超声空化联合机械活化制备尖晶石LiMn_2O_4及其电化学性能

采用超声空化联合机械活化法合成一系列微观形貌不同的锂离子电池正极材料LiMn_2O_4,采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、电池充放电测试仪对制备的LiMn_2O_4正极材料的相组成特性、微观形貌和电化学性能进行相关测试。结果表明,本方法制备的LiMn_2O_4正极材料具有良好的尖晶石结构,延长机械活化时间可以得到致密的类球形结构的尖晶石材料,其中经过机械活化4 h后烧结得到的样品具有良好的电化学性能,在6 C放电倍率下放电比容量为88.2 mAh·g~(-1),返回0.5 C时容量恢复效率达到91.3%。     

高活性Mn_2O_3制备尖晶石LiMn_2O_4及其性能研究

尖晶石LiMn_2O_4是当前最具研究价值的锂离子电池正极材料之一。采用碳酸锰热解法制备高活性Mn_2O_3粉末作为尖晶石LiMn_2O_4的前驱体,探究锰锂比对高温固相法合成尖晶石LiMn_2O_4的影响。利用热重分析(TG-DSC)及热力学分析确定碳酸锰热解制备前驱体高活性Mn_2O_3的最佳热解条件:热解温度为600℃时,制备出结晶性能良好、无杂质、分散均匀的Mn_2O_3粉末。通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和电化学测试对尖晶石LiMn_2O_4的结构、形貌和电化学性能进行表征。结果表明,随着锂锰比增加,产物的结构、形貌和电化学性能均有所改善和提高。锂源的添加量决定了尖晶石LiMn_2O_4结构、形貌,当Mn∶Li=2. 0∶1. 2时,尖晶石LiMn_2O_4样品的结晶形态完善,表面光滑,颗粒均匀,且无杂质;在0. 5C下,其首次充电比容量达到117. 6 mAh·g~(-1),放电比容量为114. 8 mAh·g~(-1)。循环100周后容量保持率达到91. 8%。在高倍率放电下,仍保持较高的放电比容量和较好的循环性能。     

由无定形Li-Mn-Co-Ti-O前驱体制备改性尖晶石锰酸锂

对水热法合成的无定形Li-Mn-Me-O前驱体(Me=0、Co或Co-Ti)进行热处理,制备了Co掺杂及Co-Ti复合掺杂的尖晶石型LiMn_2O_4正极材料。通过XRD、SEM对Co-Ti复合掺杂的LiMn_2O_4的结构和微观形貌进行分析与表征,并测试了其电化学性能。研究结果表明:所制备的粉体材料具有良好的立方尖晶石结构,无杂相峰存在;Co-Ti复合掺杂使LiMn_2O_4颗粒变小;其在3.0~4.3 V电压范围内,0.5C倍率条件下,首次放电比容量为116.5 m Ah/g,循环100圈后容量保持率为93.5%;与不掺杂样品相比,其初始容量提高,100次循环的容量保持率提高,且高倍率循环性能也明显得到改善。     

容量型锂离子电池正极材料LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2的合成

采用共沉淀法合成Ni_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)(OH)_2前驱体,将前驱体和LiOH混合均匀后经高温煅烧合成了锂离子电池正极材料LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2,并对其进行电化学性能检测。试验表明,制备的电池在电压2.8～4.3V(vs.Li/Li+)区间内,0.1C倍率下的首次库伦效率为88.4%;在1C倍率下循环100次后,放电比容量为157.7mAh/g,容量保持率为96.6%。     

化学杂质对尖晶石LiMn_2O_4 电化学性能的影响

采用去离子水清洗以及添加不同Na_2SO_4杂质含量的方法研究了化学杂质对尖晶石LiMn_2O_4材料电化学性能的影响. 电感耦合等离子体发射光谱(ICP-AES)和离子色谱测试表明, 水洗后材料主要杂质元素Na, S均得到有效去除; 电化学测试表明, 水洗后材料放电比容量得到提高, 与含Na_2SO_4杂质LiMn_2O_4材料相比, 水洗后材料在2C常温循环及倍率性能上都明显优于含杂质LiMn_2O_4材料. 通过扫描电子显微镜(SEM)及能量色散谱(EDS)研究了Na, S化学杂质在电池体系中的存在形式及对材料电化学性能的影响. 结果表明, Na_2SO_4溶解于电解液中以及由Na离子在负极还原所引起的副反应将导致电池倍率及循环性能恶化.     

锂离子电池正极材料LiFePO4的制备

对制备橄榄石型锂离子电池正极材料LiFePO4进行了实验研究,采用固相合成法合成了LiFePO4和掺杂碳的LiFePO4正极材料。分析测试结果表明:掺杂碳的LiFePO4作为正极材料具有良好的电化学性能,在0.1C倍率下放电,其室温初始放电容量为130mA·h/g,循环10次后几乎没有衰减。     

尖晶石型LiMn_2O_4研究现状与发展

文章介绍了锂离子电池正极材料尖晶石锰酸锂的一些结构特性,重点描述了尖晶石LiMn_2O_4正极材料的制备方法及其优缺点,以及关于尖晶石LiMn_2O_4正极材料的最新改性研究,根据尖晶石LiMn_2O_4现有的状况展望了其发展前景。     

无定形Li-Mn-Al-Co-O前驱体制备改性尖晶石锰酸锂

采用水热法合成了无定形Li-Mn-Al-Co-O前驱体,经过后续热处理制备了Al-Co复合掺杂LiMn_2O_4正极材料Li_(1.035)Co_(0.02)Al_(0.025)Mn_(1.92)0O_4,并对其物理及电化学性能进行了测试。SEM、XRD结果表明:Al-Co的掺入对尖晶石锰酸锂的形貌和晶体结构会有微弱影响。电化学测试结果表明:Al-Co掺杂后,材料的循环性能和倍率性能都获得了显著的改善,其在0.5 C下的首次放电容量为113.9 m A.h/g,经过100次循环后比容量保持率仍然有92.4%,8 C下容量依然高达85.5 m A·h/g。     

锂离子电池新型正极材料LiFePO4／C的合成

采用高温固相合成法合成了锂离子电池正极材料LiFePO4/C,并对其晶体结构、形貌和电化学性能进行了研究.结果表明:合成的LiFePO4/C材料为单一橄榄石型结构,颗粒分布比较均匀;以0.1 C倍率充放电时其初始比容量为115 mA·h/g,20次循环后其容量保持率为97%.     

铁氧化物锂离子电池负极材料研究进展

铁氧化物锂离子电池负极材料具有比容量高、资源丰富、价格便宜和环境友好等优势,是目前高容量负极材料的研究热点之一.然而,铁氧化物负极材料巨大的体积效应、较差的循环性能以及大的首次可逆容量损失,影响了其在锂离子电池中的应用.目前研究最多的铁氧化物负极材料是α-Fe_2O_3和Fe_3O_4,理论容量分别为1 007 mA·h·g~(-1)和924 mA·h·g~(-1).关于其电化学性能的改进方法,包括制备不同形貌与尺寸的纳米结构材料以及铁氧化物/碳纳米复合材料.介绍了铁氧化物锂离子电池负极材料的储锂机理及其存在的问题,综述了各类铁氧化物负极材料的制备方法、影响因素及电化学性能,并对铁氧化物负极材料的进一步研究、发展应用予以展望.     

固相烧结辅助高温球磨合成LiNi_xMn_(2-x)O_4

以氢氧化锂、硝酸镍、二氧化锰为原料,用固相烧结辅助高温球磨方法,合成了具有Ni掺杂的LiMn_2O_4正极材料。研究了Ni在不同掺杂量时对材料的相结构、形貌和充放电性能的影响,并与未掺杂Ni的LiMn_2O_4进行对比。结果表明,掺Ni后材料的放电比容量随着掺杂量的增大逐渐减小,而材料的容量保持率相比未掺杂时略有提高;当掺杂量x=0.05时,所得产物的充放电性能最佳,首次放电容量达到122.9mAh/g,充放电容量保持率在40次循环后为97.48%。     

烧结工艺对锂离子电池正极材料磷酸钒锂结构和电化学性能的影响

磷酸钒锂因其具有较高的能量密度、良好的结构稳定性、安全性能以及低温性能而成为潜在的、最具有前途的锂离子电池正极材料。以LiOH·H_2O作为Li源,以V_2O_5作为V源,以NH_4H_2PO_4提供磷酸根,以柠檬酸为还原剂进行配料并球磨后通过碳热还原法制备Li_3V_2(PO_4)_3/C正极材料。通过XRD、恒电流充放电等测试手段研究了烧结温度和烧结时间对Li_3V_2(PO_4)_3正极材料结构及电化学性能的影响,通过多次试验获得制备性能优良的单斜Li_3V_2(PO_4)_3正极材料的最佳烧结工艺参数。结果表明850℃、10 h合成的Li_3V_2(PO_4)_3/C样品的结晶度最好,晶型最完整,结构最稳定,极化最低,放电比容量最高,循环性能最好。在电压范围3.0～4.3 V和0.1 C倍率下,其首次放电比容量为119 mAh/g,经过15次循环后其放电比容量为118.7 mAh/g,容量保持率为99.7%。     

锂离子电池富锂正极材料Li_(1.2)Ni_(0.13)Co_(0.13)Mn_(0.54)O_2的合成及性能

随着电动汽车的发展,迫切需要具有高安全性、高能量密度、高功率、大容量、长寿命、高环保、低成本等优点的锂离子电池。层状结构的富锂锰基正极材料由于具有比容量高、平台电压高、热稳定性好、价格低廉的特点而被认为是有希望的未来电动汽车候选正极材料之一。尽管其拥有很高的比容量,但仍存在着首次循环不可逆容量高、倍率性能差等问题,纳米化是改进材料倍率性能的一种有效手段。本文以Ni O,Co_3O_4,Mn CO_3和Li_2CO_3为原料,成功制备得到了纳米级的锂离子电池正极材料Li_(1.2)Ni_(0.13)Co_(0.13)Mn_(0.54)O_2。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和充放电测试对所得样品的结构、形貌及电化学性能进行了表征。结果表明,合成的Li_(1.2)Ni_(0.13)Co_(0.13)Mn_(0.54)O_2材料具有层状结构,一次颗粒均匀、细小,平均颗粒尺寸约为90 nm,并具有良好的电化学性能,在2.0~4.8 V以0.1C充放电时,首次放电比容量达到284 m Ah·g~(-1),首次库伦效率为86.1%。材料同时拥有良好的倍率性能,1.0C放电容量达到240 m Ah·g~(-1),3.0C放电容量达到210 m Ah·g~(-1)。     

柠檬酸络合法合成的尖晶石LiMn2O4特性研究

锂离子电池具有比能量高、质量轻、体积小、电压高、安全性好和无记忆效应等特点,而正极材料是其研究的重点.采用柠檬酸络合法成功地合成了锂离子电池正极材料LiMn2O4,并用X射线衍射仪、红外光谱、差热分析仪和扫描电镜等手段对其最优合成条件及合成产物的结构和电化学性能作了初步研究.在最佳条件下,即柠檬酸与金属离子的摩尔比为1.3左右及温度为700℃,制备的正极材料LiMn2O4具有较高的初始容量和较好的循环稳定性,即初始放电容量约为132 mAh·g-1,40次循环后能保持初始容量的90%,完全可以用于高比能长寿命的锂离子蓄电池.     

硅掺杂对LiMn_2O_4锂离子正极材料的电化学性能影响

用高温固相法合成了硅掺杂的尖晶石型LiMn_(2-x)Si_xO_4(x=0,0.005,0.010,0.020)。通过X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)对样品进行表征,并对合成材料在常温(25℃)和高温(55℃)下的电化学性能进行研究。结果表明:合成的LiMn_(2-x)Si_xO_4样品没有杂相;材料的首次充放电比容量随着掺杂量的增加先增加后降低,循环性能得到了提高;Si4+离子掺杂可有效提高材料的循环性能,尤其是在高温条件下,当掺杂量x=0.010时,1C循环50圈后容量保持率由未掺杂的87.29%提高到了89.08%。     

铝掺杂磷酸钒锂的制备及电化学性能研究

针对磷酸钒锂电导率低的问题,以硝酸锂、偏钒酸铵、磷酸二氢铵为原料,甘氨酸为络合剂和燃料,葡萄糖为碳源,硝酸铝为铝源,采用溶液燃烧合成法制备铝掺杂的Li_3V_2(PO_4)_3/C粉末,以改善其电化学性能。将制备得到的铝掺杂的Li_3V_2(PO_4)_3/C粉末作为锂离子电池正极材组装成电池进行了恒电流充放电测试、循环伏安(CV)和交流阻抗(EIS)等电化学性能测试。结果表明:铝掺杂能有效提高磷酸钒锂电导率,不同的铝掺杂比例的磷酸钒锂具有不同的的电子电导率和锂离子扩散速率,从而具有不同的放电比容量、循环性能和倍率性能;当铝掺杂含量为1%时,磷酸钒锂具有最优的电化学性能,在充放电速度为10C循环500次后放电容量为104.6 mAh/g。     

改进方法合成钛掺杂锂离子电池三元正极材料

采用改进溶胶-凝胶法合成了具有良好的晶体结构和电化学稳定性的正极材料Li[Ni1/3Co1/3Mn1/3]0.9Ti0.1O2,通过优化前驱体的制备来提高原子混合程度,从而达到改善材料循环稳定性的目的。XRD测试表明,样品的Li+/Ni2+混排程度很低,TEM图片显示材料的结晶度很高,原子排列有序,这有利于实现更大的锂离子扩散系数。在0.5 C倍率下循环200次后,材料的容量保持率高达84.6%,与未掺钛的LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2仅为52.0%相比,钛掺杂的材料表现出优异的电化学性能。此外,掺钛材料在0.1、0.2、0.5、1.0、2.0和5.0 C时具有更好的充放电倍率性能,分别为164.9、162.4、152.4、142.4、129.7和102.8 mAh/g。研究成果可以为设计具有更好电化学性能的锂离子电池材料提供参考。     

V_2O_5核壳结构微米球的合成及其电化学性能

中空结构的V_2O_5材料由于在锂离子嵌入和循环稳定性方面有明显优势,获得了科研人员的特别关注。然而通过简易方法来制备均匀且具有复杂内部结构的V_2O_5中空微米球仍面临挑战。本文首次利用V_2O_5、H_2C_2O_4·2H_2O、H_2O和正丁醇进行溶剂热反应,得到蛋黄结构前躯体,然后将前躯体于空气中烧结,获得均匀的多层V_2O_5核壳结构微米球。采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)及电化学测试等手段对其进行表征和测试。V_2O_5核壳结构微米球用作锂离子电池正极材料时,在2.5~4 V电压区间、200 mA/g电流密度条件下放电比容量高达122 m Ah/g,循环200圈后容量保持率高达95.9%。该材料优异的电化学性能主要由于结合了低维和三维纳米结构。     

球形锂离子电池正极材料的制备研究进展

球形锂离子电池正极材料-LiCoO2、LiNiO2、LiMn2O4及其掺杂材料具有堆积密度大、体积比容量高、电化学性能和加工性能优异等突出优点,是锂离子电池正极材料的重要发展方向,预计将在未来得以商品化。本文对以上球形正极材料的制备方法进行了归纳研究。     

锂离子电池材料LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_2的制备与性能研究

以Ni_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)(OH)_2与碳酸锂为原料,采用高温固相法制备得锂离子电池正极材料LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_2。用X射线衍射、扫描电镜以及充放电测试对样品进行表征,研究了烧结温度对材料电化学性能的影响。结果表明,当烧结温度为880℃时,合成的LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_2材料物相单一无杂项,具有标准的的ɑ-Na FeO_2晶型。SEM测试表明,产物为球形且球形度较好,颗粒粒度均一,平均粒度均在10μm。880℃烧结的材料在3.0~4.3 V、0.1 C的倍率下放电比容量可达188 m A·h/g,在1.0 C的倍率下循环10次后电池容量保持率为95.46%,表现出较好的电化学性能。