材料结构、形貌和充放电性能的影响。结果表明,共掺杂和未掺杂LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4均具有Fd3m尖晶石结构,掺杂离子以固溶体形式存在,Co~(3+)、Li~+和F~-共掺杂能同时提高材料的放电比容量和循环性能,其中Li_(1.02)Co_(0.07)Ni_(0.41)Mn_(1.5)O_(3.955)F_(0.045)的放电容量为145.4 m A·h/g,50个循环后容量保持率为97.1%。     

掺铬锂电池正极材料Li_(1+x)Cr_yMn_(2-y-x)O_4的合成及其结构性能的研究

利用液相合成法把掺杂元素锂和铬同时均匀地掺入到主尖晶石相中 ,制得了颗粒细小、分布均匀及电化学性能优良的锂电池用活性材料 .利用X射线粉末衍射仪、Fourier变换红外分光光度计及扫描电子显微镜对所合成掺杂材料的结构进行表征 ,结果表明掺杂后晶胞发生收缩、Mn—O键增强、材料结构稳定、结晶性能好 .电化学性能测试结果表明 :混合掺杂锂铬元素可更好地改善材料的结构稳定性能 ,并获得较好初始容量及循环稳定性能 .     

Li_(1-x)Ti_xFePO_4(0≤x≤0.02)制备表征及电化学性能研究

采用固相工艺制备了具有锂位掺杂的磷酸铁锂正极材料Li1-xTixFePO4(0≤x≤0.02),并将该材料与相同条件下制备的LiFePO4/C材料进行晶体结构、表面形貌、容量性能以及倍率性能比较。通过比较发现,Li1-xTixFePO4和LiFePO4/C均具有橄榄石结构,且粒径大小均在2～4μm。电化学性能测试结果表明,Li1-xTixFePO4比LiFePO4/C具有更加优异的容量性能和倍率性能。     

镍钴锰三元正极材料LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2最新研究进展

为解决镍钴锰三元材料存在的首次充放电效率低、大倍率性能不够理想等问题,人们对这类材料进行掺杂和表面改性方面开展了大量的研究工作。综述了近年来锂离子电池镍钴锰三元正极材料的合成方法、掺杂以及表面修饰等方面的研究进展,并简要概述了该材料的发展趋势。     

Synthesis and structural properties of lithium titanium oxide powder

Recently, lithium titanium oxide material has gained renewed interest in electrodes for lithium ion rechargeable batteries. We investigated the influence of excess Li on the structural characteristics of lithium titanium oxide synthesized by the conventional powder calcination method, considering the potential for mass production. The lithium excess ratio is controlled by using different weight of Li₂CO₃ powder during calcination. X-ray diffraction (XRD) measurement for the synthesized powder showed that the lithium titanium oxide material with excess lithium content had a spinel crystal structure as well as a different crystal one. In addition, high resolution transmission electron microscopy (HRTEM) and field emission scanning electron microscopy (FESEM) measurement revealed that the lithium titanium oxide powders with a lithium excess ratio of 5–20% exhibited a two phase formation. Inductively coupled plasma — atomic emission spectrometer (ICP-AES) and energy dispersive x-ray spectroscopy (EDX) measurements were used to analyze composition of the lithium titanium oxide powder. These results suggested that the conventional calcination method, considering the potential for mass production, formed two phases according to the Li excess amount in initial raw materials.     

锂离子电池用Na-Mn-O材料的合成及应用

Na-Mn-O材料可作为离子交换法制备层状LiMnO2的前体,同时也可以直接作为锂离子电池的正极材料,被认为是锂二次电池研究中很有前景的新型材料。本文重点介绍了Na-Mn-O材料的晶体结构、制备方法,以及以该材料为前体,通过离子交换法合成的LixMnO2正极材料的结构与电化学性能。同时讨论了Na-Mn-O材料在锂二次电池、钠离子电池以及其它一些方面的应用,分析了Na-Mn-O材料作为未来锂二次电池正极材料的发展趋势。     

柠檬酸溶胶-凝胶燃烧法制备LiNi0.5Co0.5O2

用柠檬酸溶胶-凝胶燃烧法制备了锂离子电池正极材料L iN i0.5Co0.5O2,并对材料进行了热分析、红外分析及X射线衍射分析。研究结果表明,L iN i0.5Co0.5O2干凝胶在空气中自蔓延燃烧,燃烧产物再于800℃烧结10 h,可避免因缺氧而导致杂相L i2CO3、L i2N i8O10的产生,产物晶型完整。     

钇掺杂钛酸锂/石墨烯纳米复合材料的合成与电化学性能

以氧化石墨烯（GO）为基底，钛酸四丁酯、一水合氢氧化锂、六水合硝酸钇为原料，十六烷基三甲基溴化铵为表面活性剂，采用溶剂热法合成前驱体，在N2气氛保护下高温煅烧合成了钇掺杂钛酸锂/氧化石墨烯纳米复合材料。采用SEM、XRD、EDS、Raman对复合材料进行了形貌、结构和成分表征。将复合材料用作锂离子电池负极材料，采用循环伏安法、恒流充放电循环法研究了其电化学性能。结果表明，片状钛酸锂包覆在氧化石墨烯片上形成了钇掺杂钛酸锂/氧化石墨烯纳米复合材料。在100 mA/g的电流密度下，钇掺杂量为8%（以钛酸锂的物质的量为基准，下同）的纳米复合材料的首次放电比容量为145.5mA·h/g，经过100圈充放电循环后容量衰减几乎为0，经过200圈循环后容量衰减1.59%，经过300圈循环后容量衰减3.24%，与目前容量保持率只有80%左右的石墨负极相比有明显的改进。钇元素的掺杂和钛酸锂包覆氧化石墨烯形式的复合材料可以减小钛酸锂电极在充放电循环中的极化程度，从而改善了材料的循环性能。     

锰酸锂合成方法，的研究进展

尖晶石型锰酸锂是当前锂离子正极材料的研究热点。结合笔者的研究工作,详细阐述了传统工业制法以及软化学方法的制备方法、优缺点及合成材料的电化学性能。重点综述了近几年来合成锰酸锂新的合成方法及其优势,介绍了改善锰酸锂材料循环性能煦多种方法,充分说明了锰酸锂被将广泛地用作锂离子电池正极材料巨大的应用前景。     

LiFePO4的制备及其电化学性能

本文采用溶胶一凝胶法,以柠檬酸、EDTA和草酸为络合剂制备了LiFePO4,经XRD表征证明所得产品为橄榄石型磷酸铁锂。以放电曲线、循环寿命和电化学阻抗谱研究了LiFePO4的电化学性能,发现以柠檬酸为络合剂制备的LiFePO4的电化学性能最好。     

Structural Study of Li–Fe–P–O Powder Synthesized by the Extraction-Pyrolytic Method

Theoretical Foundations of Chemical Engineering - Iron lithium phosphorus oxide, which is promising for use as a cathode material in lithium-ion batteries, has been synthesized by the...     

Characterization of structure and electrochemical properties of lithium manganese oxides for lithium secondary batteries hydrothermally synthesized from δ-KxMnO2

Lithium manganese oxides have attracted much attention as cathode materials for lithium secondary batteries in view of their high capacity and low toxicity. In this study, layered manganese oxide (δ-K_xMnO₂) has been synthesized by thermal decomposition of KMnO₄, and four lithium manganese oxide phases have been synthesized for the first time by mild hydrothermal reactions of this material with different lithium compounds. The lithium manganese oxides were characterized by powder X-ray diffraction (XRD), inductively coupled plasma emission (ICPE) spectroscopy, and chemical redox titration. The four materials obtained are rock salt structure Li₂MnO₃, hollandite (BaMn₈O₁₆) structure α-MnO₂, spinel structure LiMn₂O₄, and birnessite structure Li_xMnO₂. Their electrochemical properties used as cathode material for secondary lithium batteries have been investigated. Of the four lithium manganese oxides, birnessite structure Li_xMnO₂ demonstrated the most stable cycling behavior with high Coulombic efficiency. Its reversible capacity reaches 155 mAh g⁻¹, indicating that it is a viable cathode material for lithium secondary batteries.     

以锂矿为锂源循环制备正极材料LiFePO4

以锂矿为锂源制备出杂质含量很低的反应用锂溶液,与亚铁盐溶液、磷源溶液在液相条件下合成LiFePO4,加糖、煅烧,制得正极材料LiFePO4。循环利用反应用锂溶液及LiFePO4制备过程中产生的副产品。通过XRD、SEM、恒电流充放电测试等对正极材料LiFePO4的物相、形貌、电化学性能等进行表征,并对材料的制备成本进行分析。合成的正极材料LiFePO4纯度高,在0.2 C和1 C条件下比容量分别为160.1 mA·h/g和145.3 mA·h/g,首次库伦效率为97.3%。与以锂盐为锂源合成的LiFePO4相比较,以锂矿为锂源合成的LiFePO4可使制备成本降低超过12 000元/t,同时实现了循环经济。     

Electrochemical properties of poly(4,4′-diaminodiphenyl sulfone) as a cathode material of lithium secondary batteries

Doped poly(4,4′-diaminodiphenyl sulfone) (pDDS) is prepared for use as a cathode-active material of lithium secondary batteries by chemical oxidation method using ammonium persulfate initiator. The synthesized pDDS and doped pDDS are characterized by chemical structure analysis using Fourier-transform infrared spectroscopy and X-ray photoelectron spectroscopy. Cyclic voltammetry shows that the doped pDDS has a typical pair of redox peaks at 3.75/3.15 V vs. Li/Li⁺, corresponding to charging/discharging of the lithium ion. The discharge capacity at low current rate (0.05 C-rate) achieves 31.5 and 24.3 mA h g^?1 in the initial and 50th cycles, respectively. The doped pDDS also shows good cycle performance and high-rate capability, making it appropriate as a cathode material of lithium secondary batteries.