富锂锰基Li1.2[Co0.13Ni0.13Mn0.54]O2锂离子正极材料的磷改性研究EI北大核心CSCD

为提高高比容量的层状富锂锰基Li1.2[Co0.13Ni0.13Mn0.54]O2材料的电化学性能,对材料添加了不同含量的NH4H2PO4,并对其进行相关研究。主要是对原样和改性后的材料进行X射线衍射(XRD)、高分辨透射电镜(HRTEM)等物理化学性能测试,以及电化学阻抗谱(EIS)、首次充放电性能和倍率性能等电化学性能测试。结果表明:添加0.3%(质量分数,下同)磷元素材料(LMNCOP-03)的综合性能最优,首次放电比容量为280 mAh·g^-1,1 C容量为212.2 mAh·g^-1,3 C容量为170.6 mAh·g^-1。同时EIS测试表明引入0.3%磷的材料具有较低的表面阻抗Rsf和电荷传递电阻Rct。     

尿素改性对钠离子电池负极材料NaTi_2(PO_4)_3电化学性能的影响

为提高水溶液钠离子电池负极材料NaTi_2(PO_4)_3(NTP)的导电性和倍率性能,以尿素(CO(NH_2)_2)为碳源采用溶剂热法合成了CO(NH_2)_2/NaTi_2(PO_4)_3(C/NTP)复合负极材料。采用XRD、SEM、TEM、Raman和恒流充放电等手段分析了材料的结构、C/NTP形貌和电化学性能。研究了不同阶段升温速率对C含量、包覆层石墨化程度及对电化学性能的影响。实验结果表明,低于400℃升温速率越小,C/NTP残碳量越高;400~650℃之间升温速率越小,包覆层石墨化程度越高,并提高了其电化学性能;在5C倍率下2℃/min热处理的样品首圈放电比容量为114.9mAh·g~(-1),循环30次后容量保持在91.9mAh·g~(-1);10C下放电比容量为87mAh·g~(-1),20C下放电比容量仍保持在71mAh·g~(-1),展现出高倍率下优异的循环性能。     

LiNi_(0.8)Co_(0.15)Al_(0.05)O_2正极材料的表面包覆改性研究

LiNi_(0.8)Co_(0.15)Al_(0.05)O_2正极材料具有容量高、价格低等优点,被认为是最具发展前景的锂离子电池正极材料之一.但LiNi_(0.8)Co_(0.15)Al_(0.05)O_2材料本身存在充放电过程中容量衰减较快、倍率性能差和储存性能差等缺陷,影响了其进一步发展.本文以LiNi_(0.8)Co_(0.15)Al_(0.05)O_2为研究对象,采用共沉淀法制备氢氧化物前驱体,在前驱体的表面包覆一层Ni_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)(OH)_2,制备成具有核壳结构的正极材料.通过XRD、SEM、EDX、电化学测试等分析手段,系统地研究了其结构、形貌以及电化学性能.分析表明:包覆改性后,LiNi_(0.8)Co_(0.15)Al_(0.05)O_2正极材料在0.1、0.2、0.5、1 C倍率下,材料的首次充放电比容量分别为167.6,160.1,150.4,138.5 mAh·g~(-1).由0.1到1C,包覆改性前后的正极材料的放电比容量衰减量由34.7 mAh·g~(-1)降为29.1 mAh·g~(-1),容量衰减百分比由22.1%降低到17.4%.综合性能分析认为,包覆改性后电化学性能有一定的改善.     

掺杂对LiFePO_4电化学性能的影响

用水热法制备LiFe_(0.95)M_(0.05)PO_4(M=Mg,Ni,Co),研究了掺杂对材料电化学性能的影响.结果表明,液相Fe位掺杂合成的LiFe_(0.95)M_(0.05)PO_4具有纯相橄榄石结构、结晶良好、粒径均匀;Fe位掺杂可增强材料的可逆性和导电性,提高其1C倍率下的电化学容量和循环稳定性;LiFe_(0.95)Mg_(0.05)PO_4,LiFe_(0.95)Ni_(0.05)PO_4和LiFe_(0.95)Co_(0.05)PO_4三种材料的1C倍率首次放电比容量分别为133.1 mAh·g~(-1),128.4 mAh·g~(-1)和135.2 mAh·g~(-1);三种掺杂离子中Co~(2+)掺杂的效果最好,0.1C和1C倍率放电循环30次后的容量衰减率仅为5.7%和9.5%.     

LiNi_(0.8)Co_(0.2)O_2合成工艺对其电化学性能的影响

采用液相共沉淀法合成前驱体Ni_(0.8)Co_(0.2)(OH)_2,再通过高温焙烧合成LiNi_(0.8)Co_(0.2)O_2。研究了前驱体反应时间、反应温度、高温焙烧温度及焙烧时间对材料电化学性能的影响。对所制备材料进行恒流充放电测试,结果表明,在55℃下,共沉淀反应时间为3 h时,制备的材料具有较好的电化学性能,其首次放电比容量为164.5 mAh·g~(-1),50次容量保持率为92.6%。不同焙烧温度和焙烧时间制备材料的电化学性能的测试结果表明,随着焙烧温度的升高和焙烧时间的增加,产物的电化学性能逐渐提高。焙烧温度为800℃,焙烧时间为20 h得到材料的电化学性能最优,其首次放电比容量为162 mAh·g~(-1)。。因此,所制备的LiNi_(0.8)Co_(0.2)O_2最佳合成工艺条件为:共沉淀反应温度55℃,反应时间3 h,焙烧温度为800℃,焙烧时间为20 h。     

分级结构类球形MgFe_2O_4/C复合材料的制备及其储锂性能

将柠檬酸和Super P (SP)作为碳源用喷雾干燥技术制备出具有分级结构的类球形MgFe_2O_4/C (MFO/C)复合材料,使用场发射扫描电子显微镜(FESEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线粉末衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱仪(XPS)和电化学测试等手段表征了样品的形貌、结构和电化学性能。结果表明,在电流密度为0.5 C (500 mA·g~(-1))的条件下这种复合材料的首次放电比容量为1162.7 mAh·g~(-1),200次循环后比容量稳定在约734.5 mAh·g~(-1)。在电流密度为1C (1000 mA·g~(-1))条件下,200次循环后比容量仍保持在约580.4 mAh·g~(-1)。具有优异的循环和倍率性能的原因,可能是SP和柠檬酸分解生成的晶粒间碳形成了良好的导电网络,使材料的导电性提高并缓解了在连续充放电过程中活性物质的团聚和体积膨胀。     

镁铝联合掺杂对Li_3V_2(PO_4)_3/C电化学性能的影响研究

通过X射线衍射、扫描电镜、恒流充放电、循环伏安和阻抗(EIS)等技术对材料的形貌和电化学性能进行分析,研究了Mg、Al同时掺杂对溶胶-凝胶法合成单斜晶型Li_3V_2(PO_4)_3/C材料电化学性能的影响。结果表明:相对纯的磷酸钒锂/C(LVP/C),少量的掺杂没有影响材料的结构,电化学性能有显著提升,并且Li_(2.9)Mg_(0.05)V_(1.9)Al_(0.1)(PO_4)_3/C材料具有最好的电化学性能。在室温3~4.3V充放电平台下,以0.1C首次放电比容量达到130.7mAh/g,第50次循环的放电比容量仍有127.2mAh/g,容量保持率为97.3%。     

二氧化锡中空球的制备及其电化学性能研究

用碳球做模板,SnCl_4·5H_2O和尿素为前驱体制备了二氧化锡(SnO_2)中空球.X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和高分辨透射电镜(HRTEM)结果表明:制备出来的SnO_2中空球为四方相结构,其直径和壁厚分别约为250nm和40nm.恒电流充放电测试结果显示:在电流密度为160mAh·g~(-1)(0.20时,该SnO_2中空球的首次放电容量为1720mAh·g~(-1),第15周期放电容量保持到615mAh·g~(-1);从第4周期开始,库仑效率均保持在90%以上.电流密度为320mAh·g~1(0.4C)时,第15周期放电容量保持到588mAh·g~(-1).以上结果表明,这种材料具有较高的储锂容量和较好的可逆性能,是一种有前景的锂离子电池负极材料.     

石墨烯负载金属钌用于锂-空气电池的正极材料

通过溶液法制备钌/石墨烯(Ru/G)复合材料,用作锂-空气电池的正极材料。通过充放电测试、循环伏安(CV)和电化学阻抗(EIS)研究了锂-空气电池的电化学性能。结果表明:Ru/G复合材料作为锂-空气电池的正极材料,明显提高了氧化还原反应的催化活性,改善了电化学反应性能。在电流密度为500mA·g-1时,首次充放电比容量分别为13136mAh·g-1和13578mAh·g-1,充放电的过电位降低了约0.35V。当固定充放电比容量为1000mAh·g-1,采用恒流充放电模式,可稳定循环30次。     

LiNi0.8-x Znx Co0.2 O2的合成及电化学性能研究

掺杂改性和表面修饰的LiNi0.8Co0.2O2是锂电池正极换代候选材料.采用共沉淀法制备了系列LiNi0.8-xZnxCo0.2O2材料,并对其进行X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、循环伏安(CV)、电化学阻抗(EIS)和充放电循环性能(CP)测试分析.恒流循环(0.2C、3.0～4.2V)测试结果显示,Zn的掺入使材料的初始放电比容量有大幅增加,循环性能有所改善.其中LiNi0.78Zn0.02Co0.2O2的首次放电比容量达到206.37 mAh·g-1.第30循环时,放电比容量仍为204.03 mAh·g-1,不可逆容量损失仅为2.34 mAh·g-1,显示了很好的初期循环性能.     

正极材料LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2的表面包覆改性研究

采用沉淀法对镍钴猛锂正极材料(LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2)分别以氧化钇(Y_2O_3)、磷酸钇(YPO_4)、氧化铝(Al_2O_3)和磷酸铝(AlPO_4)行了表面包覆。采用X射线衍射光谱法(XRD)、扫描电子显微镜法(SEM)、电化学交流阻抗谱(EIS)及恒流充放电等方法表征了材料的结构、形貌及电化学性能。结果表明,包覆剂没有改变材料的晶体结构,可以均匀包覆在LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2材料表面,并且显著提高了材料的电化学性能。在2.5~4.5V电压范围和20mA/g电流密度下,包覆0.5%AlPO_4的材料首次放电容量为198.6mAh/g,50次循环后材料的放电容量保持到196.1mAh/g,而包覆Y_2O_3、YPO_4、Al_2O_3的材料其电化学性能均低于AlPO_4包覆材料。     

线切割多晶硅硅泥制备锂离子电池负极材料

硅基材料作为锂离子电池负极的理论容量达到4 200 mAh·g~(-1),被认为是最有发展前景的负极材料。但其体积膨胀过大,导致循环稳定性较差。通过球磨+碳包覆的方法,对线切割的纳米片层状多晶硅硅泥进行改性,使其作为锂离子电池负极材料的电化学性能得到了改善。结果表明,球磨使原料硅泥粒径明显减小。在电流密度为200 mA·g~(-1)时,原料硅泥球磨20 h后碳包覆的C-Si_(20)的首次充电比容量为1 784.2 mAh·g~(-1)。循环75次后充电比容量为640 mAh·g~(-1),充放电库伦效率保持在98%以上。材料具有比较好的循环性能,可以为光伏产业硅泥废料的回收再利用提供一定的借鉴意义。     

LiCoPO_4包覆的Li_(1.2)Mn_(0.54)Ni_(0.13)Co_(0.13)O_2锂离子电池正极材料:增强的库伦效率和循环性能

LiCoPO_4包覆的Li_(1.2)Mn_(0.54)Ni_(0.13)Co_(0.13)O_2富锂正极材料是通过沉淀法制备的。包覆后的样品的首次库伦效率达到84.14%,在0.1C(1C=300mA/g)电流下放电比容量高达305.95mAh/g。特别是包覆后样品的循环性能得到极大的提升,1C倍率下100次循环后容量保持率为88.2%,远远高于未包覆样品的72.3%。这些电化学性能的提高主要归功于包覆层,包覆层不但增强了材料的结构稳定性,同时也有效保护了电极材料不受电解液的侵蚀并且提高了材料的锂离子迁移率。     

球形钛酸锂的制备工艺对其电化学性能的影响

以钛酸丁酯和LiOH·H_2O为原料,以十六烷基三甲基溴化铵为表面活性剂,利用水热法合成球形尖晶石结构钛酸锂,探讨制备工艺对球形钛酸锂结构的影响,并对合成球形钛酸锂的电化学性能进行表征。结果表明:n(LiOH·H_2O)∶n(钛酸丁酯)=0.9∶1,170℃水热反应36h,并在600℃热处理2h条件下合成的Li_4Ti_5O_(12)具有较好的球形度和结晶度,其在0.1C放电倍率下的首次可逆容量为201 mAh·g~(-1),循环20次后可逆容量仍达198mAh·g~(-1);当放电倍率达50C时,其首次可逆容量仍达149mAh·g~(-1),经20次循环后容量保持率高达98.9%,表现出良好的循环性能和倍率特性。     

锂电池正极材料LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2的制备与性能

运用"溶胶-喷雾干燥-煅烧"新技术合成了正极材料LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2,采用XRD、SEM、电化学阻抗谱(EIS)及充放电测试研究了煅烧温度对所制材料结构和电性能的影响。结果表明,在750~850℃都可制备得到纯相LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2。其中,800℃所合成样品具有适宜的晶粒大小、最佳的晶化程度和阳离子有序度,最小的电荷传递阻抗,最大的锂离子扩散系数和最佳的电化学表现。该样品0.2C首次放电容量达到189.1mAh·g-1,以5C循环的放电比容量仍可达到136mAh·g-1,第30周0.2C放电容量达初始容量的97.5%,显示出高容量、良好的倍率与循环性能。     

Li4Ti5O12负极材料的制备及其电化学性能研究

采用二步固相烧结法制备了Li4TiO12负极材料,优化了制备工艺条件.利用X射线衍射分析(XRD)、扫描电镜(SEM)等表征了材料的形貌和结构,并用充放电测试仪、循环伏安(CV)和交流阻抗(EIS)研究了材料的电化学性能.结果表明,合成的Li4Ti5O12具有单一的尖晶石结构和良好的电化学性能,0.1C首次放电比容量为158.9 mAh/g,循环20次后容量保持率为97.6％,1C倍率首次放电比容量为108.9mAh/g,循环20次后容量下降了3.05％.     

大倍率二氧化硅/碳复合材料的制备及电化学性能表征

为了满足新能源储能及电动汽车对锂离子电池持续快速充电、慢速放电性能的要求,以正硅酸乙酯为二氧化硅前驱体,在两亲性炭材料(ACM)与聚乙二醇400(PEG400)形成的氢键限域体系中制备了大倍率二氧化硅/碳复合锂电负极材料(SiO_2-130/C)。材料表征结果表明,二氧化硅的粒径由500nm(未限域)降低到130nm(限域),同时,富碳的ACM在二氧化硅纳米颗粒表面构建了导电性良好的碳框架。在0.1A·g~(-1)和1A·g~(-1)的电流密度下,SiO_2-130/C的可逆比容量分别为527mAh·g~(-1)和347mAh·g~(-1),且在1A·g~(-1)的电流密度下连续400个充放电循环后,仍具有483 mAh·g~(-1)的可逆比容量,表现出优异的倍率性能及稳定的电化学性能。     

新型负极材料CrNbO_4的电化学性能研究及球磨改性

采用高温固相法制备CrNbO_4,并首次研究其作为锂离子电池负极材料的电化学性能。使用X射线衍射分析(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、充放电测试、循环伏安(CV)测试和电化学交流阻抗测试(EIS)对材料的结构、形貌和电化学性能进行表征。样品CrNbO_4在0.001~3.0V电压区间,电流密度为16 mA/g时,充放电50次后放电容量可以保持在63.5mAh/g。通过球磨,CrNbO_4的首次放/充电容量由212.9/100.9 mAh/g提高到572.3/343.5mAh/g,同时电流密度提高10倍,充放电50次后改性样品的放电容量仍可维持81.3mAh/g,有效提高了电化学性能。     

钠离子电池TiO_2/还原氧化石墨烯负极材料的制备及储钠性能

由于钠离子半径比锂离子半径大70%,使得钠离子在石墨电极材料中脱嵌较困难,需要对石墨负极材料进行改性。以天然石墨为原料,采用Hummers法制备氧化石墨烯;在此基础上以钛酸丁酯为原料,采用溶胶-凝胶法制备了TiO_2前驱体/氧化石墨烯(TiO_2/GO)复合材料,通过热处理获得锐钛矿型TiO_2/还原氧化石墨烯(TiO_2/RGO)复合材料。电化学测试结果表明:TiO_2含量为15wt%的TiO_2/RGO复合材料在电流密度为20mA·g~(-1)下的首次放电比容量为74.08mAh·g~(-1),随着循环次数的增加,放电比容量逐渐增大,循环50次后达109.10mAh·g~(-1);充放电效率也呈现出逐渐增大的趋势,循环50次后达65.59%。而纯还原氧化石墨烯首次放电比容量为41.43mAh·g~(-1),循环50次后仅为20.47mAh·g~(-1)。     

纳米Li2MnSiO4正极材料的高压水热法制备及其电化学特性

采用高压水热法制备锂离子电池正极材料Li 2MnSiO 4,研究压强、反应温度和前驱体浓度对合成Li 2MnSiO 4的影响,并进一步研究碳包覆前后Li 2MnSiO 4的电化学性能。通过X射线衍射、扫描电镜、透射电镜、充放电测试和交流阻抗等方法对样品的结构、形貌和电化学性能进行表征分析。结果表明:采用水热法在高压高温条件下可以合成高纯度的Li 2MnSiO 4材料,提高前驱体浓度有助于形成粒径较小的Li 2MnSiO 4纳米颗粒。电化学性能测试显示碳包覆后的 Li 2MnSiO 4/C比Li 2MnSiO 4具有更高的比容量,在0.1C (电流密度为33.3mA·g -1 )下首次放电比容量可达178.6mAh·g -1 ,循环50次后放电比容量为97.1mAh·g -1 ,容量保持率为54.4%。同时,Li 2MnSiO 4/C还具有比Li 2MnSiO 4更小的电荷转移阻抗和更高的锂离子扩散系数。