固态电解质LiZr2(PO4)3的掺杂及其在电极中的应用

NASICON型固态电解质磷酸锆锂(LZP)具有优异的结构稳定性和性能可靠性,但其在室温下的锂离子电导率较低,限制锂离子的传输。针对上述问题,采用溶胶凝胶法对磷酸锆锂电解质材料进行阳离子掺杂,提高材料的电导率,进而提升锂离子在材料中的输运能力。同时,将掺杂的磷酸锆锂电解质对电极进行修饰,提升电极本身的锂离子输运性能。探究了离子掺杂电解质对电极的锂离子扩散动力学性能的影响机理。实验结果表明,LiTi_0.25Zr_1.75(PO₄)₃对电极的锂离子扩散动力学性能提高最为显著,锂离子扩散系数达到3.25×10^-14cm²·S^-1,是未修饰电极的2.95倍,同时在5C倍率下,LiTi_0.25Zr_1.75(PO₄)₃修饰的电极比未修饰电极比容量提高了25.48 mAh·g^-1。     

Mg2+掺杂对富锂层状氧化物材料Li1.2Mn0.54Ni0.13Co0.13O2的影响

Mg²⁺作为一种电化学惰性的阳离子,由于其离子半径(0.072 nm)与Li⁺的离子半径(0.076 nm)相近,因此被广泛应用于取代富锂层状氧化物(LLOs)材料中Li⁺的位置。然而,Mg²⁺对LLOs材料晶体结构的影响还存在争议。利用溶胶凝胶法成功制备了一系列Mg²⁺掺杂富锂正极材料Li_1.2-xMg_xMn_0.54Ni_0.13Co_0.13O₂,通过X射线衍射仪和X射线光电子能谱等对其晶体结构和元素价态进行了系统的研究。结果表明,Mg²⁺掺杂导致LLOs材料晶胞参数的增加。通过与Li_1.2Mn_0.54Ni_0.13Co_0.13O₂材料的电化学性能对比发现,Mg²⁺掺杂有效地提高了LLOs材料的电化...     

锰基普鲁士蓝正极材料掺杂Fe2+的储钠性能研究

以开放框架结构的普鲁士蓝材料为基础,在络合剂和富钠环境下通过共沉淀法,对锰基普鲁士蓝钠离子电池正极材料进行Fe²⁺掺杂研究,来提升其电化学性能。经过X射线衍射(XRD)、电子扫描显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)检测和电化学测试表征。结果表明,在0.1 C电流密度下100圈循环后半电池的比容量为83.2 mA·h/g,容量保持率为69.3%。在倍率测试中比容量波动幅度不超过50%,5 C的大电流密度下保持61 mA·h/g的比容量,材料的改性明显提高了半电池的稳定性。     

Mn2+掺杂对LiFePO4正极材料结构、性能及嵌锂动力学的影响

为了改善橄榄石型LiFePO4正极材料的性能,采用高温固相法合成了Mn掺杂的LiMnxFe1-xPO4(x=0,0.10,0.25,0.40,0.50)材料.采用X射线粉末衍射、扫描电子显微镜、充放电测试、循环伏安和电化学阻抗谱研究了材料的结构、电化学性能和锂离子嵌脱动力学.结果表明,锰掺杂的LiFePO4样品颗粒分布比较均匀,具有较小的平均粒径和窄的粒度分布,LiMnxFe1-xPO4是纯相的橄榄石结构.在不同倍率下,LiMn0.4Fe0.6PO4具有最高的放电容量和最好的动力学性能.Mn的掺杂提高了LiFePO4材料的可逆性、锂离子扩散系数和放电容量,减小了电荷转移电阻,进而提高了其动力学性能.     

锰掺杂对纯化磷酸铁制备磷酸铁锂电池正极材料的影响

以废弃磷化渣为原料, 利用酸液水热过滤法对磷化渣提纯。将所得纯度较高的磷酸铁为铁源, 通过加入锰 盐来制备含有掺杂锰元素的前驱体, 经过高温还原后可得到掺杂锰元素的磷酸亚铁锂/碳电池正极材料。利用X 射 线衍射仪、X 射线荧光光谱仪、扫描电子显微镜和LAND 测试仪对不同组成的磷酸铁锂/碳电池正极材料的颗粒形 貌、物相及扣式电池的电化学性能进行表征。结果表明: 掺杂锰元素的磷酸亚铁锂/碳材料在大倍率下仍能保持较高 的容量保持率, 这对于制作大倍率电池具有重要的意义。     

掺钡白钨矿型CaWO4:Ba2+荧光材料的制备与表征

以氯化钙、氯化钡和硝酸钠为原料,采用沉淀法制备出纯CaWO4、BaWO4粉体,采用固相反应法制备出CaWO4:Ba2+(CaxBa1-xWO4)粉体,研究了钡离子的掺杂量对CaWO4:Ba2+荧光材料的发光性能的影响.通过XRD、FT-IR对样品的晶体尺寸进行表征,以及PL分析了样品的发光特性.研究结果表明:掺杂后钨酸盐中的晶胞参数随Ba2+的掺杂量增加而增大,且晶体结构中WO2-4四面体构型发生畸变;钨酸钙的在370 cm-1、430 cm-1附近有明显发光,当钡离子掺入量较低时,CaWO4:Ba2+的发光强度增加,但当钡离子掺入量增加时,发光强度却下降.     

Li/Ti摩尔比对Li4Ti5O12负极材料组成、结构和电化学性能的影响

采用高温固相法制备不同锂钛摩尔比条件下的样品,探究锂钛摩尔比对钛酸锂的组成、结构和电化学性能的影响。通过X-射线衍射仪和扫描电子显微镜测定材料的组成、结构和形貌。结果表明:锂钛摩尔比在0.78~0.82之间可得到纯相的Li₄Ti₅O₁₂;低锂钛摩尔比（0.74、0.76）存在TiO₂杂相,其晶胞参数要高于Li₄Ti₅O₁₂;然而高锂钛摩尔比（0.84~0.88）会产生Li₂TiO₃杂相。不同锂钛摩尔比（0.78~0.84）制备的样品形貌接近无明显差异,晶粒尺寸在1~6 μm之间。电学性能结果表明:锂钛摩尔比在0.78~0.84之间时,适量提高锂含量有助于提升材料的比容量,过量提高会使材料的循环稳定性和倍率性能变差。锂钛摩尔比为0.82得到的Li₄Ti₅O₁₂比容量［198 （mA·h）/g,0.5C］、循环性能和倍率性能最优。     

Co掺杂La1.5Ca0.5NiO4+δ阴极材料的电化学性能

采用溶胶凝胶法合成一种Ruddlesden-Popper(R-P)型富钴的新型层状钙钛矿型阴极材料La_1.5Ca_0.5Ni_0.2Co_0.8O_4+δ(LCNC),并进行了电化学性能测试。结果表明,LCNC在空气中400～800℃下的电导率为4～58 S/cm,优于多数SOFC阴极材料;在800℃下测得对称电池LCNC|LSGM|LCNC的极化阻抗为0.16Ω·cm²,该电极基于300μm厚La_0.9Sr_0.1Ga_0.8Mg_0.2O_3-δ(LSGM)支撑的单电池的最大功率密度为527 mW/cm²,且连续工作50 h后单电池性能仅略微衰减;LCNC是一种具有潜力的SOFC阴极材料。     

双钙钛矿结构Sr2GdSbO6:Eu3+荧光粉的制备与表征

采用高温固相法成功制备了双钙钛矿结构的Sr₂GdSbO₆:Eu³⁺红色荧光粉,并表征了其XRD、光致发光光谱和荧光衰减寿命曲线。Sr₂Gd_0.8SbO₆:0.2Eu³⁺荧光粉的XRD图谱的峰位与标准卡片峰位基本吻合,表明Eu³⁺的掺杂并未改变基质的晶体结构,Rietveld精修后的晶体参数也验证了该结果。样品的激发光谱为紫外光区的一个以340 nm为中心的宽光谱;在340 nm光源的激发下,样品的最强发射是一个中心波长为593 nm的橙红光发射波段。运用Dexter理论分析出样品的浓度淬灭机理为偶极-偶极相互作用。常温下Sr₂Gd_0.8SbO₆:0.2Eu³⁺荧光粉的荧光衰减寿命为4.202 ms,外量子效率为24.8%,升温至150℃时其外量子效率仍保持为常温下外量子效率的68.8%。经计算得到Sr₂G...     

双碳源在LiFePO4/C微波固相合成中的协同效应

以Li2CO3,FeC2O4·2H2O和NH4H2PO4为前驱体,分别以葡萄糖和葡萄糖/乙炔黑为碳源,利用微波加热合成了LiFePO4/C正极材料.用X射线粉末衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)对材料进行了表征,用四探针法测定了材料的电导率.研究了碳源与微波温度对材料微结构和电化学性能的影响,发现由于乙炔黑的协同效应,用双碳源在600℃反应即可得到最佳电化学性能的LiFePO4/C,而仅用葡萄糖作碳源反应需要在较高温度(如700℃)下进行.     

磷酸铁锂与碳复合材料的电化学制备及性能研究

利用电化学沉积法在铝箔上制备了掺杂导电碳的磷酸铁锂与碳复合的正极材料.通过对比磷酸铁锂市售样品、电化学沉积法制得的样品、电镀液询问沉淀样品这3种样品的物理表面形貌、电化学性能曲线,组装电池后的循环充放电性能曲线,研究了电化学沉积法掺碳对于磷酸铁锂正极材料结构和电化学性能的影响,得出了电化学沉积法制备LiFePO_4/C复合材料的可行性.     

二氧化钛溶胶制备的掺钛磷酸亚铁锂正极材料

采用二氧化钛溶胶作为掺杂剂,经过450℃和750℃两段烧结制备得到橄榄石型结构的掺钛磷酸亚铁锂微米样品.研究表明,在30℃下,采用0.1C、2C和10C倍率电流充放电时,掺钛磷酸亚铁锂第一循环的放电容量分别为136、114和98 mAh·g^(-1).掺钛改善磷酸亚铁锂大电流放电性能是由于掺钛引起橄榄石结构的晶胞的收缩而更稳定,导致在电化学体系中掺钛磷酸亚铁锂的电荷传递阻抗减小,锂离子扩散系数明显增大.     

改进的固相法制备磷酸铁锂电池材料

采用改进的固相反应法(MSR)，制得了粒子微细、粒径分布窄的LiFePO4和Li0．98Mg0.02FeP04化合物，用X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)和粒度分布仪研究了样品的物相结构、形貌和粒径分布。结果表明．采用该反应条件有利于控制产物的形貌和粒径以及易获得Fe^ 2稳定的磷酸铁锂化合物。分别用LiFePO4和Li0．98Mg0.02FeP04作正极材料进行了电池的充放电等电化学实验，其结果显示，材料中锂离子的充放电平台相对锂电极电位为3．5V左右，初始放电容量超过160mAh／g，50次充放电循环后容量仅衰减5．5％，表明用该方法制备的样品具有高的比能量和循环稳定性。     

改进 BP 神经网络的磷酸铁锂电池 SOC 估算

以磷酸铁锂电池为研究对象,根据电池的充放电特性,在Matlab上建立合适的神经网络模型,提出组合训练法,通过大量试验,在比较了10多种训练函数的基础上,得出效果比较好的4种训练函数,兼顾估算精度和训练时间,找出了网络隐含层较优节点数为20,隐含层和输出层的传递函数分别为trainsig和pure-lin。训练结果表明,所建立的BP神经网络模型估算精度高,普适性好。     

第一性原理研究:Mg2+掺杂尖晶石型LiMn2O4的电子结构

尖晶石 LiMn₂O₄ 正极材料是在原有锂电池正极材料 LiCoO₂ 、LiNiO₂ 、LiMnO₂ 的基础上研发出来的优选 正极材料, 它相较于 LiCoO₂ 材料价格更加低廉热稳定性加强且安全性能有所提高。采用 Mg²⁺ 掺杂 LiMn₂O₄正极 材料, 利用基于密度泛函理论的第一性原理对 LiMg_0.5Mn_1.5O₄ 晶格常数与能带结构、态密度进行计算与分析。结 果表明: 新材料 LiMg_0.5Mn_1.5O₄ 的空间群为 F4332, 掺杂后晶胞参数 a 明显减小, 晶胞体积收缩; 掺杂量为 0.5 时明 显比掺杂量 0.125 时 Fermi 能量和能量密度高。Mg ²⁺ 掺杂能影响 LiMn₂O₄ 的晶体结构, 形成更加稳定的共价键。 掺杂量会改变 LiMn₂O₄ 的空间群影响到结构稳定性, 所以掺杂量不宜过大。     

废旧磷酸铁锂电池正极活性材料与集流体的分离

在废旧磷酸铁锂电池回收的工艺流程中,研究高温煅烧与有机溶剂对正极活性材料的分离效果。正极片在500℃的N2氛围下加热5 h,活性材料的分离率(η)达到95.98%。在60℃固液比(g/mL) 1:25的条件下,将表面积0.25 cm~2的正极片浸泡在碳酸丙烯酯(PC)溶剂中超声120 min,活性材料的η达到68.6%。相比传统的处理方法,这两种方法降低了成本,避免因采用强酸强碱而产生二次污染。     

Synthesis and electrochemical properties of LiNi0.8Al0.2-xTixO2 cathode materials by an ultrasonic-assisted co-precipitation method

A new co-precipitation route was proposed to synthesize LiNi0.8Al0.2-xTixO2 (x=0.0-0.20) cathode materials for lithium ion batteries, with Ni(NO3)2, Al(NO3)3, LiOH.H2O, and TiO2 as the starting materials. Ultrasonic vibration was used during preparing the precursors, and the precursors were protected by absolute ethanol before calcination in the air. The influences of doped-Ti content, calcination temperature and time, additional Li content, and ultrasonic vibration on the structure and properties of LiNi0....     

矿用磷酸铁锂电池组均衡充电技术研究

以目前煤矿大量使用的磷酸铁锂充电电池组为核心,介绍该种电池组需要标识的有关技术指标、充电机理、充电方法以及电池管理系统。在借鉴铅酸蓄电池成熟充电技术的基础上,以6块单体电池容量为40Ah组成的电池组进行试验,通过对试验数据的分析,总结了电池的充电特性,设计了最佳电池管理系统中的充电模块,以保证在形成产品后充电效率最高、使用寿命更长。     

Synthesis of Li2Fe0.9Mn0.1SiO4/C composites using glucose as carbon source

Li2Fe0.9Mn0.1SiO4/C composites were synthesized by using glucose as carbon source. The samples were characterized by X-ray diffractometry (XRD), scanning electron microscopy (SEM) and electrochemical measurements. All Li2Fe0.9Mn0.1SiO4/C composites are of the similar crystal structure. With increasing the carbon content in the range of 5%-20% (mass fraction), the diffraction peaks in XRD patterns broaden and the particle sizes and the tap density of samples decrease. The Li2Fe0.9Mn0.1SiO4/C composites with carbon content of 14.12% show excellent the capacity retention remains 92.2% after 30 cycles.