LiNi0.75Co0.2Al0.05-xMgxO2的合成及性能研究

采用溶胶-凝胶法制备了锂离子电池正极材料LiNi0.75Co02Ab0.05-xMgxO2(x=0,0.01,0.025),通过充放电实验、慢扫描循环伏安法和交流阻抗技术进行了电化学性能测试.结果表明:对LiNi1-xCoxO2实施共掺杂Mg2 、Al3 ,可改善其层状结构稳定性和充放电循环特性.将所得LiNi075Co0.2Al0.025Mg0.025O2作为锂离子二次电池正极材料,电池首次放电比容量达170 mAh/g,经100次循环充放电后仍能保持初始容量的78.3%.     

钠离子电池正极材料的研究进展

对于以风能、太阳能、潮汐能等为基础的发电体系和电网削峰填谷措施而言急需解决规模化储能问题,钠离子电池因其安全性高、资源丰富及成本低的优势有望是未来最理想可用于大规模储能领域的电源器件,提高钠离子电池正极材料的能量密度是其成为高效率规模化储能装置的核心问题。分析了聚阴离子化合物、过渡金属氧化物和普鲁士蓝类化合物的结构特征、电化学特性以及改性方法,综述了其最新研究成果,以期为钠离子电池正极材料的技术研究和应用转化提供一定的参考。     

LiCoO2改性LiMn2O4的制备及性能的研究

采用高温固相法制备了改性LiMn2O4锂离子电池正极材料.利用TG-DSC、XRD、EDS和充放电测试等研究了LiCoO2的掺入对改性LiMn2O4的形成过程、结构及电化学性能的影响.结果表明:在850℃下热处理8 h,能够形成完整的尖晶石型LiMn2O4结构.当n(LiCoO2):n(LiMn2O4)为0.3时,10次循环后(55℃),改性LiMn2O4的容量保持率由LiMn2O4的89.9%提高到99.0%.     

钠离子电池锰酸钠系正极材料的研究进展

能源是支撑整个人类文明进步的物质基础,大规模化学储能技术是当今能源技术发展的关键问题之一。在自然界中,钠资源丰富,成本低廉,钠离子电池是非常有发展潜力的电池体系。在钠离子电池的正极材料中,锰酸钠系正极材料具有成本低、无毒和比容量较高等优点。在介绍锰酸钠系材料的结构和性能基础上,对其技术发展进行了展望。     

氟化铁正极材料的制备及锂电性能研究

采用三种不同的化学合成方法制备出形貌不同、结晶水含量不同的氟化铁[Fe F_3·(H_2O)_(0.33)和β-Fe F_3·3H_2O]材料,并对其结构、形貌进行表征,同时研究了氟化铁作为正极材料的锂电性能。实验结果表明,在三种材料中,介孔球状的Fe F_3·(H_2O)_(0.33)的电化学性能最为理想,β-Fe F_3·3H_2O方块的电化学性能其次,块状的Fe F_3·(H_2O)_(0.33)性能最差。其中,球状的Fe F_3·(H_2O)_(0.33)在142 mA/g电流密度下,循环充放电100圈后放电比容量仍然能够保持在159.1 mAh/g;方块状的β-Fe F_3·3H_2O在474 mA/g的大电流密度下,循环充放电50圈后放电比容量也可以维持在129.2 mAh/g。介孔材料大的比表面积,不仅增加了电解液和电极之间的接触面积,降低了锂离子的扩散路径,而且也能够缓冲循环过程中的体积变化,这些因素共同促进了其优异的电化学性能。     

锰基正极材料混合锂离子电池高低温性能研究

以富锂锰基正极材料(R)和尖晶石锰酸锂(M)混合作为锂离子电池的正极材料,以石墨为负极,制作成0.3 Ah的软包电池,分别对其进行高低温性能研究。结果表明:通过正极材料的混合使用,可以在很大程度上解决两种材料在低温和高温性能上的不足,弥补两种材料单一使用的缺陷,也一定程度上扩大了锂离子电池的温度使用范围。经系列研究表明:当R∶M=7∶3时,电池表现出优异的高低温性能,55℃下,100次循环后容量保持率为97.76%;-20℃下,容量保持率为60.21%。     

NaV1-xAlxPO4F的合成及电化学性能研究

运用高温固相法成功合成了钠离子电池正极材料NaV1-xAlxPO4F(x=0、0.02).通过傅里叶变换红外光谱法(FT-IR)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)对材料的晶体结构和形貌进行了表征,研究结果表明NaV1-xAlxPO4F为简单单斜晶型.从材料的晶体结构、恒流充放电测试和循环性能等方面分析了掺杂元素Al在改善材料性能中的作用.实验表明:掺Al后正极材料的电化学性能得到较好的改善,材料的首次放电比容量为80.4 mAh/g,效率高达89.2%,可逆比容量损失只有9.7 mAh/g.在循环30次后可逆比容量为68.3 mAh/g,可逆容量保持率为85%.     

Co-Ta共掺杂改善LiNiO2正极材料性能研究

采用高温固相烧结对LiNiO₂正极材料进行了Co与Ta掺杂改性,并对其进行元素含量、晶体结构、形貌、比容量、倍率性能、循环性能、差示扫描量热法(DSC)等测试。结果表明,Co可以改善材料倍率性能,Ta可以细化材料颗粒、提升循环性能。Co与Ta同时掺杂0.01%(摩尔分数)时,LNCTO-1放电(3 C/0.2 C)容量保持率为82.8%,循环(1 C/1 C)50次后,循环容量保持率为95.3%,热分解温度从189.3℃提升到了199.8℃,显示出了优良的综合性能。     

LiNi0.78Co0.2Pr0.02O2的制备及性能研究

采用溶胶-凝胶法制备了锂离子电池正极材料LiNi0.8Co0.2O2及LiNi0.78Co0.2Pr0.02O2。用XRD、充放电测试、交流阻抗和DSC等研究了Pr的掺入对LiNi0.8Co0.2O2结构、电化学性能及热稳定性能的影响。结果表明:Pr的掺入可以提高Li-Ni0.8Co0.2O2层状结构的规整性,减少材料中阳离子的混排。LiNi0.78Co0.2Pr0.02O2的电化学性能优于LiNi0.8Co0.2O2:虽然首次充电容量稍有降低,但首次充放电效率达到89%,20次循环后的容量保持率为91%。LiNi0.78Co0.2Pr0.02O2循环性能提高的原因是Pr的掺入抑制了循环过程中电荷转移阻抗的增加。LiNi0.8Co0.2O2和LiNi0.78Co0.2Pr0.02O2与电解液反应放出的热量分别为51.95 J/g和18.23 J/g,LiNi0.78Co0.2Pr0.02O2显示出更好的热稳定性能。     

流变相法制备的Li_(1+x)MnO_(1.92)F_(0.08)的性能

采用流变相法制备了Li1+xMnO1.92F0.08(x=0、0.05、0.10和0.20).在800 ℃、氮气保护下煅烧8 h制备的产物中,LiMnO1.92F0.08和Li1.05MnO1.92F0.08有完整的正交层状结构,Li1.10MnO1.92F0.08和Li1.20MnO1.92F0.08有Li2MnO3和Li2Mn2O4杂质.以0.2 C放电,Li1.05MnO1.92F0.08的最大放电比容量为157.85 mAh/g,第30次循环的比容量为157.15 mAh/g.     

NaV1-xFexPO4F的合成及电化学性能研究

运用高温固相法合成了钠离子电池正极材料NaV1-xFexPO4F(x=0、0.04和0.06)。通过FTIR、XRD和SEM等方法,对材料的晶体结构和形貌进行了研究。从材料的晶体结构、恒流充放电测试和循环性能等方面,分析了掺杂元素Fe在改善材料性能中的作用。掺Fe后,正极材料的电化学性能得到改善,NaV0.94Fe0.06PO4F(x=0.06)在循环20次后的可逆容量保持率为91.8%。     

K2FeO4的制备、表征及其电化学性能

高产率制备K2FeO4以及考察用其制作碱性Zn/K2FeO4模拟电池的电性能.以KClO、Fe(NO3)3为原料,用氧化法制备K2FeO4,研究了反应温度、反应时间以及KClO与Fe(NO3)3物质的量比等因素对K2FeO4产率的影响;用红外光谱对产物进行了分析表征;还测试了碱性Zn/K2FeO4模拟电池的电性能.研究结果表明:在饱和的KOH体系下控制反应温度为30℃,反应时间为90 min,KClO与Fe(NO3)3的物质的量比为1.5:1.0时制备K2FeO4可得到最佳产率;红外光谱的分析证实,所得产物的主要成分是K2FeO4;碱性Zn/K2FeO4模拟电池的电性能与碱性Zn/MnO2模拟电池的相比,开路电压达1.72 V(后者为1.5 V),平均工作电压1.42 V(后者为1.2 V);放电曲线更平稳,K2FeO4的放电比容量比MnO2的高48.7%.     

锂离子电池富锂锰基正极材料的研究进展

富锂锰基正极材料Li2MnO3·LiMO2具有高达300mAh/g的理论容量,并且电压能够达到4.5V,从而具有最高的能量密度,被广泛认为是具有潜力的下一代锂离子正极材料,但是该材料的循环性能以及倍率性能尚不能达到应用要求。本文从机理、合成方法以及材料改性方面综述了富锂锰基正极材料的现状,并且提出了下一步的研究方向。     

Fe3Se8/Co3Se4/NiSe2/NC复合材料的制备及性能

由于锂资源的价格逐渐攀升,亟需开发价格低廉的电池系统。通过共沉淀法合成FeCoNiCP片状前驱体,再经过包覆多巴胺、退火和在氮气下硒化,制备钠离子电池负极材料Fe₃Se₈/Co₃Se₄/NiSe₂/NC。在0.01~3.00 V充放电,以0.1 A/g的电流循环70次,电极仍有468.38 mAh/g的可逆比容量;在0.1 A/g、0.2 A/g、0.5 A/g、1.0 A/g、2.0 A/g和5.0 A/g的电流下,分别具有363.85 mAh/g、345.88 mAh/g、320.73 mAh/g、308.31 mAh/g、290.33 mAh/g和249.29 mAh/g的可逆比容量。Fe₃Se₈/Co₃Se₄/NiSe₂/NC复合材料较好的电化学性能,可归因于碳导电网络、多金属硒化物和独特的纳米结构的协同作用,缓解了充放电过程中的体积膨胀。     

MoS2/C纳米复合材料的合成及其电化学性能研究

理论比能量高达2 600 Wh/kg的锂硫电池已经成为锂电池研究热点,然而硫导电性不好、穿梭效应和锂化体积效应较大等问题阻碍了锂硫电池的产业化。将无定型多孔碳材料的高导电性和极性MoS₂的固硫作用相结合改善锂硫电池的电化学性能。所得的S@MoS₂/C在0.05 C和2 C电流密度下的放电比容量分别为1 507和406.3 mAh/g,比S@MoS₂在相同电流密度下的放电比容量（1 400和345.7 mAh/g）更高。在循环性能测试中,S@MoS₂/C容量保持率为46.9%,要高于S@MoS₂（39.1%）。因此,MoS₂/C复合材料作为硫载体可以显著改善锂硫电池性能。     

锂离子蓄电池正极材料LiFePO4的合成研究

采用高温固相法合成锂离子蓄电池正极材料LiFePO4,研究了反应温度、时间对合成产物的影响。利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)对所得样品的晶体结构、表面形貌等进行分析研究。实验证明,反应温度和反应时间对产物结构和性能有较大影响,其中,650 ℃下焙烧20 h合成出的样品电性能最佳,以0.1 C充放电,首次放电容量为111.6 mAh/g。     

GP/CoSn_2复合材料的制备及电化学性能

采用低温液相还原法,通过改变锡钴比例制得了不同的石墨烯(GP)/Co Sn2复合材料。扫描电子显微镜法(SEM),透射电子显微镜法(TEM)表明,石墨烯上均匀分散着金属合金颗粒,石墨烯负载Co Sn2合金后,单片层的GP/Co Sn2自然沉降后呈三明治结构。X射线衍射光谱法(XRD)分析结果表明样品中有Co Sn、Co Sn2合金两种晶相存在。电化学性能表明,Sn Cl2·2 H2O与Co Cl2·6 H2O物质的量比为3∶1时,恒电流充放电锂离子电池首次可逆比容量为855.2 m Ah/g,第100次循环后可逆比容量为796.7 m Ah/g,容量保持率为90.4%。     

两种柱状800 mAh MH-Ni电池的研制

给出了标称容量为 80 0mAh的LAAA型和 3 / 5AA型MH Ni电池的制备工艺路线及电池性能的测试结果。采用在泡沫镍及穿孔镀镍钢带上涂活性物质浆料的工艺方法制备电池的正极板和负极板。在实验的基础上确定了合适的正负电极及隔膜尺寸。根据对加有不同电解液量电池的不同倍率放电容量、电池内阻及密封性能的测试结果 ,选取了单电池的最佳电解液量为 1.3 5 g。对所制备电池的充放电性能及内阻的测试结果表明 ,尽管两电池在电化学性能上有所差别 ,但都达到了电池 0 .2C放电容量 80 0mAh、 1C充放电循环寿命大于 3 0 0次的设计要求。其中 ,使用焊接有集流镍带正极板的电池制备工艺 ,可以降低电池的内阻并提高电池的倍率充放电性能