Li(4-x/3)YxTi(5-2x/3)O12/C的合成及电化学性能研究

以氧化钇为Y3+的掺杂源,以蔗糖或导电炭黑为碳源,对Li4Ti5O12同时进行离子掺杂和碳掺杂,采用高温固相法合成负极复合材料Li(4-x/3)YxTi(5-2x3)O/12/C(x=0.1).重点考察了Y掺杂、Y和碳协同掺杂,以及不同碳源对该复合材料形貌、粒径和电化学性能的影响.结果表明:使用蔗糖为碳源合成的复合材料Li(4-x/3)YxTi(5-2x/3)O12(x=0.1)体现了相对较好的倍率性能和循环稳定性,在0.15 C、0.40 C、0.70 C、1.40 C和3.30 C下材料首次放电比容量分别为150.4、144.5、144.5、140.8和116.9 mAh/g,3.3 C下循环10次后容量仍保持为116.7 mAh/g.电化学交流阻抗表明,使用蔗糖为碳源合成的复合材料Li(4-x/3)YxTi(5-2x/3)O12的阻抗从纯Li4Ti5O12的912.5Ω降低到227.7 Ω.     

F-掺杂LiMn2O4的结构及高温性能

采用溶胶-凝胶法合成了掺杂F-的LiMn2O4。通过X射线衍射光谱法(XRD)、扫描电子显微镜法(SEM)对掺杂F-的LiMn2O4材料的组成、结构、微观形貌等进行了分析与表征,用恒电流充放电测试了不同F-掺杂量的LiMn2O4在高温(55℃)下的电化学性能。XRD结果表明:在一定的掺杂范围内,所合成的材料具有良好的晶型,且为尖晶石立方结构。电化学测试结果表明:F-的掺杂提高了材料的比容量,增强了材料的稳定性,改善了其在高温下的循环性能,但降低了其在高温下的储存性能。     

Dy2O3掺杂LiDyxMn2-xO4的合成及性能

采用类似溶胶-凝胶法合成稀土金属氧化物Dy2O3掺杂LiDyxMn2-xO4(x=0,0.01,0.02,0.05).通过XRD和恒流充放电测试了稀土金属元素Dy的掺杂对正极材料的结构以及电化学性能的影响.研究结果表明:当掺杂量x=0.02时,材料LiDy0.02Mn1.98O4具有较高的初始比容量(109mAh/g)和循环性能,50次循环后,容量保持率为95%.     

Dy2O3掺杂LiDyxMn2-xO4的合成及性能

采用类似溶胶-凝胶法合成稀土金属氧化物Dy2O3掺杂LiDyxMn2-xO4(x=0,0.01,0.02,0.05).通过XRD和恒流充放电测试了稀土金属元素Dy的掺杂对正极材料的结构以及电化学性能的影响.研究结果表明当掺杂量x=0.02时,材料LiDy0.02Mn1.98O4具有较高的初始比容量(109mAh/g)和循环性能,50次循环后,容量保持率为95%.     

锂离子电池正极材料Li3V2-xNix(PO4)3的制备及其性能

采用溶胶-凝胶法,以Li2CO3、V2O5、NH4H2PO4、柠檬酸、Ni(OH)2·H2O为原料成功合成了正极材料Li3V2(PO4)3及其掺Ni化合物。Rietveld精修结果显示在Ni掺杂量不超过0.15时,样品均为纯相。X射线衍射(XRD)结果给出,随着镍掺杂量的增加,a轴和c轴及晶胞体积都有所下降。对样品Li3V2-xNix(PO4)3电导率的测试结果显示,Ni掺杂后样品的电子导电性均有所提高。室温下在0.1C和3C充放电条件下,镍掺杂Li3V1.95Ni0.05(PO4)3正极材料首次放电比容量分别达到177.2mAh/g和136.6mAh/g,在3C倍率下100次循环后容量保持率达到94.2%,这些性能都优于未掺杂样品和其他镍掺杂量的样品。     

正尖晶石LiMn2O4的合成与电化学性能研究

采用高温固相反应原理合成了LiMn2O4锂离子电池正极材料,研究了合成原料中n(Li)/n(Mn)(摩尔比)和合成温度以及掺杂金属钴元素对合成产物性能和结构的影响,恒电流充放电结果麦明LiMn2O4容量为115～120mAh/g,掺杂钴以后容量下降而循环性能改善,XRD测试分析表明合成产物具有正尖晶石结构;通过进一步优化材料的粒度和电极制备时控制导电剂的加入量,确定了提高LiMn2O4的容量、改善材料循环性能的其他因素.以合成产物为阴极材料,MCMB为阳极材料,组装的18650型锂离子电池的容量达到了1250mAh,循环300次后容量保持70%左右.     

稀土离子掺杂合成LiFePO_4/C材料低温性能研究

以Gd2O3作为掺杂化合物,分别采用Fe2O3和Fe C2O4·2 H2O作为铁源固相法合成LiFePO_4/C材料。采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能量散射光谱(EDS)、LAND电池测试系统及电化学工作站等对材料的晶体结构、形貌和电化学性能进行测试,重点分析了材料的低温特性。结果表明:以Fe C2O4·2 H2O为铁源合成的LiFePO_4/C展示出较好的电化学性能,尤其是低温性能。25℃下,0.1 C、5 C首次放电比容量分别为146.1、108.8 m Ah/g,-20℃时相同倍率下放电比容量为99.8、73.9 m Ah/g,分别为25℃时放电比容量的68.3%和67.9%,具有较好的低温性能。     

5V正极材料LiMg_xNi_(0.5-x)Mn_(1.5)O_4的电化学性能研究

通过Sol-Gel法,采用马来酸作为络合剂合成了正极材料LiMgxNi0.5-xMn1.5O4(x=0、0.025、0.05和0.1),对产物进行了X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)表征和电化学性能测试,结果表明产物均为Fd3m型尖晶石结构,掺杂一定量Mg2+的LiNi0.5Mn1.5O4并未改变原有的结构;掺杂后的产物形貌和粒径发生了明显的变化;在1 C下循环50次后,掺杂Mg2+的样品的循环性能和容量保持率比未掺杂之前的好;Mg2+的掺入并未影响LiNi0.5Mn1.5O4的电化学反应过程。     

F-掺杂锂钒氧化物的合成及其电化学性能

以LiF、LiOH和NH4VO3为原料.采用柠檬酸溶胶-凝胶法合成了F掺杂锂钒氧化物LiV3F2xO8-x(x=0.01、0.025、0.05、0.1).利用X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)等测试手段对合成材料进行了表征,通过恒流充放电、循环伏安和交流阻抗技术研究了材料的电化学性能.结果表明,所得样品的结晶性较好、结构完整.F的掺杂能有效提高锂钒氧化物的首次充放电容量,但如果掺杂量过多,则会损坏材料的循环充放电性能.在所有掺杂样品中,理论组成为LiV3F0.05O7.975的样品表现出较好的充放电循环性能.     

固相法合成大颗粒尖晶石锰酸锂正极材料

采用固相法一次合成尖晶石锰酸锂(LiMn2O4),研究了掺杂V及合成时间对材料的影响;用感应耦合等离子体(ICP)、XRD、SEM、激光粒度分析(LPS)、BET和充放电测试,对材料进行分析。相对于未掺杂的材料,在850℃下保温12h合成的掺杂V的LiMn2O4具有更完整的结晶度、光滑的颗粒表面,粒径增至16.76μm,比表面积减至0.258 m2/g;以0.5C在3.0~4.3 V充放电,25℃和55℃时循环30次的容量保持率分别提高了2.86%和4.13%。