电化学嵌锂γ—LixFe2O3的晶体结构

本文以Mossbauer谱学为主,辅以X射线衍射、XPS及电化学方法研究了电化学嵌锂γ-Li_xFe_2O_3的晶体结构。结果表明,以较小电流密度嵌锂时,晶体结构保持原来的尖晶石型;当以较大电流密度嵌锂或热激活时,由于Li~+的运动加剧,部分晶体结构转变为类似于氧化亚铁的面心立方结构。文中揭示了Li~+嵌入过程中的跃迁通道。讨论了Li~+的极限嵌入量。     

嵌入式化合物嵌锂电压的表达式

根据化合物单相嵌锂时的晶体结构和嵌锂能的变化特征，采用热力学和统计物理的分析方法，推导了任意嵌入式化合物的嵌锂电压的表达式，并用它来预测了Lil xV308的嵌锂电压。对该式中各参数的分析及Lil xV3O8嵌锂电压的计算结果表明：嵌锂电压主要取决于空位嵌锂能，嵌锂过程中的组态嫡变对电压的贡献较小；已嵌入的锂离子及其邻近阳离子的还原所导致的嵌锂能的变化是影响电压平稳性的关键因素。     

无机有机复合材料Bi2Te3／PAn电化学嵌锂性能研究

采用机械共混法制备了复合材料Bi2Te3/PAn,并对其电化学嵌锂性能进行了研究.研究发现Bi2Te3/PAn快速充放电性能良好,在以100 mA·g-1的电流密度充放电时首次可逆容量为480 mAh·g-1,到第20个循环时容量保持在200mAh·g-1.通过非原位X射线衍射方法研究其嵌锂机理,发现Bi2Te3在首次放电时分解,在随后的循环中以Te和Bi为嵌锂中心进行可逆储锂.     

Electrochemical Study of Monoclinic Li3V2(PO4)3 in the Voltage Range of 1.5~3.0 V

采用液相法合成了Li3V2(PO4)3(空间群P21/n)电活性材料。用XRD和恒流充放电对样品的微观结构和电化学性能进行了表征。结果表明,在1.5~4.3V电压范围内,样品在平均电压为1.81和3.77V时均发生了可逆的锂嵌入反应;锂嵌出和嵌入过程中均出现一系列复杂的相变。在1.5~3.0V电压范围内,以C/5倍率循环50周后,样品的容量衰减极小,表明锂脱嵌反应具有优良的循环稳定性。因此,Li3V2(PO4)3可以同时作为正极和负极而组成对称电池。另外,1.5~4.3V电压范围内进行的嵌锂反应可以充当一种内置的过充电安全阀。     

天然石墨中的嵌/脱锂离子过程

研究了锂离子在天然石墨中的嵌入 /脱出过程 ,以及电流密度对锂离子嵌入石墨过程的影响。非现场XRD结果显示 ,石墨的层间距随锂的嵌入与脱出发生先膨胀后收缩复原的变化 ;SEM结果显示 ,小电流密度下石墨表面的SEI膜较致密、均匀 ,而大电流密度下的则疏松、不均一 ;恒电流充放电测试结果显示 ,在相同的嵌锂电位下锂与微晶石墨和鳞片石墨所形成的层间化合物 (Li GICs)不完全相同 ;合理的充放电制度有利于小幅度改善材料的大电流充放电性能。     

化学锂化二氧化锰的高温电化学嵌锂行为

用Ｘ射线射仪检测不同锂含量的二氧化锰高温化学及随后的电化学锂化过程中的晶体结构的变化;模拟锂硼合金阳极的热电池分析其阴极放电性能。４１０℃化学锂化时,随Ｌｎ,Ｍｎ原子比的提高,β相结构的二氧化阵经层状的锂化二氧化锰结构,转向尖晶石型结构;７５０℃长时间保温,锂化氧化锰转变成ＬｉＭｎ２Ｏ４昌石和Ｍｎ２Ｏ３。５００℃电化学嵌锂时,也生成过渡相ＬｉｘＭｎＯ２和最终相ＬｉＭｎ２Ｏ４法晶石,其阴极放电电压与     

新型导电性CMC-Li粘结剂在锂空气电池上的应用研究（英文）

以羧甲基纤维素钠(CMC)为原料经过酸化、中和两步法制备的羧甲基纤维素锂(CMC-Li),可作为一种新型的导电性粘结剂应用于锂空气电池的空气正极。对比了4种不同组分粘结剂(PTFE,CMC+PTFE,CMC-Li,CMC-Li+PTFE)对锂空气电池电化学性能的影响。结果表明,以8%CMC-Li+2%PTFE为粘结剂的电池表现出最佳的电化学性能。该电池在0.3mA/cm2电流密度下,深度放电首次比容量为10478mAh/g,能量效率高达81.76%,该电池在0.5mA/cm2可逆循环102次。CMC-Li+PTFE作为锂空气电池粘结剂,改善了电池的循环性能,提高了电池比能量。     

水热法制备LiFe_(1-x)V_xPO_4/C粉体及性能研究

采用水热法合成了LiFe_(1-x)V_xPO_4/C,粉体颗粒呈球形,直径约为300 nm,结果表明钒掺杂没有改变晶体结构,引入V显著提高了材料的电化学性能,其中LiFe_(0.95)V_(0.05)PO_4/C具有最好的倍率和循环性能,在1.0 C经100次循环后放电比容量仍为129.5 m h·g~(-1),容量保持率高达96.9%。循环伏安测试表明V掺杂提高了Li~+的扩散速率,结合水热法制备的颗粒尺寸小且均匀的优点,使得Li~+的扩散路径大大缩短,由此提高了材料的电化学性能。     

Li2MnO3的电化学活性及脱嵌锂机理研究进展

富锂固溶体正极材料xLizMnO3·（1-x）LiMO2（M--Co,Ni,Mn…）,首次不可逆容量很大程度上与组分中的LizMnO3电化学过程有关。富锂固溶体正极材料4．5V区域充电平台是组分中Li2MnO3电化学活化过程;Li2MnO3首次循环不可逆容量较大,约在50～100mAhg-1,4．5V电位脱出Li＋同时脱出O2-,等效脱出不可嵌入的Li2O;Li2MnO3与分解的电解液发生离子交互反应后,H＋占据不可逆位置,阻碍了Li＋的嵌入;多周循环晶体结构改变,形成不可逆结构并有新相生成。本文综合介绍近几年关于Li2MnO3结构、常温脱嵌锂机理、高温下电解液分解及循环后结构变化等方面的研究现状。     

锂离子电池正极材料LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2的制备及电化学性能

采用液相共沉淀法和固相烧结法分别制备镍钴锰复合氢氧化物(Ni0.5Co0.2Mn0.3(OH)2)和LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2正极材料。通过X射线衍射和电化学性能测试对所得样品的结构及电化学性能进行了表征。结果表明:LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2具有很好的α-NaFeO2层状结构,以20 mA/g的电流密度在2.5～4.3 V的电压区间充放电时,最高首次放电比容量达175 mA.h/g,首次库伦效率在89%～90%之间。当首次放电比容量为160～170 mA.h/g时,30循环未见容量衰减。锂含量对其电化学性能影响的结果表明:锂含量(n(Li)/n(Ni+Co+Mn))在1.03～1.09的范围内,随着锂含量的增加,放电比容量略有减小,但循环性能、中值电压以及平台性能都得到提高;当锂含量超过1.09时,循环性能、中值电压以及平台性能开始降低。     

闪锌矿结构AlSb的嵌脱锂机理

利用第一原理赝势平面波计算方法研究具有闪锌矿结构AlSb的嵌脱锂机理。通过计算不同嵌锂相Lix(AlSb)(0≤x≤2)或Li2 yAl1-ySb(0≤y≤1)的形成能(ΔE),并结合相应的热力学原理便可得出当Li嵌入AlSb时的电压—比容量曲线图,由此进一步确认了锂在嵌入AlSb的结构时,首先是占据AlSb中的间隙位置,然后随着Li嵌入量的增加,可以逐步取代AlSb中的Al位置从而形成Li3Sb相。通过分析Li嵌入AlSb前后的能带结构及态密度图可以发现,AlSb的导电性能首先随Li嵌入量的增加而增加,当Li占据AlSb全部间隙位置后达到峰值,当Li进一步替代Al时导电性能随之降低。     

锂钛氧嵌锂负极材料的研究进展

目前锂离子电池主要受制于安全性能、大功率性能和制造成本,新型高性能锂钛氧基负极材料有望解决这些问题,在动力型和储能型锂离子电池中获得应用。本文对Li4Ti5O12、Li Ti2O4、Li2Ti3O7、Li2Ti6O13等系列锂钛氧嵌锂化合物的晶体结构、电化学性能、制备方法、化学改性、应用研究等方面的重要成果进行了较全面的阐述,并指出了未来研究发展方向。     

锂离子二次电池正极材料ε-VOPO_4纳米片的制备与表征（英文）

通过水热法合成钒系磷酸盐单斜系VPO_4·H_2O,通过氧化作用得到ε-VOPO_4纳米片。ε-VOPO_4纳米片在嵌锂两个过程中与超过1 mol的锂原子发生反应。对制备的ε-VOPO_4纳米片进行XRD测试,得到晶胞参数为α=7.2588(4)?;b=6.8633(2)?;c=7.2667(4)?。结果表明,制备的ε-VOPO_4纳米片厚度为200 nm且结晶度完美。电化学性能表征结果表明,制备的单斜系ε-VOPO4纳米片在高电流密度下表现出优越的电化学性能,在电流密度为0.09 m A/cm~2情况下的初始放电容量为230.3 m A·h/g。初始放电后,在电流密度为0.6 mA/cm~2下经过1000次循环后其容量保持率为73.6%(放电窗口为2.0~4.3 V)。     

Influence of Helium on Microstructure and Electrochemical Properties of LiFePO4 Thin Films Electrodes

提出利用氦渗透法优化LiFePO4材料的结晶生长过程,达到提高材料电化学性能的目的。采用磁控溅射法制备含氦LiFePO4薄膜电极,利用扫描电镜观察样品的微观形貌,发现样品表面与截面皆呈现多孔结构。用X射线衍射仪分析含氦LiFePO4薄膜电极的晶体结构。结果表明,氦渗入薄膜后显著增强了材料在29.81o的衍射峰强度,而此处正对应了锂离子在LiFePO4材料中的扩散路径（[010] 方向）。这表明含氦LiFePO4薄膜中存在有利于材料脱锂/嵌锂的结晶择优生长取向,会导致薄膜电极电化学性能的提高。     

He对LiFePO_4薄膜电极的微观结构及电化学性能的影响（英文）

提出利用氦渗透法优化LiFePO_4材料的结晶生长过程,达到提高材料电化学性能的目的。采用磁控溅射法制备含氦LiFePO_4薄膜电极,利用扫描电镜观察样品的微观形貌,发现样品表面与截面皆呈现多孔结构。用X射线衍射仪分析含氦LiFePO_4薄膜电极的晶体结构。结果表明,氦渗入薄膜后显著增强了材料在29.81°的衍射峰强度,而此处正对应了锂离子在LiFePO_4材料中的扩散路径([010]方向)。这表明含氦LiFePO_4薄膜中存在有利于材料脱锂/嵌锂的结晶择优生长取向,会导致薄膜电极电化学性能的提高。     

LiTFSi/KTf熔盐电解质中锂在铝电极上的电化学行为(英文)

采用循环伏安、计时电位和计时电流等电化学测试技术考察LiTFSI/KTf熔盐电解质中锂在铝电极上的电化学行为。结果表明:在该熔盐中,锂在铝电极上的电化学还原过程伴随着锂铝合金的成核过程,锂在铝电极上的嵌入过程平缓、稳定。恒电流充放电循环实验发现,首次循环的库仑效率很低,这主要归结于Li-Al合金对锂元素的持留能力。通过XRD和SEM表征了充放电前后铝电极的物相组成和表面形貌。计时电流实验发现,锂原子嵌入铝电极中形成α-Li-Al合金的过程受锂在铝基体内的扩散步骤控制,且该扩散系数为1.8×10-10cm2/s。     

CRYSTAL STRUCTURE OF γ-Li_xFe_2O_3 WITH ELECTROCHEMICAL INSERTION OF Li

Crystal structure of γ-Li_xFe_2O_3,inserted Li electrochemically,was studied by Moss-bauer spectroscopy together with X-ray diffraction,XPS and electrochemical method,Onthe insertion of Li at low current density,the crystal structure is keeping original spinel;while at higher current density or by thermal activation,owing to violent movement ofLi~+ ions,part of crystal structure transforms into rock type similar to face-centeredcubic structure of ferrous oxide.The transition channels during insertion of Li~+ ions andlimitation of Li~+ ions inserted were discussed.     

纳米Co-Sn合金负极材料的制备和电化学性能

用水热法于150oC合成了CoSn2纳米合金负极材料。水热反应前还原剂NaBH4的加入速度和水热反应后的热处理均会影响产物的相组成和CoSn2合金组分的颗粒大小,从而影响电极的电化学性能。较大的CoSn2合金颗粒有利于降低电极的首次不可逆容量损失和提高循环稳定性。电极的循环性能还与循环电流密度有关,较小的初始电流密度能够充分激活活性颗粒的嵌锂通道,并在颗粒表面形成较好的固体电解质膜(SEI膜),有利于改善电极的循环性能。     

球形锂离子筛的制备及其吸附性能

采用了悬浮聚合造粒法,以聚苯乙烯和Li_(1.6)Mn_(1.6)O_4粉体为原料制备球形锂离子筛前驱体,经0.5mol/L的HCl解析脱锂,得到球形锂离子筛。并利用X射线衍射、扫描电子显微镜、原子吸收分光光度计等测试手段对样品的晶体结构、形貌、吸附性能等进行表征。吸附-解析实验结果表明,球形离子筛前驱体在HCl中处理2 h后解析基本完成。球形锂离子筛对Li~+的吸附速率比较快,在含锂溶液中吸附3 h基本达到平衡。升高温度有利于离子筛对Li~+的吸附,在pH 12.57、温度70℃下,离子筛的平衡吸附量为24 mg/g。吸附过程符合Langmuir吸附等温方程和动力学二级模型,是单分子层化学吸附。球形锂离子筛对盐湖卤水中的锂具有良好的吸附和选择性以及良好的循环吸附性能,在卤水中经过10次循环吸附后,吸附量仍有9.2 mg/g,Mn的总溶损率只有1.92%。     

锂离子二次电池正极材料晶体结构与电化学性能

对比分析了锂离子电池的正极材料锂钻氧系、锂锰氧系、锂镍氧系材料以及目前颇具潜力的正极替代材料：含铁的聚阴离子化合物和高分子聚合物的微观晶体结构特征，讨论了由于材料晶体结构的差异产生的不同电化学性能提出了锂离子二次电池正极材料在结构上所必须具备的特征。