锂离子电池Li_4Ti_(4.95)Zr_(0.05)O_(12)负极材料的结构与电化学性能

采用高温固相法合成Li_4Ti_5O_(12)及Li_4Ti_(4.95)Zr_(0.05)O_(12)材料,采用扫描电镜(SEM)、X射线粉末衍射(XRD)、充放电测试和循环伏安(CV)研究材料的结构和电化学性能。结果表明,两种材料均具有较小的平均粒径和窄的粒度分布,Zr4+进入晶格结构内部,具有纯相的尖晶石结构。0.1C倍率时,Li_4Ti_(4.95)Zr_(0.05)O_(12)首次放电比容量高达248 m A·h/g,略低于Li_4Ti_5O_(12)。1.0C倍率放电比容量为145 m A·h/g,5.0C倍率140次循环后,放电比容量仍达到121 m A·h/g,明显高于纯相Li_4Ti_5O_(12)材料,具有较好倍率性能。     

高容量球形LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2锂电正极材料的制备

以均相共沉淀法制备的球形Ni0.5Co0.2Mn0.3(OH)2粉末为前驱体,按一定的比例将前驱体与碳酸锂混合,然后采用高温固相法合成高容量球形LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2正极材料.XRD物相分析表明,在不同合成温度下的LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2产物均为具有α-NaFeO2层状结构的纯相物质,在较高合成温度下所得材料的结晶度较高.SEM分析表明,LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2正极材料与前驱体形貌有良好的继承性,均为理想的球形.电化学性能研究表明,在2.8～4.3 V的电压范围内,电池的放电比容量在0.2C倍率下为171.6 mA·h/g,在1C倍率下为158.1 mA·h/g;1C倍率下经300次循环后,电池容量保持率为84.3％,显示出良好的电化学性能.     

不同制备方法对正极材料0.5Li_2MnO_3·0.5Li(Ni_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3))O_2结构、形貌、电化学性能的影响

分别采用氢氧化物共沉淀、碳酸盐共沉淀、喷雾干燥的方法合成了层状α-Na Fe O2结构的富锂正极材料0.5Li2Mn O3·0.5Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)O2,通过X射线衍射分析(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和电化学性能测试对不同合成方法所得的样品进行了表征。实验结果表明:氢氧化物共沉淀合成的前驱体所制备的正极材料0.5Li2Mn O3·0.5Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)O2具有良好的电化学性能,0.05C倍率下首次放电容量可达247.1 m A·h/g,0.2C倍率条件下经过50次循环,容量保持率为98.7%。     

锂离子电池钠掺杂LiFePO_4正极材料的电化学性能

利用高温固相法制备Li1-xNaxFePO4(x=0,0.05,0.10,0.20)正极材料,并进行电化学性能测试。结果表明,Li0.95Na0.05FePO4材料表现出最好的电化学性能,在0.1C充放电时首次放电容量为107.6mA·h/g,循环20次后的放电容量为109.3mA·h/g,容量保留率几乎100%。在0.5C、1.0C和2.0C不同倍率下放电,容量保持率分别为80.22%、97.36%和91.90%。与纯LiFePO4相比,Li0.95Na0.05FePO4材料具有更高的可逆容量、更稳定的循环性能和更好的倍率性能。     

尖晶石Li4Ti5O12材料固相合成工艺研究

通过对Li4Ti5O12材料固相合成工艺参数的研究,确定了最佳的分段固相合成工艺条件.结果表明:原料经650℃煅烧8h,然后再经900℃煅烧2h后,得到的Li4Ti5O12材料具有单一的尖晶石结构,且材料的颗粒尺寸较小;材料具有良好的电化学性能,其中以0.2 C充放电.放电比容量可以达到165.4mA·h/g;以0.2C充电,以不同倍率(0.5C,1C,3C及5C)放电,其放电比容量随放电倍率的增加,降低的幅度较大,其中5C放电比容量为0.5C的63.78％.     

球磨AB2-Mg50Ni50复合贮氢合金放电性能

将Zr0.9Ti0.1V0.2Mn0.6Co0.1Ni1.1合金与20%Mg50Ni50非晶球磨,制备AB2-Mg50Ni50复合贮氧合金.采用XRD物相分析、扫描电镜、EDS分析及电化学性能测试,研究球磨时间对AB2-Mg50Ni50复合贮氢材料的结构和电化学吸放氢性能的影响.结果表明,随复合球磨时间增加,复合合金电极放电性能有所提高.经24h球磨的复合材料在常温250mA/g充电3h,50mA/g放电至1.0V的充放电制度下,经过6次循环,放电容量达到435mAh/g.由于AB2与Mg50Ni50非晶合金组元材科之间可能产生的协同耦合作用,使得复合材料Zr0.9Ti0.1V0.2Mn0.6Co0.1Ni1.1-Mg50Ni50出现复合诱导效应,从而改善了AB2合金电极的放电性能.     

高温固相法制备LiMn_(0.98)Mg_(0.02)PO_4/C材料及其性能研究

采用高温固相法制备了LiMn0.98Mg0.02PO4/C材料,通过XRD,SEM,恒流充放电和循环伏安等测试方法,研究了在不同煅烧温度下合成的LiMn0.98Mg0.02PO4/C材料的结构和电化学性能.结果表明:在700~850℃温度范围内,煅烧时间为10h的条件下,获得的材料均具有单一相橄榄石型结构.随着煅烧温度的升高,颗粒尺寸变大,形貌改变,且发生团聚.经750℃处理的材料具有较好的综合电化学性能,放电平台较高,以0.05C电流充放,放电比容量可以达到100mA·h/g,30次循环后,容量保持率为73%.     

无镨钕高功率La1-xCex(NiCoM)5贮氢合金电化学性能研究(Ⅱ)

采用真空快淬熔炼-热处理方法制备了一系列无镨钕高功率La1-xCex (NiCoM)5贮氢合金,并对其相结构、活化性能及电化学性能进行了研究,考察了其高倍率放电特性.XRD分析结果表明,合金均为单一的CaCu5型密排六方结构,晶胞体积和晶胞参数随Ce含量的增加而减小.电化学测试结果表明:随Ce含量增加(x=0.09～0.70),合金活化次数由3次增加至11次;7C放电的初始容量由248.3mA·h/g下降到168.2mA· h/g;电极搁置5d后的自放电率由13.6％增加至46.2％,而高倍率放电性能(HRD)和高倍率充放电循环稳定性均先增加而后下降.当Ce含量为0.45时,合金7C放电的初始容量为233.8mA·h/g、充放电循环寿命为331次、活化次数为5次、HRD为71.23％,其搁置5d后容量损失率为28.17％(自放电率).     

Ni,Cr掺杂对LiFePO_4/C电化学性能的影响

采用二步固相反应在惰性气氛下合成了橄榄石型LiFe0.98M0.02PO4/C(M=Ni,Cr)复合正极材料.通过XRD,SEM及电化学测试等手段对材料的性能进行分析.研究结果表明:少量Ni 2+,Cr3+的掺杂虽然未改变LiFePO4晶体结构,但改善了材料的颗粒形貌,降低了粒径(粒径约200nm),增强了LiFe0.98M0.02PO4/C材料的导电能力,比未掺杂的LiFePO4/C具有更好的电化学性能.在2.5~4.2V下充放电,LiFe0.98Cr0.02PO4/C材料0.2C的首次放电比容量为146.7mA·h·g-1,循环50次的容量保持率为98.1%,10C放电比容量达116.3mA·h·g-1.     

富锂正极材料Li[Li_(0.2)Ni_(0.13)Co_(0.13)Mn_(0.54)]O_2的合成及其电化学性能研究

以过渡金属硫酸盐和一水合氢氧化锂为原料,采用共沉淀-高温固相烧结法制备富锂正极材料Li[Li0.2Ni0.13Co0.13Mn0.54]O2。通过XRD、SEM和电池充放电测试方法考察了产物结构和性能,结果表明:在水浴50℃下控制p H=11合成的前驱体具有很好的分散性,且在950℃下烧结得到了优越的电化学性能;在0.1C(1C=300 m A/g)充放电时,首次放电比容量为258.9 m Ah/g(2.0~4.8 V),首次充放电效率为75.6%;在1C充放电时,首次放电比容量为204.6 m Ah/g,循环10次后放电比容量为179.9 m Ah/g;2C倍率下仍保持了141.4 m Ah/g的放电比容量。     

锂离子电池Li_4Ti_(4.95)Ce_(0.05)O_(12)负极材料的结构与电化学性能

采用高温固相法合成了Li_4Ti_5O_(12)和Li_4Ti_(4.95)Ce_(0.05)O_(12)负极材料,采用X射线粉末衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、循环伏安(CV)和充放电测试等手段研究样品的结构和电化学性能。XRD图谱表明铈掺杂并没有改变样品的晶体结构;循环伏安曲线表明Li_4Ti_(4.95)Ce_(0.05)O_(12)样品具有更好的可逆性,铈的掺杂有利于锂离子的可逆脱嵌;微分电容曲线表明Li_4Ti_(4.95)Ce_(0.05)O_(12)的充放电的峰电位值差比Li_4Ti_5O_(12)小,说明前者具有更小的电化学极化;充放电测试表明,5 C倍率充放电时,Li_4Ti_(4.95)Ce_(0.05)O_(12)和Li_4Ti_5O_(12)的可逆放电容量分别为120 m A·h/g和80 m A·h/g左右,说明铈的掺杂提高了Li_4Ti_5O_(12)材料的倍率容量和循环性能。     

高镍正极材料LiNi0.83Co0.12Mn0.05O2双包覆改性及软包锂离子电池应用研究

对电极材料进行包覆改性,是提升锂离子电池能量密度、循环寿命和安全性等重要特性的有效策略。基于高镍三元正极材料Ni_0.83Co_0.12Mn_0.05O₂（Ni83）,通过纳米ZrO₂和纳米B₂O₃双组分包覆,制备得到了ZB-Ni83材料,并对其材料特性和软包锂离子电池性能进行了研究。ICP-OES元素分析结果表明,ZrO₂和B₂O₃已成功实现包覆,ZB-Ni83材料中锆含量为0.166 4%,硼含量为0.068 9%。XRD和SEM结果表明,ZB-Ni83材料为具有层状结构和良好结晶度的紧密实心二次球形颗粒,该结构有利于提高材料的振实密度及电解液浸润性。采用ZB-Ni83正极材料的软包锂离子电池具有良好的倍率、循环和安全性能。在2 C条件下,ZB-Ni83电芯的比容量为182 mA?h?g^–1、容量保持率为92.6%;在45 ℃高温循环及截止容量保持率85%条件下,ZB-Ni83电芯的循环次数约为1100次,而原始Ni83电芯的循环次数仅为约600次。对ZB-Ni83电芯进行满电130 ℃的热箱实验,结果未发生破裂、冒烟、爆炸、着火等现象。本研究为高镍材料的创新和改进提供了实验参考和可行思路。     

LiCr0．05Ni0．15Mn1．8O4的合成和电化学性能

通过溶胶-凝胶法合成尖晶石型锂离子电池正极材料LiCr0.05Ni0.15Mn1.8O4,并用XRD,SEM,FTIR,TGA表征其形貌和结构,采用电化学测试考察材料的电化学性能.结果表明,所合成的LiCr0.05Ni0.15Mn1.8O4具有与母体LiMn2O4同样完整的尖晶石结构,Cr3 (d3)和Ni2 (d8)部分取代了尖晶石结构八面体骨架中的Mn3 (d3).LiCrxNiyMn2-x-yO4(x=0.05,y=0.15)电极的良好容量归功于尖晶石结构中Cr和Ni对Mn位的掺杂而使主体结构得到了稳定.其首次充放电容量为120/100(mA·h·g-1,循环41次后容量保持率为98%.与单一LiMn2O4相比,在800℃合成的目标产物结构稳定性和循环可逆性好,循环伏安和充放电曲线表明该物种在充放电过程中Li 两步脱嵌过程有转变为一步的趋向.     

Na2EDTA滴定法测定镍钴铝酸锂中的铝

经盐酸溶解、苯甲酸铵分离后,采用Na2 EDTA滴定法,测定镍钴铝酸锂中的铝含量.通过条件实验得出最佳分离条件:溶液pH值为3.5,陈化温度为80℃,陈化时间为25 min.同时通过精密度及准确度实验验证,该法的相对标准偏差(RSD)为2.27％,回收率为99.00％～106.13％.表明,该法可实现镍钴酸锂中铝的准确测定.     

对于制样和分析总精密度0.05A~2的讨论

从数理统计分析方法入手,对GB474-1996《煤样的制备方法》中制样和分析总精密度0．05A^2进行了分析,并计算出了制样和分析置信区间。     

LiNi0.7CO.025Al0.05O2正极材料与电解液的相容性研究

采用固相法合成了具有R-3m空间群层状结构的LiNi0．7Co0.25Al0．05O2正极材料，研究了该材料与1mol／L LiPF6／EC DMC DEC及1mol/L LiClO4/EC DEC2种电解液的相容性，结果表明：1mol／L LiPF6电解液对水更敏感，LiNi0．7Co0.25Al0．05O2在1mal／L LiClO4电解液中的容量特性和循环性能皆优于在1mol／L LiPF6电解液中。在1mol/L LiPF6电解液中循环后，LiNi0．7Co0.25Al0．05O2正极材料的阳离子有序度降低，且有部分阳离子溶解，导致容量下降、可逆性能变差。     

铝掺杂对高镍无钴LiNi0.95Mn0.05O2正极材料结构与性能的影响

采用固相法合成了铝掺杂的层状高镍无钴LiNi_0.95Mn_0.05O₂正极材料,并利用结构分析方法和电化学测试手段研究了铝掺杂对LiNi_0.95Mn_0.05O₂正极材料晶体结构和电化学性能的影响。结果表明,Al均匀地掺杂到了正极材料二次颗粒体相中,不仅使材料晶胞参数发生了变化,还降低了材料的Li⁺/Ni²⁺混排程度。掺杂1%铝可以提高材料的长循环性能,这归因于掺杂样品中的Al能有效抑制材料在充电过程中的H2→H3相变程度。相比于未掺杂的样品,铝掺杂样品在1C、2.7~4.3 V的测试条件下循环300圈后,其容量保持率提高了11.3%。但Al³⁺的非电化学活性会降低材料的倍率性能。     

P对Sn-0.7Cu-0.05Ni-0.07Ce焊料合金组织和性能的影响

以Sn-0.7Cu-0.05Ni-0.07Ce无铅焊料合金为基础,制备出Sn-0.7Cu-0.05Ni-0.07Ce-xP(x=0%、0.1%、0.01%、0.001%)焊料合金。研究P元素含量对Sn-0.7Cu-0.05Ni-0.07Ce焊料合金显微组织、熔程、润湿性、抗氧化性性能的影响。利用光学显微镜(OM)和扫描电子显微镜(SEM)观察焊料合金的显微组织,采用X射线衍射仪(XRD)进行焊料合金的物相分析,通过差示扫描量热分析仪(DSC)测定焊料合金熔点,采用铺展性试验法和润湿平衡法测定焊料的润湿性,采用静态刮渣法测定焊料的抗氧化性。结果表明,P具有细化Sn-0.7Cu-0.05Ni-0.07Ce焊料合金晶粒的作用;随着P含量的增加,焊料合金的熔程逐渐减小,在P含量为0.01%时焊料合金的熔化特性最佳,初始熔化温度为230.3℃、熔程5.1℃;焊料的润湿时间由0.73s升至0.74s,润湿力和铺展面积由0.98mN、0.54mm~2降至0.88mN、0.45mm~2;焊料的抗氧化性先增大后减小,在P含量为0.01%时抗氧化性能最好,氧化渣产率为0.146g/(min·cm~2)。     

导电剂对储氢合金MLNi3.8Co0.75Mn0.4Al0.2电极电化学性能的影响

以铜粉作为导电剂,与镍氢电池负极材料MLNi3.8Co0.75Mn0.4Al0.2储氧合金粉按不同质量比混合后制成电极,研究储氢合金电极的电化学性能.结果表明,当储氢合金与铜导电剂按质量比1:2混合制成电极时,储氢合金电极的活化性能最优.以60mA/g放电电流放电时,合金电极的比容量达到305 mA·h/g,但放电平台略低,极化阻值为251.3mΩ·g,交换电流密度达到102.26mA/g,合金电极的电化学反应阻抗最小.