Na取代对LiMn_2O_4正极电化学性能影响

高温固相反应方法合成了Li1-xNaxMn2O4锂离子电池正极材料。通过Na部分取代锰酸锂中的Li,期待能够弱化Jahn-Teller效应,提高锰酸锂的循环稳定性。实验结果证实了我们的预测。取代量为x=0.06时最佳。     

不同烧结气氛对尖晶石型LiMn_2O_4电化学性能的影响

分别用普通烧结炉和湖南化工研究院研发的烧结炉在不通空气和通空气的条件下制备LiMn_2O_4。用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(S EM)对产物的结构和微观形貌进行表征,通过充放电性能测试分析了不同气氛对LiMn_2O_4电化学性能的影响。结果表明,制备的LiMn_2O_4均为规则的尖晶石结构,利用湖南化工研究院研发的烧结炉在通气条件下制备的LiMn_2O_4晶体结构最稳定,颗粒大小分布均匀,电化学性能最佳,首次放电比容量为113.0 m Ah/g,循环500次后容量保持率为95.20%,3.4 V平台效率为98.14%。     

TiO_2包覆的尖晶石LiMn_2O_4的电化学性能

用超声波振荡法,将粒径约为20 nm、用溶胶-凝胶法合成的TiO2颗粒包覆在流变相法合成的LiMn2O4表面,再在600 ℃下处理2 h,得到TiO2包覆的尖晶石LiMn2O4.在3.0～4.4 V,产物以1.0 C充放电的首次放电比容量为121.7 mAh/g,第100次循环的放电比容量为108.3 mAh/g;以0.5 C充放电的首次放电比容量为126.7 mAh/g,第200次循环的容量保持率为86.0%.     

结晶度对尖晶石LiMn_2O_4循环性能的影响

采用不同的降温速率(1℃/h、20℃/h)和淬火,制备了尖晶石LiMn2O4正极材料,并研究了它们的结晶度及电化学性能.制备的样品的结晶度随着降温速率的增大而降低.结晶度低的样品,首次充放电效率高,在循环过程中充放电效率的稳定性好.淬火得到的样品的放电比容量较高,0.2 C放电时为128.92 mAh/g,1.0 C放电时为86.36 mAh/g;1℃/h降温、20℃/h降温和淬火得到的样品以1.0 C放电,20次循环的容量保持率分别为86%、91%和100%.     

Ti类质同象替代对LiMn_2O_4尖晶石电化学性能影响

以尿素脱硝法按不同配比制备了Ti掺杂锂锰尖晶石正极材料,并对其晶体结构及电化学性能进行了研究。Ti掺杂后样品仍能保持单一尖晶石相;Ti掺杂对材料的晶胞参数、真密度等晶体结构特征物理参数产生影响,进而影响了其电化学性能。充放电循环测试结果表明:Ti掺杂后样品的充放电循环性能,尤其在高倍率放电下比容量及充放电效率大大提高;按配比n(Li)∶n(Mn)∶n(Ti)=1∶1.95∶0.05制备的样品表现出最优异的比容量及循环性能。充放电循环对晶体结构完整性造成的破坏与放电倍率成正比,样品LiTi0.05Mn1.95O4具有相对稳定的晶体结构。     

LiMn_2O_4合成条件对其充放电性能的影响

研究了锂离子二次电池正极材料LiMn2O4的不同合成条件对其充、放电性能的影响。实验采用EMD与Li2CO3为原料,在750℃下合成尖晶石型LiMn2O4实验结果表明,该材料在1mol／LLiClO4＋PC/DME（体积比1：1）电解液中表现出优良的充、放电性能。     

Li类质同象替代对LiMn_2O_4结构及电化学性能的影响

以燃烧法按不同Li/Mn比制备了一系列尖晶石LiMn2O4正极材料,并对其晶体结构及电化学性能进行了研究。根据样品的化学成分、晶胞参数、理论密度及真密度计算了它们的晶体化学式;发现随着Li/Mn比增加,锰酸锂材料晶体结构中的金属离子缺陷及氧缺陷增加。充放电循环测试结果表明:晶体结构中离子缺陷少的材料在低倍率放电时表现出相对高的比容量和差的循环性能;适量Li掺杂导致晶体结构中含一定离子缺陷的材料在高倍率放电时表现出较高的比容量和优异的循环性能。     

Li、Al复合掺杂的尖晶石LiMn_2O_4的电化学性能

用固相法制备了Li、Al复合掺杂的尖晶石LiMn2O4,并研究了铝盐种类和掺Al量对电化学性能的影响.XRD和SEM等实验结果表明:掺杂Li、Al的材料Li1.05Mn1.90Al0.05O4具有尖晶石相,粒径为7～8μm.电化学性能测试结果表明:Li1.05Mn1.90Al0.05O4以0.2 C充放电的首次放电比容量为106.68 mAh/g,以1.0 C充放电10次后,容量保持率为99.4%,以2.0 C充放电10次后,容量保持率约为100%.     

掺杂稀土Eu对LiMn_2O_4结构和性能的影响

采用机械液相活化法合成了具有尖晶石结构的可用作锂离子蓄电池正极材料的LiMn2O4化合物,并对其进行了掺杂稀土铕(Eu)元素的修饰。对材料进行了X射线衍射、循环伏安、充放电等测试。实验结果表明,掺入铕元素所合成的材料具有标准尖晶石结构,较好的电化学可逆性能,较优良的高温性能。该材料在EC DMC(1:1) 1mol/L LiPF6电解液中表现出了较优良的充放电性能,其首次放电比容量达130 mAh/g。以中间相碳微球做负极时,在室温下经300次循环后,容量持有率大于85%,在55℃下,经200次循环后容量持有率大于80%。同时运用用晶体场理论简要分析了稀土Eu在尖石结构中的作用机理。     

LiMn_2O_4动力电池高低温性能的微观研究

研究了LiMn2O4动力电池在不同温度(-20、20、40和65℃)条件下充放电后的微观变化。结果表明:相对于常温(20℃)充放电的扫描显微镜图,低温(-20℃)和高温(40、65℃)充放电的正极和负极表面均发生了不同程度的晶体断裂,并且随着温度的升高,这种断裂更加严重,这也说明了低温和高温可能导致电池电解液发生分解或者是电池材料的结构发生变化,从而使电池在低温或高温条件下的性能降低;样品的X射线衍射光谱法(XRD)图表明不同温度下充放电样品正极的特征峰位置基本没有变化,即正极材料的结构基本不受环境温度的影响;而负极材料在40、65℃时在2θ约为36°和65°的两个特征峰消失,表明负极材料在高温时可能发生了副反应,导致负极材料的结构发生了变化。     

活性炭/LiMn_2O_4超级电容器的性能

组装了活性炭(AC)/LiMn2O4(LMO)不对称超级电容器.当m(LMO):m(AC)=0.75:1.00时,AC/LMO超级电容器的比电容最大,电流小于200 mA/g时接近AC/AC超级电容器的2倍.AC/LMO超级电容器的性能受正极极化的限制,考虑到稳定性、循环寿命,应使LMO适当过量[m(LMO):m(AC)=1.10:1.00～1.60:1.00].     

LiMn_2O_4石墨烯包覆及掺杂Mg~(2+)的研究

使用Mg2+掺杂LiMn2O4获得黑色正极材料,并用石墨烯进行表面包覆处理,获得掺杂、包覆锂离子电池正极材料,用X-射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、循环伏安(CV)、交流阻抗(EIS)、倍率充放电对材料进行表征。实验结果表明:掺杂Mg2+材料为尖晶石结构,结晶度增加;表面为球形结构,增强电池安全性;包覆材料的电池大电流充放电性能增加,可逆比容量增加;在倍率充放电电流为0.2C时,包覆质量分数为2%的石墨烯(GO)放电比容量为107mAh/g。包覆材料改善了电池的循环性能,在倍率充放电电流为0.2C时,54次循环后,其可逆比容量为92mAh/g,容量保持率为92.12%。     

高倍率LiMn_2O_4锂离子电池的制作与性能

采用商品化的LiMn2O4和石墨作为正极材料制作锰酸锂动力电池,并利用XRD、SEM等分析手段表征了LiMn2O4原料。研究了不同面密度和导电剂含量对锰酸锂电池倍率性能的影响。研究发现,锰酸锂电池的倍率性能随着面密度的减小而改善,随着导电剂含量的增加先改善后变差。当正极面密度未2.5 g/dm2,导电剂含量为3%时电池的倍率性能最好。20 C放电容量为1 C的94.1%,1C充电5 C放电,100次循环后容量保持率为92%。     

六甲基二硅氮烷对LiMn_2O_4电极性能的影响

研究了六甲基二硅氮烷(HMDS)对电解液稳定性和锂离子电池循环性能的影响.加入0.1%的HMDS不会影响电池的首次放电容量,能抑制电解液中LiPF6的水解;常温下以1 C在3.0～4.2 V循环100次后,电池的容量保持率为92.4%.     

电化学氧化制备的纳米多孔Ti_4O_7导电添加剂对铅酸电池正极性能的影响

采用电化学氧化法成功地制备了Magnéli相Ti_4O_7导电添加剂。通过扫描电子显微镜和X射线衍射仪分别观测了Ti_4O_7的微观形貌和相组成。将少量Ti_4O_7导电添加剂加入到铅酸电池正电极中,考察了实验电池的放电性能。实验结果表明,纳米多孔Ti_4O_7更有利于在正极板内形成导电通路,可有效地提高铅酸电池的放电容量。     

阳离子掺杂对LiMn_2O_4结构和电性能的影响

采用固相法合成了尖晶石LiMn_(2-x)M_xO_4(M=Co、Cr、Al、Ti,x=0、0.05、0.1、0.15)正极材料,研究了不同金属阳离子掺杂和掺杂量对LiMn_(2-x)M_xO_4结构及电性能的影响。通过X射线衍射图谱分析,离子半径较小的Co、Cr、Al掺杂使材料晶胞收缩,尖晶石结构更加稳定。材料初始容量随着掺杂量提高而降低,但循环性能显著提高。其中Co掺杂在x=0.1时,LiMn_(2-x)M_xO_4样品1 C首次放电比容量为117.6 mAh/g,前20次容量保持率达92.9%,综合性能最优。     

Ti_4O_7纳米导电添加剂对铅酸电池正极性能的影响

采用溶胶-凝胶/碳热还原法成功地制备了Magnéli相Ti_4O_7纳米导电添加剂。通过扫描电子显微镜和X射线衍射仪分别观测了Ti_4O_7纳米颗粒的微观形貌和相组成。将少量Ti_4O_7导电添加剂加入到铅酸电池正电极中,并采用循环伏安法和放电曲线分别考察了Ti_4O_7导电添加剂对电极性能的影响。试验结果表明,Ti_4O_7纳米导电添加剂的加入可以有效改善Pb电极的电化学活性,尤其是其在高倍率电流密度下的放电性能。     

LiMn_2O_4/Li_4Ti_5O_(12)锂离子电池的制备及电化学性能的研究

采用商品化的LiMn2O4和Li4Ti5O12作为正负极材料制作锰酸锂-钛酸锂锂离子电池,研究了不同正负极容量配比对锰酸锂/钛酸锂锂离子电池的循环性能、自放电性能、高温搁置性能以及正负极活性物质的克容量发挥的影响,并利用扫描电子显微镜法(SEM)和能量散射光谱(EDS)表征循环900周后电池负极极片的形貌和成分。研究结果表明:正负极容量配比大的电池各方面性能要优于正负极容量配比小的电池。     

MnO_2的预处理对LiMn_2O_4正极材料的影响

研究了对前躯体MnO2(EMD)进行不处理、去离子水处理和LiOH处理对合成LiMn2O4正极材料的性能影响。测试结果表明,LiOH处理得到的MnO2杂质含量少,结构稳定,制备的LiMn2O4X射线衍射峰增强,结晶性变好。LiOH处理MnO2制备的LiMn2O4的电化学性能优于去离子水处理MnO2制备的LiMn2O4和不处理MnO2制备的LiMn2O4。LiOH处理、去离子水处理及不处理MnO2制备的LiMn2O4在0.5C的放电比容量分别为115.56mAh/g、109.98mAh/g和100.67mAh/g;1C充放电90次循环下所对应的容量保持率分别为86.79%、86.56%、57.30%。     

导电剂对富锂锰基材料电化学性能的影响

锂离子电池正极材料一般电导率不良,在电池制作中需添加导电剂来改善正极导电性。以镍钴锰酸锂材料为对比样,研究了三种典型的锂离子电池用导电剂对富锂锰基材料电化学性能的影响。利用场发射扫描电子显微镜、比表面积测试仪对材料形貌、比表面积进行分析,并组装成扣式电池对材料电化学性能进行表征。结果表明,在4.3～4.8 V(vs.Li/Li~+),三种导电剂同电解液发生强度不同的副反应,并对富锂锰基材料相关电化学性能造成不同程度的负面影响。对影响机理进行分析,并提出一种简易方法,可有效降低副反应的负面影响,同时显著提高材料可逆放电比容量。