水热法合成纳米LiFePO_4/石墨烯复合材料的组织结构及其光学特性

采用溶剂热法制备了纳米磷酸铁锂及磷酸铁锂/石墨烯复合材料,研究了不同溶剂及石墨烯含量对纳米磷酸铁锂组织结构及其光学性能的影响。结果表明,以体积比为19∶1的乙二醇水溶液作溶剂所制备的纳米磷酸铁锂结晶良好,颗粒细小且粒径分布均匀。透射光谱分析表明,石墨烯的复合降低了近红光的透过率。磷酸铁锂的光学带隙与纳米材料的晶粒大小及石墨烯含量有关。     

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。     

不同溶剂对LiFePO4阴极材料形貌和性能的影响

本文采用水-乙二醇作为溶剂,并使用溶剂热法制备出形态规则的磷酸铁锂（LFP）材料。采用X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）对不同溶剂合成的LFP前驱体的物相及形貌进行了表征。结果表明,不同溶剂合成的LFP均为纯相,且未改变LFP的橄榄石结构。当H2O: EG=1:1时,颗粒形貌规则且排列有序。电化学测试结果表明,当溶剂为H2O: EG=1:0、H2O: EG=1:1、H2O: EG=0:1时,LFP/C在1C条件下循环100次后容量分别为141.9、145.4、127.3 mAh·g-1。当溶剂比例为H2O: EG=1:1时,容量保持率达到99%。即使在2C的放电速率下,其初始放电比容量为134.4 mAh·g-1,明显优于其他LFP/C的电化学性能。此外,研究了混合溶剂中合成LFP的材料在不同温度下的形貌形成规律及机理过程。     

废旧磷酸铁锂动力电池混合电极材料分选工艺研究

为实现废旧磷酸铁锂动力电池电极材料的清洁、高效及规模化回收,研究了磁选和浮选对废旧磷酸铁锂动力电池混合电极材料的分离提纯效果,提出了磁选与浮选联合的分选工艺。试验结果表明,在背景磁场强度为637kA/m,脉动冲次为300次/min,煤油用量为400 g/t和甲基异丁基甲醇用量为400 g/t的条件下,通过磁选-浮选联合分选工艺分离提纯混合电极材料,可获得产率为43.75%,C品位低至4.7%的磷酸铁锂精矿和产率为26.02%,C品位高达91.7%的石墨精矿。试验结果可为废旧动力电池电极材料的高效分离提供参考。     

石墨烯的制备及其复合导电浆料对LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2锂离子电池性能的影响

通过化学氧化-热还原法制备了高柔韧性、片层少的石墨烯粉体,将其与碳纳米管、炭黑制备出石墨烯复合导电浆料,并分析对比了不同片径的石墨烯复合导电浆料和常规复合导电浆料对LiNi_0.5Co_0.2Mn_0.3O₂锂离子电池性能的影响。结果表明,石墨烯含有丰富的含氧官能团,复配后的石墨烯复合导电浆料在正极材料LiNi_0.5Co_0.2Mn_0.3O₂中可以构建高效的点-线-面结构的三维空间导电网络,其中,D₅₀片径为11.581 μm的石墨烯复合导电浆料电化学性能较为优异,在8C(20 A)大倍率放电条件下容量保持率为104.45%,1C/8C倍率循环200周后电池仍有2 121 mAh的容量,容量保持率为87.90%。     

二次加碳中有机碳源对LiFePO4/C性能的影响

采用高温固相合成法制备了碳包覆磷酸铁锂正极材料,使用不同有机碳源对LiFePO4进行碳包覆。通过热分析(TG-DSC)、X-射线衍射光谱法(XRD)、热场发射透射电子显微镜(HRTEM)、显微激光拉曼光谱等分析方法对其相组成、化学结构和碳结构等进行分析,并对LiFePO4/C为正极材料的电池进行了测试。结果表明:酚醛树脂、蔗糖、聚乙二醇和柠檬酸为有机碳源所制备的LiFePO4材料,都为纯相的LiFePO4;碳包覆LiFePO4材料,具有较完整的碳包覆层,且都有石墨结构的有序碳生成,能改善材料的电导率;酚醛树脂为有机碳源得到的LiFePO4/C材料性能最好,在0.1C倍率下充放电,首次放电比容量达到148.6 mAh/g,1C倍率下充放电的比容量达到125.1 mAh/g。     

ZnO修饰碳布用于锂离子电池复合负极研究

通过溶剂热法和高温煅烧法得到ZnO修饰的碳布,并以此作为负极支架,使用热熔融法合成了Li-ZnO/CC复合负极材料。结果表明,ZnO颗粒能够降低锂的成核过电位,选择性调控锂沉积位置,使锂的生长得到初步控制,从而达到改善电池循环性能的效果。在对称电池和NCM523全电池中,Li-ZnO/CC复合负极材料的循环性能都优于裸锂箔; 在电流密度1 mA/cm²条件下,Li-ZnO/CC对称电池能保持至少400 h以上的稳定循环,并且保持10 mV左右的过电位; NCM523|Li-ZnO/CC全电池在0.3C下经过305次循环后,容量保持率仍有80.41%。Li-ZnO/CC复合负极材料是一种很有前途的可充电锂电池负极材料。     

CNTs/Al复合材料界面反应的实验研究

采用机械球磨法制备了CNTs/Al复合材料,利用拉曼光谱和XRD对过程的相结构和组成进行了分析。结果显示,球磨过后的Al-CNTs复合粉末中没有Al4C3生成,经压制烧结后界面有Al4C3生成,而直接粉末冶金法制得的CNTs/Al材料没有Al4C3生成。应用热力学和动力学方法分析讨论了界面反应及产物形成过程。实验表明:机械球磨促进了界面反应,控制适当的球磨时间,可以减少对Al-CNTs复合粉末的破坏。     

三维碳化钼/碳纳米管复合物的制备及结构调控

碳化钼作为一种性能优异的催化剂,广泛应用于各个领域中.通过一种简便而通用的方法,制备了三维结构的Mo_2C/CNTs复合材料.首先在泡沫铜表面上通过CVD的方法生长了碳纳米管(CNTs)复合材料,进而通过PVD的方法在CNTs表面溅射了单质Mo,在900℃下经碳化处理形成Mo_2C.通过调控碳纳米管在泡沫铜表面的生长以及溅射的钼源量,经探索得出,当碳纳米管生长时间为6h,金属钼溅射时间为90s时,最终可得到了三维网线结构的Mo_2C/CNTs复合材料.     

黄铵铁矾的制备及其形貌对锂离子电池磷酸铁锂正极材料性能的影响

为探索出红土镍矿杂质Fe高附加值利用的研究,以红土镍矿的硫酸铵焙烧熟料溶出液作为研究对象,以NH4HCO3作为造矾剂制备黄铵铁矾,矾水解后获得锂离子电池正极材料LiFePO4的原料Fe2O3,Fe2O3中加入Li2CO3、磷酸二氢铵NH4H2PO4及蔗糖煅烧制备出锂离子电池正极材料LiFePO4/C。获得最佳造矾条件为:反应时间4 h、反应温度95℃、终点pH值2.5、搅拌速度400 r/min,除铁率在98.35%以上,并采用XRD、SEM和化学分析手段对黄铵铁矾进行了表征;煅烧温度750℃、煅烧时间10 h制备的片状磷酸铁锂在0.1C倍率下的首次放电比容量164.12 mAh/g,0.1C、0.5C、1C、2C、5C倍率下循环10周的容量保持率较颗粒状磷酸铁锂高,表明片状磷酸铁锂有较好的电化学性能。由红土镍矿中的铁元素合成了高附加值锂离子电池LiFePO4正极材料,为红土镍矿资源高效、综合利用提供新技术及理论支持。     

Study of improved electrochemical performance of LiFePO4/C electrode for LIB

Lithium iron phosphate is a most promising cathode material for Li-ion batteries(LIB).But the key barrier limiting its application is extremely low electronic conductivity. Meanwhile the low electron conductivity can be improved by preparing LiFePO4 with carbon modified. LiFePO4/C was synthesized by high temperature solid-state reaction using iron (Ⅱ) oxalate, ammonium di-hydrogen phosphate and lithium carbonate with a kind of organic compound (CR) that can be dissolved in the dispersant (ethanol) as carbon sources added to the synthetic precursor in this paper.The samples were characterized by X-ray diffraction, scanning electron microscope observations,charge/discharge test, cyclic voltammetry and carbon analysis. It was believed that the synthesized LiFePO4/C with perfect olivine structure by X-ray diffraction. The carbon brought about two advantages: (i) an optimized particle size of LiFePO4, and (ii) increasing the electronic conductivity and Li+ diffusivity. The cathode material could demonstrate a charge/discharge flat voltage of 3.4V (Vs Li+/Li). Especially the active material with 20, organic added according to the final product of LiFePO4 showed very good electrochemical performance reaching about initial 162.0 mAh/g specific capacity at 0. 1C rate and could also keep excellent discharge capacity even at 3C rate (510 mA/g) current and good cycle performance. The carbon content in the final production was only 5.29,(mass fraction).     

Study of improved electrochemical performance of LiFePO_4/C electrode for LIB

1IntroductionThe ever-growing demand for portable batteries with high energy density is exerting pressure for thedevelopment of advanced Li-ion batteries.The remaining challenges are cost,abuse tolerance,and low-temperature performance.One critical challenge is the thermal stability of the battery components.Pres-ently LiFePO4with a structure of olivine-type,first published by Goodenough[1],has become more con-cerned because of its high energy density,low raw materials cost,environmental fr…     

生物质桦木屑柱状多孔碳自组装纳米硅复合负极材料

本文采用KOH碱活化刻蚀方法构建三维柱状结构的桦木屑衍生多孔碳材料用于负载高容量纳米硅（SiNP）颗粒,以缓解半导体硅材料本身导电性差及体积膨胀大的问题。所制备的硅碳负极电池材料具有稳定循环性能和优异的倍率性能,通过电化学测量结果显示,在0.5A/g的恒电流密度下桦木屑衍生柱状多孔碳材料负载高容量（20%）纳米硅粒子的复合材料具有较高的贮锂性能:初始放电容量为1099.98mAh/g, 经过200次循环后比容量仍然稳定在1089.77mAh/g。这项工作为负载高容量电极的核孔结构提供了一条有前景的新思路。     

高温固相法再生废旧磷酸铁锂电池正极材料

通过强碱溶液浸泡过程分离废旧磷酸铁锂(LiFePO₄)电池中的正极材料与铝箔集流体,经过热处理、砂磨混合和高温焙烧实现了LiFePO₄的再生利用。采用XRD、SEM对再生样品的物相和形貌进行表征,结果表明,再生LiFePO₄材料颗粒分布在纳米尺度下,粒径分布均匀,无团聚现象。电化学性能测试结果表明,在0.1C和5C电流密度下,再生LiFePO₄放电比容量分别为165.2 和101.5 mAh/g; 在1C倍率下循环100次后,材料容量为150.1 mAh/g,保持率为97.85%,表现出较好的倍率和循环性能。该再生工艺简单、合成的材料电化学性能良好,为加快废旧磷酸铁锂电池回收和再生提供了新的借鉴。     

MOF衍生碳包覆硅纳米颗粒限制于石墨烯复合负极材料的制备及性能研究

采用原位生长法设计并合成了MOF衍生碳包覆硅纳米颗粒限制于石墨烯的复合材料(Si/C@G),并应用于锂离子电池负极材料,该材料结构有效缓解硅基负极材料充放电过程的体积变化,促进了稳定的固态电解质中间相层的形成,提高了电极材料的电导率。Si/C@G负极材料在电流密度500 mA/g时经100次循环可逆比容量仍有1081.2 mAh/g;在电流密度5.0 A/g时其可逆容量达到949.6 mAh/g。Si/C@G负极在1.0 A/g的恒电流密度下循环500次后可逆比容量可保持在677.2 mAh/g左右,库仑效率可达99.84%,表现出良好的循环稳定性。     

假槟榔花基多孔炭材料的制备及其电化学性能研究

以假槟榔花为原料, 经高温碳化和氢氧化钾活化制备得到假槟榔花基多孔炭材料。采用XRD、SEM、热重分析仪、比表面积及孔径分析仪等对多孔炭材料进行表征和分析, 用电化学工作站和恒流充放电测试仪测试其电化学性能。结果表明, 假槟榔花基多孔炭材料为无定形炭材料, 为纳米片层结构, 比表面积为1 223.32 m²/g。三电极体系中, 以1 mol/L H₂SO₄和6 mol/L KOH为电解液, 电流密度为0.5 A/g时, 其放电比电容分别为145 F/g和105 F/g; 20 A/g电流密度下, 放电比电容分别为100 F/g和80 F/g。二电极体系中, 在酸和碱条件下, 1 A/g电流密度下循环5 000圈, 其电容保持率均在98%以上。该材料具有高的比表面积和纳米片层结构, 有利于提高材料的电荷储存能力, 材料具有良好的超级电容器特性。     

纳米Si粉在高容量锂离子电池负极中的应用研究

通过感应等离子体蒸发凝聚法制备纳米Si粉,以葡萄糖为有机碳源,经高温碳化将纳米Si粉钉扎在石墨载体表面制备出Si/C复合负极材料,采用X射线衍射(XRD)、场发射扫描电子显微镜(0FESEM)和电化学性能测试等对比分析了纳米Si粉、石墨载体和Si/C复合负极材料的结构和性能。结果表明,纳米Si粉作为锂离子电池负极材料首次放电容量和可逆充电容量分别为3 519.4 m Ah/g和2 063.7m Ah/g,但是首次效率只有58.6%,且循环寿命差,Si/C复合负极材料能够有效缓冲纳米Si粉的体积变化,发挥较高的可逆储锂容量,提高循环寿命,但是需进一步改善首次效率。     

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。     

温和条件下制备掺Ti4+磷酸铁的研究

为提高LiFePO₄的电性能，将LiFePO₄掺杂工序前置至磷酸铁的合成阶段，在磷酸铁的制备过程中添加Ti⁴⁺制备掺Ti4+磷酸铁。结果显示：Ti⁴⁺可以取代Fe³⁺进入磷酸铁晶格中；Ti⁴⁺掺入量的增加将会影响磷酸铁晶体的晶面间距，使得（002）晶面间距显著增大，且当Ti⁴⁺掺杂量为0.5%时，对磷酸铁晶面间距影响最大；晶面间距增大，有利于锂离子的脱嵌，磷酸铁锂的电性能增强；掺Ti⁴⁺的磷酸铁较未掺杂时，在600 ℃时出现了明显的晶型转变的吸热峰；掺Ti⁴⁺的磷酸铁的比表面积较未掺杂磷酸铁的比表面积显著提高，这说明掺Ti⁴⁺磷酸铁的化学活性提高，有利于提高磷酸铁锂的电性能；采用掺Ti⁴⁺磷酸铁为原料制备的磷酸铁锂，当钛含量为0.5%时，放电容量最高，即电容为0.2 C时，放电容量为160 mAh/g。     

球形 Si/carbon gel@void@C 复合材料的制备及电化学性能

商业用锂离子电池负极为石墨材料,理论容量较低,不能满足现代社会对锂电池高能量密度的要求.硅因具备高的理论容量、合适的电极电位以及地球丰度高等优势,是新一代锂电池负极材料的候选者.但作为锂电负极,硅在脱嵌锂过程中会发生巨大的体积膨胀,且本征电导率较低,限制了其实际应用.利用柠檬酸盐对L-赖氨酸体系改性,强化Fe3+配体的...