LiODFB基电解液与高电压正极材料LiNi0.5Mn1.5O4的相容性

研究了草酸二氟硼酸锂(LiODFB)基电解液与锂离子电池高电压正极材料锰酸镍锂(LiNi0.5Mn1.5O4)的相容性,结果表明:在25℃和60℃,以LiODFB和六氟磷酸锂(LiPF6)为电解液的LiNi0.5Mn1.5O4/Li电池的CV曲线都具有单一的氧化还原峰,电池的可逆性优良,且LiODFB电池的循环性能优于LiPF6电池。在25℃,LiODFB电池和LiPF6电池以0.5C倍率首次充放电比容量分别为126.3 mAh·g-1、131.6 mAh·g-1,经100次循环后容量保持率分别为97.1%、94.7%;在60℃,LiODFB电池和LiPF6电池以0.5C倍率首次充放电比容量分别为132.6 mAh·g-1、129.1 mAh·g-1,经100次循环后容量保持率分别为94.1%、81.7%。电化学阻抗谱也表明:在60℃,LiODFB电池的阻抗比LiPF6电池的小,LiODFB电池具有更好的高温充放电性能。     

静电纺丝法制备尖晶石型LiMn_2O_4纳米纤维锂离子电池正极材料

通过静电纺丝法成功制备出尖晶石型LiMn_2O_4纳米纤维前驱丝,进一步在600~800℃之间对纳米纤维前驱丝进行煅烧,在700℃得到表面光滑且结晶度良好的LiMn_2O_4纳米纤维材料。通过X射线衍射可知LiMn_2O_4的结构为尖晶石型;通过扫描电镜发现LiMn_2O_4的直径约为350nm;再将LiMn_2O_4正极材料组装成扣式电池,通过测试其充放电性能,可知LiMn_2O_4正极材料在0.1C倍率下的首次充放电比容量分别为114.1和112mAh/g,在1C、2C、5C和10C倍率下的放电比容量分别为109.1、101.9、91.3和80.6mAh/g,而且在1C倍率下循环100次之后,容量保持率为92.7%;循环伏安曲线表明其两对氧化还原峰为3.92/4.10V和4.05/4.22V,是典型的尖晶石型LiMn_2O_4材料,且循环性能良好;由交流阻抗图谱可知LiMn_2O_4样品的电荷转移阻抗约为622.21Ω。     

交联网状结构聚硅氧烷类固体电解质的制备及电化学性能研究

采用硅氢加成交联的方法制备了具有网络结构的聚硅氧烷固体电解质,采用热重分析、交流阻抗、线性扫描伏安法对电解质进行表征,考察了锂盐含量以及温度对电解质离子电导率的影响。结果表明:电解质在常温下电导率最大可以达到1.74×10~(-4)S/cm,热稳定性在220℃达到最佳,电化学窗口可达到5V(vs.Li/Li~+);电解质与锂电极的稳定性较好。将聚合物电解质组装成LiFePO_4/SPE/Li锂离子电池,电池在0.07C倍率下,充放电比容量达到160mAh/g,充放电平台在3.45V左右;在0.15C倍率下,电池循环26圈后,电池充放电比容量保持在134mAh/g,库伦效率保持在98%以上。     

Li2M4O9-石墨烯复合材料的制备及其电化学性能研究

采用溶胶凝胶法制备Li2M4O9,将其与氧化石墨烯在不同溶剂中进行溶剂热反应,以制备Li2M4O9墨烯复合材料,通过x射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）进行表征,并对其进行一系列的电化学性能测试,包括充放电、循环伏安、循环效率、循环性能和交流阻抗测试。Li2M4O9-墨烯复合材料首次放电比容量由144．6mAh/gr提高至212．8mAh／g,50次充放电循环后,库仑效率保持在95％以上,电化学性得到提高。     

非化学计量Ni掺杂的LiNix V3O8水系锂离子电池负极材料研究

采用溶胶-凝胶法制备出非化学计量镍(Ni)掺杂的钒酸镍锂(LiNi_xV_3O_8)材料,并组装成扣式钒酸镍锂/锰酸锂(LiNi_xV_3O_8/LiMn_2O_4)电池。对制成的材料进行X射线衍射(XRD)分析表明,在Ni掺杂量低于5%(摩尔百分数)条件下,材料主相为层状结构钒酸锂(LiV_3O_8);超过5%,材料会形成钒酸亚镍(NiV_3O_8)相。场发射扫描电子显微镜(FESEM)分析可知,材料为长度700～800nm,宽度400～500nm的薄片状颗粒。从循环伏安谱图中可见两对准可逆的氧化还原峰,分别对应电池充电和放电曲线上的两个充放电平台。适量的Ni掺杂可提高LiNi_xV_3O_8/LiMn_2O_4电池的比容量和循环性能,减缓循环过程的阻抗增长。在Ni掺杂量5%条件下电池性能最佳,其首次放电比容量为93.1mAh/g,50次循环后比容量仍保持70.2mAh/g。     

纳米Li2MnSiO4正极材料的高压水热法制备及其电化学特性

采用高压水热法制备锂离子电池正极材料Li 2MnSiO 4,研究压强、反应温度和前驱体浓度对合成Li 2MnSiO 4的影响,并进一步研究碳包覆前后Li 2MnSiO 4的电化学性能。通过X射线衍射、扫描电镜、透射电镜、充放电测试和交流阻抗等方法对样品的结构、形貌和电化学性能进行表征分析。结果表明:采用水热法在高压高温条件下可以合成高纯度的Li 2MnSiO 4材料,提高前驱体浓度有助于形成粒径较小的Li 2MnSiO 4纳米颗粒。电化学性能测试显示碳包覆后的 Li 2MnSiO 4/C比Li 2MnSiO 4具有更高的比容量,在0.1C (电流密度为33.3mA·g -1 )下首次放电比容量可达178.6mAh·g -1 ,循环50次后放电比容量为97.1mAh·g -1 ,容量保持率为54.4%。同时,Li 2MnSiO 4/C还具有比Li 2MnSiO 4更小的电荷转移阻抗和更高的锂离子扩散系数。     

过渡金属离子掺杂对磷酸铁锂性能的影响

以碳酸锂、草酸亚铁、磷酸二氢铵、葡萄糖为原料,添加不同的过渡金属乙酸盐(乙酸锰、乙酸钴、乙酸镍、乙酸锌),在氩气保护下采用高温固相法制备LiFePO_4/C复合材料。采用X射线衍射、扫描电子显微镜、同步热分析、恒电流充放电、电化学阻抗、循环伏安等方法研究掺杂金属离子及掺杂量对LiFePO_4/C晶体结构和电化学性能的影响。结果表明,LiFe_(0.9)M_(0.1)PO_4/C(M=Mn、Co、Ni、Zn)样品的晶体结构均与橄榄石型LiFePO_4相同。掺杂过渡金属阳离子可以提高LiFePO_4/C的还原电位,降低氧化电位,缩小氧化还原峰间距,提高化学反应的可逆性。掺杂后的样品在5C下的放电性能较好,以LiFe0.9Ni0.1PO4/C的放电容量最高,达到89mAh/g。     

锂离子电池正极材料Li_2Fe_(0.5)Mn_(0.5)SiO_4/C的制备及电化学性能

采用液相法合成了锂离子电池Li2Fe0.5Mn0.5SiO4/C正极材料,考察了热处理温度对Li2Fe0.5Mn0.5-SiO4/C电化学性能的影响,运用XRD、SEM、充放电测试方法和循环伏安法表征了Li2Fe0.5Mn0.5SiO4/C的结构和电化学性能。结果表明,合成的Li2Fe0.5Mn0.5SiO4/C晶胞为斜方晶胞结构,属于Pmn21空间群。其中700℃焙烧7h制备的Li2Fe0.5Mn0.5SiO4/C材料具有较好的电化学性能,首次可逆容量为206.2mAh/g,库仑效率为94.9%,循环20次后的可逆容量为145.7mAh/g,Li2Fe0.5Mn0.5SiO4/C中Fe2+/Fe3+和Mn2+/Mn4+电对的氧化峰电位比较接近,均为4.5V(vs Li/Li+),3个还原峰峰电位分别为3.5V、2.9V和2.1V。     

Li1.05Mn2O4的表面处理对其电化学循环性能的改进

用化学沉淀法在Li1.05Mn2O4表面包覆一层Mg(OH)2,然后进行热处理,制备出表面用MgO改性的Li1.05Mn2O4,并对材料进行了X射线衍射、恒电流充放电、循环伏安、交流阻抗等测试.结果表明,表面改性Li1.05Mn2O4的初始容量几乎没有减少,有很好的循环性能.用2.83%MgO处理的材料,在0.5C放电速率下,循环20次后,25℃与55℃下的容量保持率分别为96%和90%以上.这种Li1.05Mn2O4的改性方法,工艺简单,易于操作,是改善尖晶石锂锰氧化物循环性能的一种有效方法.     

LiODFB基电解液的电化学性能及其与钛酸锂的相容性研究

采用电化学工作站测试了1 mol/L LiODFB (LiPF₆) EC+DMC+EMC(1:1:1 质量比)电解液的热稳定性及其对铝箔集流体的腐蚀性, 测试了LTO/Li电池的CV曲线及EIS图谱, 并采用电池性能测试系统测试电池的倍率性能和循环性能, 探索LiODFB电解液与LiFePO₄/LTO电极的相容性。结果表明: 在室温和60℃条件下, LiODFB电解液及其对铝箔的稳定性均优于LiPF₆电解液, 以LiODFB和LiPF₆为电解液的LTO/Li电池的CV曲线都具有单一的氧化还原峰, 且其首次充放曲线均具有稳定的充放电平台, 室温时以LiFePO₄/LTO为电极的LiODFB电池和LiPF₆电池在0.5C和1C倍率的电池性能相差不大; 室温和60℃时LiODFB电池的循环性能均优于LiPF₆电池, 60℃时尤为显著。     

溶胶-凝胶法合成锂离子电池正极材料LiMn_2O_4

以醋酸锰、硝酸锂为原料,采用乙二胺四乙酸-柠檬酸(EDTA-CA)络合法,制备了正尖晶石型LiMn2O4超细粉末晶体。应用TG-DSC,XRD,CV及恒流充放电测试等手段对前躯体及LiMn2O4粉体进行性能表征,确定了其最终的合成温度为600℃。常温下,组装成半电池,初始放电容量为120.2mAh/g,循环50次后容量保持在70%左右。     

锂离子电池负极材料Ge4+掺杂Li4Ti5O12的制备及其电化学性能研究

以Ti(OC₄H₉)₄、CH₃COOLi·2H₂O和GeO₂为原料, 采用溶胶-凝胶法合成了尖晶石型Li₄Ti_5-xGe_xO₁₂(x=0、0.05、0.1、0.15)电极材料。通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、充放电测试、循环伏安(CV)以及交流阻抗对材料进行结构、形貌及电化学性能表征。研究结果表明, 适量Ge⁴⁺掺杂不会改变Li₄Ti₅O₁₂的尖晶石结构, 但对其颗粒尺寸和形貌均产生影响。由于掺Ge⁴⁺后样品的颗粒尺寸减小, 使得Ge⁴⁺掺杂Li₄Ti₅O₁₂倍率性得到不同程度的提高。其中Li₄Ti_4.9Ge_0.1O₁₂显示出较好的倍率性和循环稳定性, 0.2C下的首次放电容量为172.43 mAh/g, 5C下循环100次后比容量为140.62 mAh/g, 容量保持率为97.3%。     

AlF_3包覆改性LiNi_(0.4)Co_(0.2)Mn_(0.4)O_2正极材料的制备与性能

制备了4.6V高截至电压下具有良好循环表现的AlF_3包覆改性LiNi_(0.4)Co_(0.2)Mn_(0.4)O_2正极材料,通过XRD、SEM、交流阻抗(IMP)分析、充放电测试研究了不同用量AlF_3包覆LiNi_(0.4)Co_(0.2)Mn_(0.4)O_2正极材料的结构与电化学性能.结果表明,AlF_3以非晶态形式包覆于LiNi_(0.4)Co_(0.2)Mn_(0.4)O_2材料颗粒的表面.当包覆量<1.0%(摩尔分数,下同)时,AlF_3包覆导致轻微的初始容量损失,但显著抑制了高充电电压下膜阻抗和电荷传递阻抗的增加,较好改善了LiNi_(0.4)Co_(0.2)Mn_(0.4)O_2材料的循环稳定性;当包覆量达到2.0%以上时,因AlF_3无电化学活性,使得初始容量损失过大.综合各方面表现,0.5%AlF_3包覆样品的电化学性能较佳,2.5～4.6V范围0.5C放电容量为182.2mAh·g~(-1),循环30次后容量保持率达88.1%.     

尖晶石型LiMn_2O_4阴极材料电化学性能研究

利用柠檬酸络合法制备锂离子电池正极材料尖晶石型LiMn2 O4,利用X射线衍射、循环伏安、充放电测试、交流阻抗等手段对它进行了研究。发现活性物质在不同的电位下具有不同的电化学特征 ,电位处在平台区时与处在非平台区时相比 ,交流阻抗谱明显不同。电位处于非充放电平台区时 ,高频表现为锂离子电极材料中的固态扩散 ,在充放电平台区时 ,高频表现为电子到达活性物质的通道的阻抗。     

添加TiO2对镍铁尖晶石惰性阳极材料性能的影响

为了提高惰性阳极材料的性能,本文尝试在合成镍铁尖晶石过程中掺杂一定量TiO2.采用高温固相反应法在1200℃下烧结6h,制备掺杂TiO2的镍铁尖晶石惰性阳极材料.研究了掺杂TiO2对试样密度、电导率和腐蚀率的影响.研究结果表明,掺杂TiO2后NiFe2O4的晶格产生畸变,从而TiO2促进烧结,提高材料的密度.并且由于Ti4 离子取代Fe3 离子,产生导电电子,改善了NiFe2O4惰性阳极材料的导电性.添加0.5%TiO2可降低材料的腐蚀率,但随着添加量的增加腐蚀率也增加,说明TiO2对材料的抗腐蚀性不利.经研究发现腐蚀率降低的原因是腐蚀过程中NiFe2O4分解产生的Fe2O3与电解质中Al2O3反应生成了FeAl2O4.综合考虑TiO2对材料各性能的影响,最终确定掺杂量为0.5%.     

尖晶石LiMn2O4表面包覆MgO及其性能

Mn^2 在电解液中的溶解是引起LiMn2O4正极材料性能恶化的重要原因。用沉淀法在LiMn2O4表面包覆一层Mg(OH）2,再进行热地理,制备由表面包覆MgO的LiMn2O4。用X光电子能谱、扫播电镜和X射线衍射对包覆前后的LiMn2O4的结构进行了表征。充放电测试结果表明．经表面修饰处理后LiMn2O4的循环及高温性能明显改善。研究结果表明表面修饰北理可以抑制正极材料和电解液之间的相互作用．是改善锂离子二次电池正极材料性能的有效途径。     

Co、Cr、Al掺杂LiMnO_2的离子交换法制备及其性质研究

采用离子交换法制备Co, Cr及Al掺杂LiMnO_2,通过X射线衍射、扫描电子显微镜和恒电流充放电等技术检测和分析合成产物的物相、形貌及电化学性能.研究表明掺杂后LiMnO_2仍然保持原来的结构,但晶粒形貌发生了改变,晶格常数总体变小.与未掺杂的LiMnO_2相比,Co、Cr及Al掺杂LiMnO_2具有更高的放电容量和更好的循环性能.随着掺杂量的增加,Co、Cr及Al掺杂LiMnO_2的放电容量逐步下降,但循环性能不断改善.在掺杂的LiMnO_2中,LiMn_(0.95)Cr_(0.05)O_2的放电容量最高,达到198.1mAh/g,而LiMn_(0.85)Al_(0.15)O_2的放电容量最小,LiMn_(0.90)Cr_(0.10)O_2循环性能最好,而Co掺杂的循环性能最差.     

ZnFe2O4锂离子电池负极材料的制备及电化学性能研究

以ZnCl₂和FeCl₃.6H₂O为原料, 通过溶剂热法制备了尖晶石型ZnFe₂O₄材料, 通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、傅立叶红外光谱(FT-IR)和恒流充放电测试技术对材料的结构、形貌及电化学性能进行了表征。结果表明, 合成的材料为纳微多孔结构, 其颗粒粒径约为250 nm, 以50 mA/g的电流密度充放电时, 可逆比容量为933.1 mAh/g, 经过100次循环后, 比容量为813.5 mAh/g, 比容量保持率高达87.2%, 表现出优异的循环稳定性能。当电流密度增大到400 mA/g时, 其比容量约为355 mAh/g, 表现出较高的倍率性能。采用该法制备得到的纳米ZnFe₂O₄具有比容量高、循环稳定好等优点, 是一种具有较强应用前景的锂离子电池负极材料。     

正极材料LixMn2O4容量在循环过程中的损失机理研究

正极材料LixMn2O是近几年锂离子电池研究的热点，但其在循环过程中容量衰减是制约锂离子电池商吕化的关键，LixMn2O4的溶解，晶型转变，过充和过放地导致正极材料LixMn2O4循环过程中容量损失的关键因素，概述了近几年在这方面的研究的研究进展，并提出了当前解决问题的一些途径。     

非整比锂锰尖晶石的合成与电化学性质

A nonstoichiometric spinel phase (Li1.1Mn2.1O4 y) was synthesized using reheological phase reaction method. It was characterized by XRD and XPS techniques. The particle size and shape of the expected compounds were observed by transmission electron microscopy technique. The composition of new spinel phase was checked by ICP. The electrochemical properties of the spinel phase (Li1.1Mn2.1O4 y) were also investigated. The results showed that the Li1.1Mn2.1O4 y behaved excellent recharge ability to compare with stoichiometric LiMn2O4. The initial discharge capacity of the battery was 126mAh/g when current density was 1mA/cm^2 over voltage range of 4.4 to 3.0V. It dropped slowly during 60 cycles. After 100 cycles, the discharge capacity was retained at 117mAh/g (about 93% of initial discharge capacity) when the metallic lithium was the anode. The outstanding electrochemical properties of Li1.1Mn2.1O4 y make it possible to be used as a promising cathode material. The novel synthesis method provides a simple and effective route for inorganic material synthesis.