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%。     

双碳复合Na_3V_2(PO_4)_3钠离子电池正极材料的制备及其电化学性能研究

以Na_2CO_3、V_2O_5、NH_4H_2PO_4、多壁碳管和葡萄糖为原料,经过球磨混合、干燥和焙烧,分别制得NVP和NVP/DC-5两种材料,利用XRD,SEM对这两种材料进行了结构和形貌分析,结果显示所得材料的XRD特征峰与Na_3V_2(PO_4)_3的特征峰吻合。SEM结果显示两种材料均为无定形形貌,与NVP相比,NVP/DC-5材料的颗粒粒径均匀,且分布较窄。另外,作为对比,我们还对NVP和NVP/DC-5进行了电化学性能测试。结果显示NVP/DC-5样品展现了更高的比容量(0.1 A/g电流密度)和优异的循环稳定性(1 A/g电流密度,循环1400圈,容量保持率高达118%)。     

水热法制备负极材料NiFe2O4的电化学性能研究

以Ni(NO_3)_2·6H_2O和Fe(NO_3)_3·9H_2O为原料,通过水热法制备了尖晶石型NiFe_2O_4前驱体,探讨了热处理温度对NiFe_2O_4材料性能的影响。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和恒流充放电测试技术对材料晶体结构、形貌特点和电化学性能进行了表征测试。试验结果表明,合成的材料为球形纳米颗粒,400℃下热处理的NiFe_2O_4材料具有最好的循环性能,在100 mA/g的电流密度下,经过20次循环后,比容量保持在588 mAh/g。     

具有核壳结构的FeS2微米球与碳纳米管原位复合介孔材料的构建及其在锂离子电池中的应用

通过简单的水热反应原位合成了具有核壳结构的FeS₂微米球与多壁碳纳米管复合的介孔材料(C-S-FeS₂@ MWCNT).FeS₂微米球表面由纳米片状颗粒堆叠形成的厚度为~350 nm壳层, 以及以化学键的形式吸附在微球表面的碳纳米管共同构成了材料保护层.保护层具有丰富的官能团和大量的孔隙结构, 保证了锂离子扩散通道, 并有效抑制了体积膨胀.C-S-FeS₂@ MWCNT在200 mA·g-1的电流密度下, 250次循环可逆容量达到638 mA·h·g-1, 倍率性能也得到明显改善, 为过渡金属硫化物电极材料的微米化设计和体积能量密度的提升提供了可能.      

Ni~(2+)复合MOF-5材料的制备工艺及其电化学性能研究

金属有机框架材料(Metal organic frameworks,MOFs)由于具有超高的比表面积和可调的孔结构,已成为超级电容器电极材料的研究热点。以硝酸锌(Zn(NO_3)_2·6H_2O)和对苯二甲酸(C_6H_4(COOH)_2,BDC)为原料,采用水热法制备了MOF-5材料,并将MOF-5与不同比例的Ni~(2+)复合制备了Ni-MOF-5复合材料。用扫描电镜(SEM)和X射线衍射分析仪(XRD)对材料的表面形貌和结构进行了表征,采用Princeton和Arbin超级电容器测试系统对材料的电化学性能进行了测试。结果表明:复合不同比例的Ni~(2+)可获得不同形貌的Ni-MOF-5复合材料,当Ni~(2+)∶Zn~(2+)=0.50∶1.00(物质的量比)时,制得形貌均匀的微球富Ni颗粒,且其电化学性能优良,在电流密度为0.05 A/g的条件下,比容量达到400 F/g。     

水热法制备V2O5作为高性能锂离子电池正极材料

锂离子电池具有工作电压高、能量密度大等优点。目前,主流的正极材料如LiFePO4等存在理论容量低等问题,难以满足需求。V2O5具有层状结构,能够有效嵌锂,是一类新型的锂离子电池正极材料。但V2O5作为锂离子电池正极材料时循环稳定性较差,限制了其应用。采用水热法制备二维结构的V2O5纳米片材料,将其作为锂离子电池的正极材料,并与商业V2O5进行对比。测试表明,V2O5纳米片呈现片层状结构,粒径大小在130~280 nm,在循环伏安测试中有三对比较明显的氧化还原峰,经50次循环后V2O5纳米片可逆容量达到227 mAh/g,与第二圈的放电容量相比,容量保持率为89%,证明V2O5纳米片的储锂性能良好。     

具有核壳结构的高电压正极材料Li(Co_(0.9)Ni_(0.05)Mn_(0.05))O_2的制备与表征

以共沉淀法制备的Ni-Mn包覆Co_3O_4前驱体和Li_2CO_3为原料,通过高温固相法制得了具有核壳结构的锂电池正极材料Li(Co_(0.9)Ni_(0.05)Mn_(0.05))O_2.用扫描电镜(SEM)、X射线能谱仪(EDS)、X射线衍射(XRD)和充放电测试表征了样品的形貌、晶体结构和电化学性能.结果表明,所制备的核壳结构Li(Co_(0.9)Ni_(0.05)Mn_(0.05))O_2具有良好的电化学性能,在3.0~4.5 V和3.0~4.6 V,0.2 C下首次放电容量分别达到180.5 m A·h·g~(-1)和201.3 m A·h·g~(-1),在1 C下,循环50周后容量保持率分别为89.3%和63.3%.     

无定形Li-Mn-Al-Co-O前驱体制备改性尖晶石锰酸锂

采用水热法合成了无定形Li-Mn-Al-Co-O前驱体,经过后续热处理制备了Al-Co复合掺杂LiMn_2O_4正极材料Li_(1.035)Co_(0.02)Al_(0.025)Mn_(1.92)0O_4,并对其物理及电化学性能进行了测试。SEM、XRD结果表明:Al-Co的掺入对尖晶石锰酸锂的形貌和晶体结构会有微弱影响。电化学测试结果表明:Al-Co掺杂后,材料的循环性能和倍率性能都获得了显著的改善,其在0.5 C下的首次放电容量为113.9 m A.h/g,经过100次循环后比容量保持率仍然有92.4%,8 C下容量依然高达85.5 m A·h/g。     

锂离子电池用CuFe2O4立方颗粒负极材料的合成及其电化学性能

金属氧化物材料具有多倍于商业石墨负极的理论容量,但此类材料在储锂过程中会出现体积膨胀,导致活性物质粉化脱落,影响锂离子电池的循环寿命。以金属有机框架（MOFs）普鲁士蓝立方体为自牺牲模板合成了空心CuFe₂O₄立方颗粒,并将其作为锂离子电池的负极材料。CuFe₂O₄立方块的粒径范围在300~500 nm之间,壳层厚度为40 nm。电化学测试表明CuFe₂O₄立方颗粒在200 mA/g电流密度下循环200次后放电容量仍能达到742.4 mAh/g,出色的性能得益于颗粒的中空结构能够有效缓解因储锂而产生的体积膨胀,从而延长锂离子电池的循环寿命。      

V_2O_5/RGO纳米复合材料的制备及表征

通过简单的一步水热反应制备出V_2O_5/RGO纳米复合材料。采用XRD、SEM及电化学工作站对其结构、形貌和电化学性能进行了分析表征。结果表明,V_2O_5/RGO纳米复合材料中V_2O_5晶型为斜方晶相,复合材料中V为V＋4、V＋5两种价态,且V_2O_5/RGO的形貌为片状结构,该纳米复合材料在0.5mol/L K2SO4电解液中以5m V/s进行CV测试时,比电容可达208.04 F/g,而且其电化学窗口可以达到1.6V（-0.6~1.0V）,表明V_2O_5/RGO纳米复合材料有望成为一种潜在的超级电容器电极材料。