不同导电剂对锂离子电池正极材料磷酸钒锂电化学性能的影响

研究了导电剂种类和导电剂含量对磷酸钒锂电化学性能的影响。以Li_3V_2(PO_4)_3为正极材料,研究了石墨烯、乙炔黑和Super P Li三种导电剂对磷酸钒锂电化学性能的影响。恒电流充放电和电化学阻抗测试结果表明,不同的导电剂对电极的电化学性能有显著的影响。以Super P Li为导电剂的磷酸钒锂正极材料表现出最高的放电比容量和最优异的倍率性能,交流阻抗值小。在此基础上探究了Super P Li含量对磷酸钒锂电化学性能的影响,结果表明添加质量分数10%Super P Li的电池具有较小的阻抗和较高的放电比容量、循环性能和倍率性能。     

烧结工艺对锂离子电池正极材料磷酸钒锂结构和电化学性能的影响

磷酸钒锂因其具有较高的能量密度、良好的结构稳定性、安全性能以及低温性能而成为潜在的、最具有前途的锂离子电池正极材料。以LiOH·H_2O作为Li源,以V_2O_5作为V源,以NH_4H_2PO_4提供磷酸根,以柠檬酸为还原剂进行配料并球磨后通过碳热还原法制备Li_3V_2(PO_4)_3/C正极材料。通过XRD、恒电流充放电等测试手段研究了烧结温度和烧结时间对Li_3V_2(PO_4)_3正极材料结构及电化学性能的影响,通过多次试验获得制备性能优良的单斜Li_3V_2(PO_4)_3正极材料的最佳烧结工艺参数。结果表明850℃、10 h合成的Li_3V_2(PO_4)_3/C样品的结晶度最好,晶型最完整,结构最稳定,极化最低,放电比容量最高,循环性能最好。在电压范围3.0～4.3 V和0.1 C倍率下,其首次放电比容量为119 mAh/g,经过15次循环后其放电比容量为118.7 mAh/g,容量保持率为99.7%。     

专利名称：一种锂离子电池正极材料富锂型掺杂钼酸锂及其制备方法

本发明公开了一种锂离子电池正极材料富锂型掺杂钼酸锂及其制备方法,其化学结构式为Li2M1-xMoxO3,所述富锂型掺杂钼酸锂具有良好的电化学充放电行为,小电流充放电条件（0．1C）下放电容量为156mAh／g（理论容量169．8mAh／g的85％）,制备方法简单易行,成本低,具有高比容量和优良循环可逆性能,具有显著的实用价值和经济效益。     

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。     

导电剂对锂离子电池正极材料Li_3V_2(PO_4)_3电化学性能的影响

分别以石墨烯、科琴黑、乙炔黑为导电剂,研究了采用不同导电剂对Li_3V_2(PO_4)_3锂离子电池电化学性能的影响,获得了性能较佳的科琴黑导电剂;然后改变配比,研究了不同科琴黑配比对电池电化学性能的影响。结果表明:在三种导电剂下,充放电电压范围为3.0～4.3 V,放电倍率为0.2C时,石墨烯、科琴黑、乙炔黑首次放电比容量分别为108、114、104 mAh/g;通过循环性能曲线表明,经过50次循环,放电比容量只发生了微小的变化。改变导电剂的配比,分别是LVP∶PVDF∶导电剂=85∶10∶5、LVP∶PVDF∶导电剂=80∶10∶10以及LVP∶PVDF∶导电剂=75∶10∶15,结果表明:在充放电电压范围为3.0～4.3 V,放电倍率为0.2 C时,三种配比下,首次放电比容量分别为105、114、96 mAh/g,这说明,导电剂的含量也能在一定程度上影响电池的化学性能,导电剂含量不宜过高,也不能过低,含量在10%时,其电化学性能最佳。     

溶胶-凝胶法合成锂离子电池正极材料Li1+xV3O8及性能研究

钒酸锂(Li1+xV3O8)具有比容量大的优点,锂离子电池正极材料的重要选材。采用溶胶-凝胶法合成锂离子电池正极材料Li1+xV3O8,通过实验分析方法研究Li1+xV3O8的恒流充放电性能和电化学性能,对锂离子电池正极材料Li1+xV3O8的放电比容量进行定量分析,从结构与充放电机理、合成方法等方面出发进行性能测试和比较。实验分析得出,该材料能的电化学性能优于传统产品,充放电的容量较高,性能优越,为优化锂离子电池正极材料Li1+xV3O8制备提供指导。     

锂离子电池正极材料Li_3V_(2-2x)/3Mg_x(PO_4)_3/C的制备及电性能研究

本文主要通过水热法制备了锂离子电池正极材料Li3V2-2x/3Mgx(PO4)3/C,并研究了掺杂金属元素Mg对Li3V2(PO4)3晶体结构和电性能的影响。结果表明,当Mg含量x=0.45(质量分数,下同)时,且在温度为750℃焙烧6 h的条件下所制备的样品具有较好的晶体结构、微观形貌和电化学性能。镁掺杂量在一定范围内变化不会影响磷酸钒锂本身的单斜结构。在3.0~4.8 V、0.1 C倍率下,Li3V1.70Mg0.45(PO4)3/C复合材料首次放电比容量高达154.4 mAh·g-1,首次库伦效率为94.32%,在不同倍率下循环25次之后的容量依然可以达到112.8 mAh·g-1。掺杂镁的样品与未掺杂的样品相比,容量和循环倍率性能均有了很大程度的提高。     

溶液燃烧合成法制备钒酸锂及其电化学性能

以硝酸铵、偏钒酸铵、硝酸锂、葡萄糖、柠檬酸、甘氨酸为原料,采用溶液燃烧合成法成功制备了锂离子电池正极材料LiVO₃粉末,探究了煅烧温度和煅烧时间对LiVO₃制备的影响,并将制备得到的LiVO₃粉末作为活性物质进行电池组装,进一步探究了其作为锂离子电池正极材料时的电化学性能。结果表明：400℃煅烧1 h时制备的LiVO₃粉末具有最佳的电化学性能,0.1 A/g的充放电速率下,电池首次放电比容量为244.3 mAh/g,经过50次循环后放电比容量为193.6 mAh/g。     

冷冻干燥法制备高性能电池级正极材料磷酸铁锂

以LiOH·H_2O为Li源,FeNO_3·9H_2O为Fe源,NH_4H_2PO_4提供磷酸根,柠檬酸作为碳源和螯合剂进行配料,采用简单的制备工艺冷冻干燥法合成了电池级正极材料磷酸铁锂粉末。通过XRD物相表征、电池充放电和循环伏安等测试手段探究了烧结工艺对碳包覆磷酸铁锂(LiFePO_4/C)正极材料的结晶性及电化学性能的影响。结果表明,煅烧温度为750℃时获得的正极材料LiFePO_4/C电化学性能表现最好,在不同电流密度下0.1C、0.2C、1C、2C和5C的放电比容量分别为150.5、142.2、128.1、117.8和105.4 mAh/g。     

新型钒基新能源汽车电池合金的储氢性能与电化学研究

对汽车电池用铸造钒基V_3TiNi_(0.56)合金和V_3TiNi_(0.56)Y_(0.1)Co_(0.1)新型合金试样进行了铸造试验,并进行了储氢性能、电化学性能和显微组织的测试与分析。结果表明:与V_3TiNi_(0.56)合金相比,V_3TiNi_(0.56)Y_(0.1)Co_(0.1)新型合金的最大吸氢量从3.13%增大到3.88%,充放电循环20次后放电容量保有率从23%增大到91%,合金的枝晶臂细化、枝晶间距变小,合金的储氢性能和电化学性能得到明显提高。合金元素Y和Co的添加,有利于提高汽车电池用铸造钒基V_3TiNi_(0.56)合金的储氢性能和电化学循环稳定性能。     

专利信息

专利名称：溶胶凝胶法制备钛掺杂的氟磷酸钒锂锂离子电池正极材料 本发明公开了一种溶胶凝胶方法制备钛掺杂的氟磷酸钒锂锂离子电池正极材料。将偏钒酸铵、锂盐、磷酸盐、氟盐和金属酯类按摩尔比为1～1．15：1～1．15：1～1．15：1—1．15：0．10～0．25混合均匀后,在惰性气体的保护下于400—700℃烧结5～20h,冷却后即为成品LiVPO4F。本发明简单方便、易于控制、成本低;降低了合成温度,提高了样品的充放电性能和循环性能。     

Mn掺杂Co0.9Mn0.1P/RGO复合电极材料的合成及其电化学性能

锂离子电池的性能亟待突破瓶颈,当前商用锂离子电池负极材料选用的碳材料容量较低,本文合成制备了一种Mn掺杂石墨烯负载的Co_(0.9)Mn_(0.1)P/RGO复合材料,该材料用于锂离子电池表现出优异的电化学性能。在100 mA/g电流密度下,首次放电比容量达到1 250 mAh/g,首次充电比容量为795 mAh/g,充放电效率63.6%。在800 mA/g电流密度下,循环500次,放电比容量仍然达到367 mAh/g。     

锂离子电池富锂正极材料Li_(1.2)Ni_(0.13)Co_(0.13)Mn_(0.54)O_2的合成及性能

随着电动汽车的发展,迫切需要具有高安全性、高能量密度、高功率、大容量、长寿命、高环保、低成本等优点的锂离子电池。层状结构的富锂锰基正极材料由于具有比容量高、平台电压高、热稳定性好、价格低廉的特点而被认为是有希望的未来电动汽车候选正极材料之一。尽管其拥有很高的比容量,但仍存在着首次循环不可逆容量高、倍率性能差等问题,纳米化是改进材料倍率性能的一种有效手段。本文以Ni O,Co_3O_4,Mn CO_3和Li_2CO_3为原料,成功制备得到了纳米级的锂离子电池正极材料Li_(1.2)Ni_(0.13)Co_(0.13)Mn_(0.54)O_2。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和充放电测试对所得样品的结构、形貌及电化学性能进行了表征。结果表明,合成的Li_(1.2)Ni_(0.13)Co_(0.13)Mn_(0.54)O_2材料具有层状结构,一次颗粒均匀、细小,平均颗粒尺寸约为90 nm,并具有良好的电化学性能,在2.0~4.8 V以0.1C充放电时,首次放电比容量达到284 m Ah·g~(-1),首次库伦效率为86.1%。材料同时拥有良好的倍率性能,1.0C放电容量达到240 m Ah·g~(-1),3.0C放电容量达到210 m Ah·g~(-1)。     

以金属铁粉为原料磷酸铁锂的制备和性能研究

以1~3μm金属铁粉和磷酸二氢锂为原料,采用高温固相法合成了无碳磷酸铁锂。通过X射线衍射(XRD),扫描电镜(SEM)和电化学测试等方法对合成的磷酸铁锂材料的结构、形貌和电化学性能进行了表征。研究结果表明,采用1~3μm的金属铁粉和磷酸二氢锂为原料,高温固相法合成了具有橄榄石晶体结构的磷酸铁锂材料,粉末近似球形,振实密度较高,一次颗粒200~300 nm。600℃合成的磷酸铁锂存在杂质相,650~750℃下合成的磷酸铁锂具有完整的橄榄石晶体结构,产物为纯相。无碳的磷酸铁锂呈浅灰色,600~750℃下合成的磷酸铁锂材料0.1C充放电存在平台,显示两相充放电特性,比容量均在100 mAh·g-1左右,且极化较大。用蔗糖对其进行包覆改性得到碳包磷酸铁锂,其颜色呈黑色,改性后的磷酸铁锂电化学性能有了较大的提高,0.1C比容量达到了154 mAh·g-1,充电平台和放电平台之间的极化明显降低,具有较好的循环稳定性。     

机械力辅助固相法合成钛酸锂

以二氧化钛为钛源,碳酸锂为锂源,应用机械力辅助固相法一步合成钛酸锂(Li_4Ti_5O_(12))材料。使用TGA-DSC、XRD、SEM、粒度分析等手段,对产物的物相、形貌、粒度、电化学性能进行表征,将Li_4Ti_5O_(12)样品制成2032纽扣电池,通过充放电测试仪研究了首次库伦效率及充放电循环性能。结果表明:在机械力辅助下750℃反应3.5 h可制得纯相Li_4Ti_5O_(12),粒径分布均匀,主要集中在0.6～2.5μm,首次循环放电比容量为152.02 mAh/g,经过20次充放电循环,容量保持率为96.5%。     

溶胶—凝胶法制备钠离子电池正极材料Na_3V_2(PO_4)_3

为了探究制备优异性能的钠离子电池正极材料Na_3V_2(PO_4)_3(NVP),利用溶胶—凝胶法合成了一种新型改性的碳包覆的磷酸钒钠复合材料。利用X射线衍射(XRD)对样品进行了晶体结构和物相分析;使用傅里叶红外光谱(FTIR)对样品的谱学性质和基团成分进行了分析;采用扫描电镜(SEM)对样品的表观形貌和粒度进行了表征;利用热重分析仪(TGA)对样品的含碳量进行了检测;采用充放电测试系统对材料电化学性能进行了评价。结果显示,样品NVP颗粒大小在1~3μm且表面被无定形碳包覆(NVP/C);在2.5~3.8 V电压范围内1 C倍率下的首次放电容量为110 m Ah/g,为理论容量的93.5%。此外,样品NVP/C在50 C倍率下释放的容量为54m Ah/g,表现出优异的倍率性能。     

高性能正极材料LiFePO_4的制备及表征

采用颗粒纳米化技术与雾化干燥相结合的方法合成了高性能的LiFe_(0.98)Ti_(0.02)PO_(4-x)F_x/C(x=0.00,0.02)正极材料。利用X-ray粉末衍射仪、场发射扫描电子显微镜和蓝电测试系统对合成材料的晶体结构、颗粒形貌和电化学性能进行了表征。结果表明,采用该方法可明显降低一次颗粒粒径,同时引入Ti-F掺杂可进一步提高产品的电化学性能。LiFe_(0.98)Ti_(0.02)PO_(3.98)F_(0.02)/C表现出最好的电化学性能,其0.1C首次放电比容量和库伦效率分别为163.9mAh/g和97.3%;1C放电比容量为144.3mAh/g,循环50次后容量保持率为98.8%,表现出了较高放电比容量和良好的循环性能。     

锂离子正极材料LiNi0.5Mn0.3Co0.2O2的合成与掺杂Al的性能研究

采用共沉淀法合成镍钴锰氢氧化物前躯体,使其和碳酸锂混合均匀后,高温焙烧合成锂离子正极材料LiNi_0.5Mn_0.3Co_0.2O₂,研究了掺杂Al（OH）₃对材料循环性能的影响.用X射线衍射和扫描电镜对合成的粉末进行了表征,用电性能测试仪研究了材料的电化学性能.研究发现:温度为850 ℃时焙烧的材料具有最优的电性能,1C电流初始放电比容量达到157.2 mAh/g（2.75~4.2V）,循环50次放电比容量保持率为94.8 %,循环100次材料的放电比容量保持率为90.1 %.通过少量掺杂Al（OH）₃的电池材料结晶性有所提高,晶型趋于完整,但是材料的放电比容量有所降低,前100次循环掺杂对材料循环稳定性无显著改善效果.      

S-Y复合掺杂LiMn2O4的电化学性能研究

用高温固相反应法合成了锂离子电池正极材料锂锰氧化物，并对其进行了硫、钇掺杂厦硫和钇的复合掺杂修饰。对材料进行了X射线衍射、恒电流充放电、交流阻抗等测试。实验结果表明：固相反应法合成的硫和钇复合掺杂的材料具有标准尖晶石结构；掺杂硫其首次放电容量达196．1mAh／g，但容量衰减较快；掺杂钇后正极材料在0．2C充放电速率下，循环20次后容量保持率为98．6％，但是初始容量较低；而硫钇复合掺杂综合了硫掺杂效应和钇掺杂效应，有较好的电化学性能。     

高温固相还原法制备新型锂离子负极材料NbO及其电化学性能

以Nb和Nb2O5粉末为原料,采用高温固相还原法合成NbO电极材料。通过X射线衍射分析(XRD)、扫描电镜(SEM)、激光衍射粒度分析(LDSA)、充放电测试、循环伏安(CV)测试等手段对材料的结构、形貌及电化学性能进行表征,并通过原位XRD分析测试,探究NbO作为负极材料在锂离子电池中的反应机理。结果表明:NbO用作电极材料的平均嵌锂平台在1.6 V左右。NbO对锂的插嵌机理为锂离子的直接脱嵌,是1个单相转变过程。在0.05 C(C为充放电电流倍率)下,NbO和球磨处理后(Ball-milling)的NbO-BM的首次放电容量分别为220(mA·h)/g和280(mA·h)/g,经过50次循环后,剩余容量分别为170(mA·h)/g和220(mA·h)/g