Al离子掺杂正极材料LiMn2O4的高温循环性能

采用固相反应法分别合成正极材料LiMn2O4和LiAlxMn2-xO4(x=0.05,0.1,0.3).对它们进行XRD和SEM测试,并对比了高温下的循环性能.结果显示:除Al掺杂量x=0.3时,合成物出现了LiAlO2杂质相外,其余皆具有单一的尖晶石相结构.掺杂后的晶体颗粒比较圆润.LiMn2O4在高温下经过20次循环后,其比容量降低29%,衰减很快.造成衰减的主要原因是Mn3+歧化反应生成的Mn2+在电解液中的溶解,以及Jahn-Teller效应.通过阳离子Al3+的掺杂,有效的提高了尖晶石LiMn2O4的高温循环性能.     

Fe3+掺杂Li4Ti5O12的结构及电化学性能

采用高温固相法合成Li4FexTi5-xO12(x=0.025,0.1,0.2)负极材料。通过X射线衍射、扫描电镜、充放电性能测试等对掺杂Fe3+的Li4Ti5O12材料的组成、结构、形貌进行表征,并对其电化学性能进行研究。结果表明,所合成的材料具有良好的尖晶石结构,无杂相。适当Fe3+掺杂能细化材料,提高材料的电子导电性,使材料的循环性能得到改善。Li4Fe0.025Ti4.975O12的充电容量最佳,0.1C倍率下首次充电比容量达到162.5 mA.h/g,循环性能较好。     

Al离子掺杂对LiNi0.5Mn1.5O4高电压材料性能的影响

用固相法合成了Al掺杂的高电压LiNi0.5Mn1.5-xAlxO4材料,研究了材料晶胞参数、材料可逆比容量、放电电压及循环性能随掺Al量的变化规律。结果表明,随着掺Al量的增加,材料的可逆比容量在逐渐减小;当Al掺杂量为0.06(LiNi0.5Mn1.44Al0.06O4)时,样品具有最佳的循环性能,100周的容量保持率在97%左右。与此同时,使用以Al掺杂量为0.06的样品为正极,石墨为负极组装的全电池显示了良好的循环性能。     

Li(Mn1/3Ni1/3Co1/3)1-yMyO2(M=Al,Mg,Ti)正极材料的制备及性能

采用液相共沉淀合成锰镍钴氢氧化物前驱体, 在前驱体中掺入元素M(M=Al, Mg, Ti), 与锂结合生成Li(Mn1/3Ni1/3Co1/3)0.98M0.02O2材料, 结果表明掺杂可有效提高材料的循环性能. X射线衍射结果表明 随掺钛量增大(0≤y≤0.15), 晶格畸变增大, 半高宽变大, 晶粒粒径增大; 其中掺钛量y=0.1的材料电化学性能表现最好, 以20 mA/g电流充放电, 在2.5～4.6 V电压区首次放电容量可达215 mA·h/g.     

Ti4+掺杂尖晶石型LiMn2O4的高温循环性能研究

采用沉淀法合成LiMn2-xTixO4(x=0.01,0.02,0.04,0.08,0.12),pH值在10.3~10.4内,搅拌速度350 r/min。采用两次高温烧结,预烧结温度为680℃,保温18h,第二次烧结温度为850℃,保温18h。对产物进行X射线衍射(XRD)测试、扫描电镜(SEM)分析和各项电化学性能测试。结果表明:Ti掺杂后的LiMn2O4的高温循环性能得到较明显地提高,有效抑制了高温循环容量衰减现象;当Ti4+的掺杂量为0.08时,LiMn1.92Ti0.08O4有较好的高温循环性能。     

LiFe0.95Ni0.02Mn0.03PO4/C的合成及电化学性能

采用高温固相法合成Ni2+、Mn2+共掺杂的LiFe0.95Ni0.02Mn0.03PO4/C正极材料。通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、电化学阻抗谱(EIS)和电化学测试技术等研究材料的结构、形貌和电化学性能。结果表明:Ni2+和Mn2+共掺杂后的LiFe0.95Ni0.02Mn0.03PO4/C材料仍然具有LiFePO4/C橄榄石型晶体结构,且掺杂后材料的放电比容量和循环性能都得到显著改善。在0.1C和1C下放电时,未掺杂LiFePO4/C的首次放电比容量仅分别为153和140 mA.h/g,而Ni2+、Mn2+共掺杂的LiFe0.95Ni0.02Mn0.03PO4/C材料首次放电比容量分别为165和145 mA.h/g,且在1C下循环100次后容量保持率仍然为97.6%。     

加压氧化法制备LiNi0.8Co0.15Al0.05O2正极材料

以控制结晶法合成的球形Ni0.8Co0.15Al0.05(OH)2.05为前驱体,采用加压氧化法制备锂离子电池正极材料LiNi0.8Co0.15Al0.05O2。利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和恒电流充放电测试等方法对该材料的结构、形貌及电化学性能进行表征。考察氢氧化锂与前驱体物质的量之比(锂配比)、在煅烧过程中的压力、温度和时间等因素对LiNi0.8Co0.15Al0.05O2材料结构及性能的影响。结果表明:锂配比为1.02时,在0.4 MPa氧气压力下,于700℃煅烧10 h制备的材料具有最完善的结构和最好的电化学性能;在2.8~4.3 V电压范围内,以0.2 C进行充放电,首次放电比容量达到190.1 mA.h/g,50次循环后容量保持率为90.2%,同时显示出良好的倍率性能和高温性能。     

锰掺杂对锂离子电池正极材料Li3V2（PO4）3/C性能的影响（英文）

采用溶胶-凝胶法合成Li3V2-2/3xMnx(PO4)3(0≤x≤0.12)。采用XRD、SEM、XPS、恒流充放电和电化学阻抗谱(EIS)研究Mn掺杂对Li3V2(PO4)3/C结构和电化学性能的影响。XRD研究表明:掺杂少量的Mn2+不会影响材料的结构,所有样品均具有单一相态的单斜结构(P21/n空间群)。XPS分析表明:在Li3V1.94Mn0.09(PO4)3/C中,V和Mn的化合价分别为+3和+2,原料中的柠檬酸在煅烧过程中分解成C而残留在Li3V1.94Mn0.09(PO4)3/C中。电化学测试表明:掺杂Mn改善了电极材料的循环性能和倍率性能,正极材料Li3V1.94Mn0.09(PO4)3/C表现出最好的循环稳定性和倍率性能。在40mA/g的放电电流密度下,循环100次后,Li3V1.94Mn0.09(PO4)3/C的放电容量从158.8mA·h/g衰减到120.5mA·h/g,容量保持率为75.9%,而未掺杂样品的放电容量从164.2mA·h/g衰减到72.6mA·h/g,容量保持率为44.2%。当放电电流密度增加到1C时,Li3V1.94Mn0.09(PO4)3/C的初始放电容量仍能达到146.4mA·h/g,循环100次后,放电容量保持为107.5mA·h/g。EIS测试表明,掺杂适量的Mn2+减小了电荷转移阻抗,这有利于Li+的脱嵌。     

F-掺杂LiMn2O4的合成及电化学性能

采用溶胶-凝胶法合成掺杂F^-的LiMn2O4。通过XRD、SEM对掺杂F-的LiMn2O4材料的组成、结构、微观形貌等进行分析与表征,测试不同F^-掺杂量的LiMn2O4在常温（20℃）、高温（55℃）下的电化学性能。结果表明：所合成的材料具有良好的尖晶石立方结构,无杂相;F^-的掺杂提高了材料的比容量,增强了材料的稳定性,改善了其在高温下的循环性能。当F^-的掺入量x由0增加到0.1时,材料的比容量由119.7 mA.h/g增加到124.9 mA.h/g,高温下充放电30个循环后容量保持率由79.4%增加到84.4%。     

正极材料Li（Ni1／3Co1／3-xMn1／3）MxO2（M=Ti，Mg）的合成及性能

采用草酸盐前驱体合成Ti4+、Mg2+掺杂正极材料Li(Ni1/3Co1/3-xMn1/3)MxO2(M=Ti, Mg).利用XRD和SEM对其结构和形貌进行表征,并采用循环伏安、交流阻抗、恒流/恒压充放电测试其电化学性能.结果表明:Ti4+、Mg2+掺杂后晶胞体积增大,大倍率充放电时LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的电化学反应阻抗Rct降低,其大倍率充放电性能得到改善,Ti4+掺杂效果更好;当掺杂量x＝0.025时,材料晶型完整,具有单一的a-NaFeO2层状结构;1C倍率时Li(Ni1/3Co1/3-0.025Mn1/3)Ti0.025O2的第二循环放电容量为143.2 mA-h/g,2C时为128.0 mA-h/g,经100次循环后容量分别为132.5和115.8 mA-h/g,容量保持率为92.53%和90.47%.     

CSTR系统制备高性能Ni0.6Co0.2Mn0.2(OH)2及电化学性能研究

采用共沉淀法在CSTR(连续搅拌反应器系统)工艺体系中批量合成出镍钴锰三元氢氧化物前驱体Ni0.6Co0.2Mn0.2(OH)2 (622),掺入适量的Li2CO3高温焙烧后得到锂离子二次电池正极材料Li[Ni0.6Co0.2Mn0.2]O2。使用扫描电子显微镜(SEM)观察样品形貌,X射线衍射仪(XRD)及透射电子显微镜(TEM)分析合成样品的具体结构,充放电循环测试系统测试其电化学性能。SEM测试表明产物为二次粒子团聚而成类球形颗粒;XRD及TEM结果表明合成的样品具有典型的层状α-NaFeO2结构。在电压范围为2.8 V-4.3 V,0.2 C倍率条件下,首次充放电容量分别为206 mAh g-1 和176 mAh g-1,100次循环后容量保持率达到85%。     

前驱体掺杂-常温球磨还原法制备锂离子电池正极材料LiFe_(1-3y/2)Al_yPO_4

采用共沉淀法制备掺Al3+前驱体FePO4·2H2O,并以乙二酸为还原剂,与Li2CO3反应在常温下球磨合成LiFePO4前驱混合物,后经热处理得到橄榄石型LiFe1-3y/2AlyPO4。用XRD、SEM、HRTEM和恒流充放电等对样品进行表征。结果表明:适量Al3+掺杂不会破坏LiFePO4的晶体结构,当掺杂量较低时(y=0.01),Al3+优先占据Fe位;当掺杂量较高时(y≥0.02),Al3+同时占据Li位和Fe位。电化学测试表明:LiFe0.985Al0.01PO4拥有最优的电化学性能,该样品在0.1C、1C和2C倍率下的首次放电比容量分别为162.4、152.2和142.0 mA·h/g,在1C倍率下循环100次后的放电比容量高达149.7 mA·h/g。     

Cr~(3+)掺杂LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4材料的制备及性能

采用高温固相法合成了Cr~(3+)掺杂的LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4正极材料,研究了掺杂量对材料物理性能和电化学性能的影响。利用XRD、SEM对材料的结构和形貌进行了表征。结果显示,样品具有棱边清晰的尖晶石形貌。讨论了不同Cr~(3+)掺杂量对LiCrxNi_(0.5-0.5x)Mn_(1.5-0.5x)O_4(x=0,0.05,0.1,0.15,0.2)正极材料性能的影响。充放电测试、循环伏安和交流阻抗测试结果表明:当Cr~(3+)的掺杂量为x=0.1时(LiCr_(0.1)Ni_(0.45)Mn_(1.45)O_4)正极材料的性能最好,0.1、0.5、1、2及5 C的首次放电比容量依次为131.54、126.84、121.28、116.49和96.82 mAh·g~(-1),1 C倍率下循环50次,容量保持率仍为96.5%。     

Nb5+掺杂LiFePO4/C的反应挤出合成

以LiOH.H2O、FeC2O4.2H2O和P2O5为原料,以草酸铌为添加剂,采用反应挤出法合成Li1 5xNbxFePO4/C材料;采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、循环伏安(CV)和充放电测试研究不同Nb5+掺杂量对Li1 5xNbxFePO4/C材料结构、形貌以及电化学性能的影响。结果表明,适量的Nb5+掺杂不会改变材料的结构和形貌;Nb5+掺杂可以有效减小电极的极化,其中Li0.97Nb0.006FePO4/C表现出最佳的电化学性能,在0.2C、0.5C、1C和2C倍率下的首次放电比容量分别为162.9、148.9、141.7和137.1 mA.h/g;材料循环性能良好,经10次循环后,材料的放电比容量都保持在99%以上。     

层状LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2正极材料的多元掺杂改性

采用共沉淀法制备锂离子电池掺杂型层状LiNi1/3Co1/3Mn1/3-xMxO2(M=Mg、Al、Cr)正极材料。采用X射线衍射、扫描电镜、充放电实验和交流阻抗实验对LiNi1/3Co1/3Mn1/3-xMxO2正极材料的结构、形貌、电化学性能以及动力学参数进行表征。结果表明:当掺杂量x=0.05时,Mg2+、Al3+掺杂的正极材料在2.8～4.3V、0.1C下的首次放电比容量分别为139.2、151.6mA·h/g,20次循环后的容量保持率分别为98.8%和96.7%;掺杂Mg2+或Al3+均能提高LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的交换电流密度和锂离子扩散系数。结合实验结果和掺杂离子的离子半径和化学稳定性,解释了掺杂离子在LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2晶格中的占位及其在充放电过程中的作用。     

新型热障涂层陶瓷La2-xGdxWMoO9的制备及其热物理性能研究

采用溶胶-凝胶自蔓延合成工艺,以Gd3+作为掺杂离子,以(NH4)6Mo7O24·4H2O,H40N10O41W12·xH2O及La(NO3)3·6H2O为前驱体原料,合成了La2-xGdxWMoO9系(LGWMO,x=0,0.1,0.2,0.3)陶瓷粉体。通过放电等离子烧结技术(SPS)制备出LGWMO系高致密陶瓷材料,借助XRD、激光热导仪、热膨胀系数测试仪、SEM等分析技术对材料的物相组成、热扩散系数、热膨胀系数、微观形貌等性能进行表征;研究了Gd3+离子掺杂量对LGWMO系材料热导率、热膨胀系数的影响。结果表明:少量Gd3+的掺杂(x<0.1)能降低La2WMoO9陶瓷材料的热导率,但不利于La2WMoO9陶瓷热膨胀系数的提高;在Gd3+掺杂量x=0.1时,La1.9Gd0.1WMoO9陶瓷材料具有最佳的热物理性能:热导率λ=0.65W·m-1·K-1(T=298K);热膨胀系数αL=15.04×10-6K-1(T=1273K)。     

低冰镍衍生的具有高结构稳定性和快速扩散动力学的钠离子掺杂层状LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2正极(英文)

通过共沉淀法合成钠离子(Na⁺)掺杂的高稳定性Li_1-xNa_xNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂(NCM-Na)正极材料。首先论证采用低冰镍提取镍作为合成材料镍源的可行性。其次,在化学试剂合成的NCM(Ni,Co,Mn)材料中预先引入最优含量的Na⁺,占据部分Li⁺位点,实现具有更低Li⁺/Ni²⁺阳离子混排的稳定结构,从而提高其电化学性能。结果表明,当Na⁺掺杂量为1%(质量分数)(x=0.01)时,获得的NCM-Na正极材料在1C电流密度下,循环100次后容量保持率从76.84%提高至89.21%。特别是在5C大电流密度下,循环200次后,可逆放电比容量依然维持在110 mA·h·g^-1。这为杂原子掺杂耦合材料化冶金开发低成本、高性能锂离子电池三元LiNi_1/3Co_1/...     

掺杂Pr3+的尖晶石LiPrxMn2-xO4的合成及电化学性能

采用溶胶凝胶法合成掺杂稀土镨离子的锂锰尖晶石LiPrxMn2-xO4,并对其结构和电化学性能进行初步研究.结果表明,当掺入的Pr3+含量较低(x≤0.02)时,得到的产物能保持完整的尖晶石结构,并表现出极佳的电化学性能.Pr3+的掺入使材料的循环稳定性能大幅度提高,而这种提高是源于Pr3+对尖晶石结构的稳定作用.电极材料LiPr0.02Mn1.98O4显示了最优的电化学性能,在0.2 C放电速率下,其初始放电容量为118 mAh·g-1,100次循环后仍能保持初始容量的98%.     

Al掺杂对Li_4Ti_5O_(12)结构及性能的影响

以金红石型TiO2、Li2CO3和Al2O3为原料,采用高温固相法制备锂离子电池负极材料Li4Ti5O12和Li4AlxTi5-xO12(x=0,0.025,0.05,0.1,0.2,0.4)。利用X射线衍射仪、扫描电镜、半电池充放电测试和交流阻抗测试研究材料的物相、结构、形貌以及电化学性能。结果表明:Al掺杂不会改变Li4AlxTi5-xO12的尖晶石结构,但会导致材料颗粒尺寸增大;适当Al掺杂后,材料的循环稳定性和极化性能得到改善,充放电比容量和可逆比容量不同程度降低;Li4Al0.025Ti4.975O12具有最优的电化学性能,0.1C倍率下首次充电比容量达到156.7 mA.h/g。     

Al离子掺杂正极材料LiMn2O4的高温循环性能

采用固相反应法分别合成正极材料LiMn2O4和LiAl，Mn2-xO4（x=0．05，0．1，0.3）。对它们进行XRD和SEM测试，并对比了高温下的循环性能。结果显示：除Al掺杂量x=0．3时，合成物出现了LiAlO2杂质相外，其余皆具有单一的尖晶石相结构。掺杂后的晶体颗粒比较圆润。LiMn2O4在高温下经过20次循环后，其比容量降低29％，衰减很快。造成衰减的主要原因是Mn^3＋歧化反应生成的Mn^2＋在电解液中的溶解，以及Jahn—Teller效应。通过阳离子Al^3＋的掺杂，有效的提高了尖晶石LiMn2O4的高温循环性能。