碳包覆空心Fe3O4纳米粒子作为锂离子电池负极材料的电化学性能研究

以二茂铁为铁源,石油渣油为碳源,通过加压热解和空气氧化制备了碳包覆空心Fe3O4纳米粒子。采用X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)以及高倍透射电镜(HRTEM)等测试方法对样品的形貌和结构进行表征。采用恒流充放电和交流阻抗方法测试碳包覆空心Fe3O4纳米粒子作为锂离子电池负极材料的电化学性能。在电流密度为0.2mA/cm2时,首次放电比容量高达1294.7mAh/g,30次循环之后其放电比容量为392.1mAh/g;电流密度为1mA/cm2时,首次放电比容量为216.3mAh/g,30次循环之后其放电比容量为113mAh/g。     

表面活性剂对纳米SnO2负极材料形貌结构及电化学性能的影响

为了提高SnO_2负极材料的电化学性能,本文以锡酸钠为原料、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、尿素、十二烷基硫酸钠(SDS)分别作为表面活性剂,采用水热法制备了具有纳米结构的SnO_2负极材料.利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、电化学测试仪测试了材料的形貌、结构和电化学性质.结果表明,使用不同表面活性剂,可获得不同形貌的纳米结构,并且对材料的电化学性能有较大的影响.当尿素作表面活性剂时,获得了分散较好的球形材料,在0.01~3.0 V,以200 mA/g进行充放电测试,首次放电容量2 256.6 mAh/g,经过50次循环后,放电容量保持在440 mAh/g,表现了较好的循环性能.     

富锂锰基正极材料Li1.2Ni0.13Co0.13Mn0.54O2的Zn2+掺杂改性

采用高温固相合成法制备富锂锰基正极材料Li_(1.2)Ni_(0.13)Co_(0.13)Mn_(0.54-x)Zn_xO_2(x=0,0.03,0.06,0.10),Zn~(2+)掺杂对Li_(1.2)Ni_(0.13)Co_(0.13)Mn_(0.54)O_2的表面特性和电化学性能都有影响。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、拉曼光谱分析、充放电测试、倍率特性测试、循环性能测试,分析了该合成材料的晶体结构、形貌特征、微观结构和电化学性能。富锂锰基正极材料为a-NaFeO_2层状结构,R-3m空间群,结晶度高,结构稳定性好,其中Li_(1.2)Ni_(0.13)Co_(0.13)Mn_(0.48)Zn_(0.06)O_2的电化学性能较好。掺杂Zn~(2+)可以提高富锂锰基正极材料的充放电比容量、倍率性能、循环性能等电化学性能。     

不同沉淀剂对所制备的LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2正极材料性能影响的研究

采用共沉淀-高温固相烧结法,控制合成条件,以不同的沉淀剂(Na2CO3、NaOH)制备出正极材料。通过XRD、SEM及电池测试系统对不同沉淀剂制备的正极材料进行结构、形貌和电化学性能的表征,对比两者存在的优缺点。研究结果表明,以NaOH为沉淀剂制备的正极材料有更好的层状结构,形貌也更好,充放电性能和倍率性能也较好。其首次放电比容量达到了187.9mAh/g,最高可达196.2mAh/g,50次充放电循环后,容量保持率为81.6%;以Na2CO3为沉淀剂制备的正极材料的放电比容量较低,但容量保持率较高,为85.3%。     

共沉淀法制备锂离子正极材料LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2

采用化学共沉淀法,以硫酸盐为原料,氨水为络合剂,NaOH为沉淀剂,制备得到颗粒均匀的镍钴锰氢氧化物Ni_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)(OH)_2前驱体,通过跟Li_2CO_3混合烧结后得到类球形的LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2。采用热重分析(TG)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)对样品的结构、形貌、粒径分布进行表征,并利用恒流充放电测试对材料的电化学性能进行了分析。结果表明,在pH值=11.5的条件下制备得到的前驱体,与Li2CO3混合后,900℃下烧结后的正极材料,球形形貌规整,具有层状结构和优异的电化学性能,首次放电比容量达159mAh/g,60次充放电循环后放电比容量为147.1mAh/g,容量保持率为92%。可见所制备的LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2材料具有高放电比容量、良好的循环性能和结构稳定性。     

固相法合成LiNi_(0.8)Co_(0.15)Al_(0.05)O_2正极材料及其电化学性能研究

以碳酸锂(Li_2CO_3)、三氧化二镍(Ni_2O_3)、三氧化二钴(Co_2O_3)及纳米级氧化铝(Al_2O_3)为原料,采用固相法合成LiNi_(0.8)Co_(0.15)Al_(0.05)O_2(NCA)三元正极材料,通过X射线衍射和扫描电镜对正极材料的物相结构、颗粒大小及形貌进行分析与表征。结果表明:在800℃下煅烧18h的正极材料具有最好的结晶度,粒径在200~400nm之间,粒度分布均匀,没有其他杂质存在。NCA三元正极材料的电化学性能测试表明:充放电过程中Li~+脱出/嵌入较为容易,循环性能和稳定性良好,首次充电容量为145.8mAh/g,放电容量为142.2mAh/g,电化学性能较好。     

片状介孔Co3O4的制备及其储锂性能

采用水热法,将硝酸钴和尿素的混合溶液经160℃的水热反应制备前驱体,再经350℃煅烧,制得了Co3O4材料。通过X射线衍射分析(XRD)和扫描电子显微分析(SEM)对材料进行了微观组织和结构表征,结果表明该材料具有薄片状形貌,且薄片具有介孔结构,由纳米颗粒组装而成。将该片状介孔Co3O4材料用于锂离子电池负极,并进行了恒流充放电及循环伏安等电化学性能测试,得出该材料的首次放电和充电容量分别为1020mAh/g和730mAh/g,循环40周之后的充电容量为520mAh/g。     

正极材料LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2的表面包覆改性研究

采用沉淀法对镍钴猛锂正极材料(LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2)分别以氧化钇(Y_2O_3)、磷酸钇(YPO_4)、氧化铝(Al_2O_3)和磷酸铝(AlPO_4)行了表面包覆。采用X射线衍射光谱法(XRD)、扫描电子显微镜法(SEM)、电化学交流阻抗谱(EIS)及恒流充放电等方法表征了材料的结构、形貌及电化学性能。结果表明,包覆剂没有改变材料的晶体结构,可以均匀包覆在LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2材料表面,并且显著提高了材料的电化学性能。在2.5~4.5V电压范围和20mA/g电流密度下,包覆0.5%AlPO_4的材料首次放电容量为198.6mAh/g,50次循环后材料的放电容量保持到196.1mAh/g,而包覆Y_2O_3、YPO_4、Al_2O_3的材料其电化学性能均低于AlPO_4包覆材料。     

高致密球形LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2颗粒的合成及性能研究

以氨水为络合剂,NaOH为沉淀剂,通过共沉淀制备了高致密、粒度均匀的球形前驱体Ni0.8Co0.1Mn0.1(OH)2.通过焙烧该前驱体和LiOH.H2O的混合物制备出球形锂离子电池正极材料LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2.采用XRD、SEM、TEM、TGA/DSC以及恒流充放电测试对材料的结构、形貌和电化学性能进行表征.结果表明,球形前驱体是由纳米级一次颗粒团聚形成,而不是晶粒的长大,且反应时间对前驱体的形貌、粒径分布及振实密度有显著影响.750℃焙烧16 h后的正极材料,保持了完好的球形形貌,具有最佳的层状结构和电化学性能,振实密度最大(2.98 g/cm3),首次放电容量为202.4 mAh/g,倍率性能佳,在3C的放电电流下容量为174.1 mAh/g,且循环性能优良,在40次循环以后,放电容量保持率为92.3%.     

Na+掺杂对Li3V2（PO4）3/C晶体结构及性能的影响

利用一步碳热还原法制备了Li3-xNaxV2(PO4)3/C(x=0、0.01、0.02、0.03、0.05、0.08、0.10、0.15)复合正极材料,并用X射线衍射、扫描电镜、红外光谱、循环伏安法、电化学阻抗谱和恒电流充放电技术研究了掺杂对材料结构、微观形貌、充放电性能和Li+脱出嵌入过程的影响。研究表明掺杂少量Na+不影响材料Li3V2(PO4)3的基本结构,但可在Li3V2(PO4)3中形成电子缺陷,提高晶体内部原子的无序化程度,降低极化和电荷转移电阻,从而改善材料的电化学性能。与Li3V2(PO4)3/C相比,Li2.98 Na0.02 V2(PO4)3/C在倍率为15C下的第50次放电容量提高12.1mAh/g,具有较好的倍率性能和循环性能。     

温度对燃烧包覆LiMn2O4/ZnO及其电性能的影响

通过葡萄糖辅助低温燃烧制备ZnO包覆型LiMn2O4,利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、循环伏安、交流阻抗以及恒流充放电测试等手段,研究了温度对产物晶体结构、微观形貌及电化学性能的影响。XRD结果表明所有产物均为单相尖晶石型LiMn2O4结构。SEM结果表明产物的颗粒尺寸随温度的升高而增大。电化学性能测试表明400℃和500℃制备的LiMn2O4/ZnO具有相对优异的电化学性能,室温1C条件下首次放电比容量分别为119.3mAh/g、116.3mAh/g,循环100次后容量保持率分别85.6%、87.8%。尖晶石LiMn2O4电极的阻抗谱特征与温度有关,电池的电化学性能主要受电荷转移电阻(Rct)影响。     

超临界水热制备LiFePO4及煅烧碳包覆改性研究

本文以FeSO_4、H_3PO_4和LiOH为原料,采用超临界水热过程制备了亚微米级LiFePO_4颗粒.在此基础上,为了提升制备的LiFePO_4正极材料的物理和电化学性能,对其进行了后续煅烧碳包覆改性研究.同时,通过XRD、SEM、充放电测试、CV和EIS测试手段,对LiFePO_4正极材料改性前后的结构、形貌和电化学性能进行了表征.结果表明:后续固相煅烧碳包覆改性能够显著改善LiFePO_4的结晶性能,减小颗粒粒径,降低电荷传递阻抗,以及大幅度地提升放电容量和循环性能;以PVP为模板剂、蔗糖为碳源,700℃煅烧1 h得到的LiFePO_4/C颗粒粒径小、分布均一,室温0.2 C倍率的首圈放电比容量为153.1 mAh/g,1 C倍率充放电时,放电比容量可保持在144.2 mAh/g,1 C循环50次,容量保持率达到97.1%.     

不同锰源对尖晶石型锰酸锂性能影响的研究

分别以自制锰源和工业用电解二氧化锰为原料,采用固相合成法,将锰源和碳酸锂的混合物合成尖晶石型锰酸锂.通过扫描电子显微镜、X射线衍射的方法研究了不同锰源合成的尖晶石型锰酸锂之间形貌和结构的区别,通过电性能测试研究了不同锰酸锂对锂离子电池电性能的影响.结果表明：合成的锰酸锂都有良好的尖晶石型立方结构,以碳酸锰为原料的自制三...     

TiO2/C纳米复合材料的制备及其电化学性能研究

以球状钛乙醇酸盐为TiO2前驱体,葡萄糖作碳源,通过水热法制得φ(300～400)nm的TiO2/C复合纳米微球.葡萄糖的浓度对产物的形貌、结构、碳含量有重要影响,进而影响产物的电化学性能.当碳含量为7wt%时,TiO2/C纳米复合材料的晶粒大小、BET比表面积、平均孔径分别为7.1 nm、157 m2/g和5.2 nm;该材料用作锂离子电池负极材料时,在0.2C的电流密度下循环80次后的嵌锂容量为160 mAh/g,并且具有较好的倍率性能.     

TiO2和WO3复合掺杂金属陶瓷的致密化及抗高温氧化性

采用真空烧结技术制备TiO_2和WO_3复合掺杂17Ni/(NiFe_2O_4-10NiO)金属陶瓷试样,研究TiO_2和WO_3复合掺杂剂对试样物相组成、显微组织、烧结致密化和抗高温氧化性的影响。结果表明:TiO_2和WO_3复合掺杂后无新相生成,而是固溶到NiFe_2O_4晶格中,产生晶格畸变和空位,使致密度提高;TiO_2和WO_3复合掺杂有利于17Ni/(NiFe2O_4-10NiO)金属陶瓷形成更加致密的具有氧化保护性的致密层,阻碍金属Ni向外迁移,提高试样的抗高温氧化性,其中TiO_2和WO_3复合掺杂量为2%(比例为3∶1)和3%(比例为1∶3)时,试样的抗高温氧化性最好,其氧化30h后的氧化层厚度大约为80μm,比未掺杂试样降低了38.46%。     

TiO2-聚吡咯纳米复合材料的电化学制备及其在锂硫电池中的应用

采用电化学沉积的方法,以阳极氧化法制备的二氧化钛纳米管阵列为基底,制备出高度有序的TiO_2-聚吡咯(PPy)纳米阵列,再通过共热法,将单质硫颗粒负载到基底阵列中,得到S/PPy/TiO_2纳米阵列结构复合材料。扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、能谱(EDX)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)和热重分析(TGA)表征结果表明,TiO_2纳米管高度有序平行排列,管径约120nm,聚吡咯均匀沉积在纳米管壁上,复合材料中硫的质量分数约为61.9%。电化学测试结果表明,在0.1C电流密度下,S/PPy/TiO_2纳米复合材料首次循环比容量达1155mAh·g-1,100次循环后比容量为648.4mAh·g-1,库伦效率保持在96.8%。高容量下良好的循环稳定性能显示出S/TiO_2/PPy纳米阵列结构复合材料作为锂硫电池正极材料的优势。     

Synthesis and electrochemical properties of Nb-doped Li3V2(PO4)3/C cathode materials for lithium-ion batteries

Li₃V_2−xNb_x(PO₄)₃/C cathode materials were synthesized by a sol-gel method. X-ray diffraction patterns demonstrated that the appropriate addition of Nb did not destroy the lattice structure of Li₃V₂(PO₄)₃, and enlarged the unit cell volume, which could provide more space for lithium intercalation/de-intercalation. Transmission electron microscopy and energy dispersive X-ray spectroscopy analysis illustrated that Nb could not only be doped into the crystal lattice, but also form an amorphous (Nb, C, V, P and O) layer around the particles. As the cathode materials of Li-ion batteries, Li₃V_2−xNb_x(PO₄)₃/C (x ≤ 0.15) exhibited higher discharge capacity and better cycle stability than the pure one. At a discharge rate of 0.5C, the initial discharge capacity of Li₃V_1.85Nb_0.15(PO₄)₃/C was 162.4 mAh/g. The low charge-transfer resistances and large lithium ion diffusion coefficients confirmed that Li₃V_2−xNb_x(PO₄)₃/C samples possessed better electronic conductivity and lithium ion mobility. These improved electrochemical performances can be attributed to the appropriate amount of Nb doping in Li₃V₂(PO₄)₃ system by enhancing structural stability and electrical conductivity.     

Electrochemical characteristics of LiNiO2 films prepared for charge storable electrode application

In this paper, electrochemical investigation of LiNiO₂ films prepared by molten salt synthesis (MSS) method was performed to develop a storage electrode of solar cell energy. The preferred orientation constantly indicates (111), (012), (110) and (113). The microstructures confirmed the size of the LiNiO₂ particles in a narrow range of ~ 200 nm. Cyclic voltammogram (CV) profiles have broad cathodic peak at 3.7 V and three anodic peaks at 3.4, 3.1 and 1.9 V. For the charge and discharge range of 2.5-4.4 V, the discharge capacity was 159 mAh/g at first, and slowly decreased to 148 mAh/g during the 30th cycles.