稀土元素La掺杂材料LiCoPO_4的性能研究

采用溶胶-凝胶法合成了LiCoPO4与稀土元素La3+掺杂的正极材料,并研究了掺杂材料的晶型结构和充放电性能。合成的改性正极材料LiCo0.99La0.01PO4在0.1C倍率下首次放电比容量达到了133.6 mAh/g,相比纯相LiCoPO4的放电比容量提高了17.3%。20次循环后改性材料的放电比容量是85.1 mAh/g,比纯相LiCoPO4的放电比容量70.4 mAh/g有了较大提高。     

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。     

制备方法对硫/活性炭复合材料性能的影响

以升华硫和活性炭为原料,分别采用机械固相混合、液相混合和高温固相法制备了硫/活性炭复合正极材料,并用X射线衍射(XRD)、循环伏安(CV)、交流阻抗(EIS)、交换电流密度(j0)和恒流充放电测试考察了所得材料的结构及电化学性能.发现制备方法对复合材料的放电比容量和循环性能有明显影响,高温固相法制备的材料有更好的电化学性能,在0.1 C倍率下充放电,其首次放电比容量为465.3 mAh/g,分别是机械固相混合和液相混合所得样品放电比容量的5.8倍和2倍;10次循环后放电比容量仍然大于100 mAh/g.     

钛和锆共掺杂对单晶LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2正极材料形貌和电化学性能的改进

用共沉淀法和高温固相法合成了单晶LiNi_0.6Co_0.2Mn_0.2-2xTi_xZr_xO₂(x=0.0,0.001,0.002,0.003), 研究了Ti和Zr部分取代Mn对材料结构、电化学性能和Li⁺扩散系数的影响。研究结果表明, 钛和锆共掺杂能进一步增加Li层间距、改善阳离子混合, 从而提高电池容量和倍率性能。半电池循环伏安特性测试表明, 与未掺杂材料相比, Ti和Zr共掺杂的LiNi_0.6Co_0.2Mn_0.2O₂正极材料具有更好的电化学性能。以LiNi_0.6Co_0.2Mn_0.2-2xTi_xZr_xO₂为正极材料制作的扣式电池放电比容量、电荷转移效率和Li⁺扩散系数均随掺杂元素比例x增大而增加。在3.0～4.3 V电压范围内, LiNi_0.6Co_0.2Mn_0.2-2xTi_xZr_xO₂正极材料在x=0.002时, 半电池在1C倍率下的放电比容量达到163.2 mAh/g, 半电池经过1C倍率循环50次后, 放电容量保持率提高到93.2%, 高于未掺杂样品(92.1％)。对循环后电池进行交流阻抗测试, 结果表明, 对过渡金属的部分替代有助于结构内部锂离子扩散和降低电荷转移电阻。     

锂离子电池Li2FeP2O7正极材料的制备及其电化学性能

采用固相球磨法制备了Li2FeP2O7/C正极材料,研究了烧结温度、碳包覆含量以及碳源对其结构、形貌以及电化学性能的影响。结果表明: 高温固相烧结合成样品的适宜温度为680 ℃,以柠檬酸为碳源、碳包覆量为5%时,合成的Li2FeP2O7/C晶型完整,晶粒较小且均匀,0.1C倍率下的放电比容量可达102.6 mAh/g,0.5C倍率下的初次放电比容量可达83.4 mAh/g,循环30次后放电比容量为80.7 mAh/g,展现了较好的循环性能以及倍率性能。     

铌掺杂对LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2正极材料结构和电化学性能的影响

通过高温固相法合成铌掺杂Li(Ni_0.8Co_0.1Mn_0.1)_1-xNb_xO₂(x=0,0.01,0.02,0.03)正极材料,利用X射线衍射、扫描电子显微镜以及电化学测试手段分析铌掺杂的影响。结果显示,铌掺杂没有改变材料的α-NaFeO₂层状结构;充放电循环结果显示Li(Ni_0.8Co_0.1Mn_0.1)_0.98Nb0.02O2在1C充放电倍率、电压为3.0~4.3 V条件下,经过50周循环后的容量保持率为95.9%,而没有经过掺杂处理材料的容量保持率为85.3%;交流阻抗测试结果证明了铌掺杂可以降低材料的电化学阻抗,从而提高材料电化学性能。     

电解二氧化锰制备富锂锰基正极材料性能研究

以电解二氧化锰为锰源,采用球磨法和高温固相法制备了富锂锰基正极材料Li_1.2Mn_0.54Co_0.13Ni_0.13O₂。探索了烧结温度对富锂锰基材料结构和性能的影响, 确定了最佳温度条件。采用X射线衍射和扫描电子显微镜对所合成的正极材料进行了结构和形貌表征, 同时通过充放电测试对材料电化学性能进行了测试。结果表明, 在850 ℃下, 以电解二氧化锰为锰源制备的富锂锰基正极材料具有较好的电化学性能, 在0.05C、0.1C、0.2C、0.5C和1C下的首次放电比容量为254.8、238.1、217.6、179.9和161.8 mAh/g。在0.2C下循环20次,容量保持率为93.66%, 在0.5C下循环50次容量保持率为90.03%, 在1C下循环100次容量保持率为88.31%。     

共沉淀法合成高镍三元Ni0.8Co0.1Mn0.1(OH)2前驱体的可控制备

影响高镍三元材料性能的关键步骤在前驱体的制备,利用共沉淀法制备前驱体,底液氨水浓度作为三元前驱体制备的重要控制条件,可以对前驱体的形貌产生非常大的影响,从而影响成品正极材料的电化学性能。通过控制共沉淀制不同氨水底液浓度制备了三组样品材料。利用SEM、XRD考察了对结构的影响,并进一步探究了材料的电化学性能。结果表明,底液氨水浓度对合成组分均一、形貌均匀的前躯体十分重要,且直接影响烧结后的LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂正极材料的电化学性能。利用相同的共沉淀反应条件,底液氨水浓度0.5mol/L条件下合成得到的前躯体材料表现出更为优异的倍率和循环性能,在0.1 C、0.2C、0.5C、1C、2C、5C和10C下的放电比容量分别为168.8 mAh/g、161.6 mAh/g、153.2 mAh/g、144.4 mAh/g、133.2 mAh/g、88.5 mAh/g和5.7mAh/g。     

喷雾干燥-低温烧结的NaFePO4制备及其电化学性能

以草酸盐、磷酸盐和碳酸盐为原料, 采用喷雾干燥法制备前驱体, 经固相烧结制得钠离子电池NaFePO4正极材料。通过X射线衍射分析、扫描电镜、激光衍射粒度分析、充放电测试、循环伏安法对材料进行了结构、形貌及电化学性能表征。结果表明, 喷雾干燥制得了球形前驱体, 经低温烧结的钠离子电池NaFePO4正极材料具有良好的电化学活性, 其嵌钠平台在3.0 V左右, 在0.1C倍率下, 其首次放电容量为100 mAh/g, 经过30次循环, 其可逆放电比容量达93 mAh/g。     

热处理温度对Al2O3表面修饰LiNi0.9Co0.1O2正极材料电化学性能的影响

在水溶液体系中, 制备了1%Al₂O₃修饰的镍基正极材料LiNi_0.9Co_0.1O₂, 并研究了热处理温度对正极材料性能的影响。结果表明, 1%Al₂O₃修饰后没有改变正极材料的结构和形貌, 650 ℃热处理后正极材料具有最佳的电化学性能, 首次放电容量为178.4 mAh/g, 库伦效率为82.4%, 0.5C倍率50次循环后的容量保持率为88.1%。     

纳米晶粒硬质合金磨削加工表面质量实验研究

以乙酸盐为原料,通过一步微波法烧结制备出了镍钴锰酸锂LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂正极材料,研究了烧结温度、保温时间对材料结构形貌以及电化学性能的影响。结果表明,在900℃保温4h所制备的正极材料以0.2 C倍率,2.75-4.3 V电压平台下首次放电容量为156 mAh/g,经过30圈充放电循环后,容量为141.65 mAh/g,容量保持率为94.2%;在电流密度0.5 C和1 C条件下,经过30次循环后容量保持率分别为91.2%、89.02%。     

石墨烯对磷酸铁锂基正极材料锂离子电容器电化学性能的影响

以磷酸铁锂为正极活性材料, 采用直接混合法, 研究了添加质量分数为0.5%、1%和1.5%的石墨烯对锂离子电容器电化学性能的影响。利用扫描电子显微镜、X射线衍射分别对材料形貌、结构等进行了分析, 并比较了掺杂不同石墨烯的电极材料恒流充放电性能和循环性能。结果表明, 石墨烯是一种三维自支撑片状结构, 粉末材料是独立形成的, 并且不易团聚, 纳米磷酸铁锂颗粒分散均匀, 颗粒呈类球型状; 掺杂不同量的石墨烯对磷酸铁锂本身结构几乎没有影响; 掺杂1.5%石墨烯电极性能最好, 高倍率5C时, 放电比容量96 mAh/g, 容量保持率77%, 当恢复到0.1C时, 放电比容量是初始容量的95%, 循环500圈后容量保持率达92%, 阻抗最小,为0.3661 Ω。     

低温预处理对正极材料LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2结构与电化学性能的影响

以水热法制备的Li-Ni-Co-Mn-O锂化前驱体为原料,采用两段煅烧法合成了具有α-NaFeO_2型结构的LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2正极材料,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低温预处理温度制备的正极材料进行了表征。研究结果表明:低温预处理温度为500℃时,制备的正极材料LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2具有最优的电化学性能,在3.0~4.3V电压范围内,0.1C下初始容量为169.4mAh/g,0.5C倍率下50次循环后放电比容量为145.3mAh/g,容量保持率高达95.5%。     

锂硫电池正极S/C复合材料的制备与性能研究

以商业化碳黑科琴黑为碳源,采用球磨和热复合法合成正极S/C复合材料,并运用X射线衍射、扫描电子显微镜、元素组成分析等分析手段对S/C复合材料进行了微观结构、组成和形貌分析;并用恒流充放电、循环伏安法、交流阻抗法对电极材料的电化学性能进行分析。在0.2C倍率下首次放电比容量为838.4 mAh.g-1,最高达930.3 mAh.g-1,经过50次循环后可逆容量依然高达835.1 mAh.g-1,显示出良好的循环稳定性。     

NiFe2O4@LiMn2O4正极材料的制备及其电化学性能研究

以溶胶-凝胶法制备了不同质量百分比的NiFe₂O₄@LiMn₂O₄复合正极材料。采用X射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜和电化学性能测试等手段, 对NiFe₂O₄@LiMn₂O₄材料的结构、形貌和电化学性能进行表征。结果表明, NiFe₂O₄的包覆并没有改变锰酸锂材料的晶体结构;锰酸锂颗粒表面没有观察到NiFe₂O₄材料存在。当NiFe₂O₄包覆量为1%时, 复合材料具有较好的电化学性能, 其首次充放电效率、循环性能和倍率性能都得到了一定程度的提高, 此时NiFe₂O₄呈薄膜型包覆在锰酸锂颗粒的表面, 厚度约为14 nm, 首次放电比容量(0.1C)为121.2 mAh/g, 10C倍率放电条件下放电比容量为84.8 mAh/g, 1C循环400周后容量保持率为90.64%。     

LiNi_(0.815)Co_(0.15)Al_(0.035)O_2正极材料的微波合成机理及其表征

以前驱体Ni_(0.815)Co_(0.15)Al_(0.035)(OH)_(2.035)和LiOH·H_2O为原料,采用微波法合成了LiNi_(0.815)Co_(0.15)Al_(0.035)O_2锂离子电池正极材料。通过XRD、SEM和充放电测试等方法对合成材料的结构、形貌和电化学性能进行了表征,结果表明:在微波中以1 300 W的输出功率合成的正极材料具有最大的c/a和I(003)/I(104)值以及最小的R值,以0.2C充放电、在2.8~4.3 V之间首次放电比容量为185.2mA h/g,首次充放电效率为84%,循环30次后容量保持率为92.3%,表现出较好的电化学性能。微波对材料升温曲线影响较大,氢氧化锂的强吸波能力能够增大混合物的升温速率,缩短反应时间。     

锂离子电池Li2NixMn1-xSiO4(x=0.4～0.7)正极材料的电化学性能

采用湿化学方法,结合高温固相反应法制备了锂离子电池正极材料Li2NixMn1-xSiO4(x=0.4,0.5,0.6,0.7),以蔗糖为碳源对Li2NixMn1-xSiO4材料进行表面包覆.运用XRD、SEM、循环伏安测试和充放电循环等方法表征了Li2NixMn1-xSiO4的结构与电化学性能.XRD结果表明,Li2NixMn1-xSiO4/C固溶体属于Pmn21空间群结构.制备的Li2Nio.4Mn0.6SiO4/C具有较好的电化学性能,首次循环的充放电容量分别为219.9,132.4 mAh/g,循环20次后的可逆容量为72 mAh/g.     

无机基溶胶-凝胶法制备LiMnPO4正极材料

以廉价无机盐为原料、以柠檬酸为碳源的水基溶胶凝胶法合成了LiMnPO₄/C正极材料。使用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)对晶体结构和微观形貌进行了表征。结果表明实验得到了纯相的LiMnPO₄/C正极材料。在二段式烧结、烧结温度为650℃时得到的正极材料具有较好的电化学性能,其在室温0.05C倍率下,首次放电容量为142.8mAh/g,20次循环后放电容量为112.4mAh/g。     

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。     

球磨时间对镍锰酸锂正极材料性能的影响

摘要：本论文采用高温固相反应法制备了高电压尖晶石材料LiNi0.5Mn1.5O4 (LNMO)。采用XRD,Raman,SEM,首次充放电曲线,CV曲线,EIS阻抗谱研究了球磨时间对材料结构和性能的影响。XRD结果表明所有样品均具有相似的晶格结构,Raman结果表明所有样品均为无序型空间结构。SEM研究结果表明,球磨时间为4 h时材料颗粒尺寸较均匀。首次充放电曲线和CV曲线结果表明,球磨时间并没有改变的材料的反应机制。球磨时间4h时,材料表现出最优异的电化学性能,主要包括高容量（0.1 C比容量115.8 mAh g-1）,高倍率（10 C 放电比容量 76.2mAh g-1）和高循环稳定性（0.1 C-100次循环后容量保持率为94.7%）。