快离子导体La_(0.8)Sr_(0.2)MnO_3包覆LiMn_2O_4正极材料的结构和电化学性能

为进一步提高动力电池正极材料锰酸锂(LiMn_2O_4)的循环稳定性,通过溶胶-凝胶法用快离子导体La_(0.8)Sr_(0.2)MnO_3作为包覆材料对LiMn_2O_4进行表面修饰,探讨了不同包覆量对复合材料电化学性能的影响。采用X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电镜(FESEM)和透射电子显微镜(TEM)对样品的微观结构以及形貌进行表征。结果表明:La_(0.8)Sr_(0.2)MnO_3的包覆并没有改变LiMn_2O_4晶体结构及空间构型;相比纯的LiMn_2O_4样品,La_(0.8)Sr_(0.2)MnO_3包覆后的样品颗粒表面较为粗糙;涂层为薄膜状结构,均匀且完全包覆在LiMn_2O_4颗粒的表面。利用电化学测试方法测试其电化学性能,测试结果表明,当La_(0.8)Sr_(0.2)MnO_3包覆量为5%时,具有较好的电化学性能,首次放电比容量为127.4 m A·h/g(0.1 C),25℃循环400次后容量保持率为91.2%,55℃循环100次后容量保持率为91.1%;与未经表面修饰的样品相比,其首次放电比容量为119.1 m A·h/g(0.1 C),400次的容量保持率为61.9%,100次容量保持率为77.9%,La_(0.8)Sr_(0.2)MnO_3包覆后的样品的电化学性能尤其是循环性能得到明显的提高。     

La0.65Sr0.35MnO3@LiMn2O4正极材料在聚合物锂电池中的应用

通过以乙酸镧、乙酸锶和乙酸锰制备的锰酸锶镧(La_(0.65)Sr_(0.35)MnO_3)和尖晶石型锰酸锂(LiMn_2O_4)正极材料作为原料,采用溶胶-凝胶法制备了质量分数分别为0.5%、1.0%和2.0%的锰酸锶镧表面包覆的LiMn_2O_4正极材料。采用X-射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、充放电循环测试等对包覆材料的结构、形貌和电化学性能进行表征,研究不同包覆比例对材料的微观结构、形貌及在502030型电池中电的化学性能。通过XRD和SEM分析可知,包覆锰酸锶镧对锰酸锂的结构并没有改变,当包覆比例为1.0%时,包覆材料分布均匀。对材料进行电化学性能测试发现,纯相LiMn_2O_4首次放电比容量为94.5mAh/g,循环500周后容量保持率为57.78%;包覆比例为1.0%的LiMn_2O_4首次放电比容量为106.2mAh/g,循环500周后容量保持率为64.22%,首次放电比容量增加了12.4%,容量保持率提高了6.44%。结果表明,经过包覆后材料的电化学性能得到了明显提高。     

MnO_2包覆尖晶石型LiMn_2O_4的改性研究

使用MnO_2对尖晶石型LiMn_2O_4材料进行了包覆改性研究,以简单的工艺流程合成了MnO_2包覆的LiMn_2O_4材料,具有一定的商业价值,此外对合成的材料进行了XRD、SEM以及电化学性能测试,结果表明MnO_2的包覆能够很好地抑制尖晶石型LiMn_2O_4材料在充放电过程中由于因Mn溶解所造成的容量衰减问题,同时高温下(55℃)在50个循环后,其容量保持率达到了94.2%,循环性能优异,此外对其进行了EIS测试,结果显示MnO_2的包覆能够有效地降低材料的电荷转移阻抗.     

磷酸铝纳米包覆对三元材料性能的影响

为提高三元正极材料的性能,采用纳米AlPO4包覆。并用X射线衍射(XRD),扫描电镜(SEM),透射电镜(TEM)和恒流充放电对包覆和未包覆的材料进行结构表征与性能测试分析。结果表明,AlPO4包覆并没有改变电极材料的晶体结构,仅在电极材料表面形成均匀的包覆层,厚度约为4nm。包覆后的电极材料在3～4.5V的充放电电压范围内,循环性能明显优于未包覆的材料,并且包覆量越高,材料的性能越好。但是包覆量太高会影响其初始容量,研究表明,0.2%的包覆浓度能够提高材料的电化学性能。     

二次烧结气氛对La0.7Sr0.3MnO3氧还原催化活性的影响

采用溶胶-凝胶法结合二次高温烧结技术,制备了锰系钙钛矿催化剂。利用XRD和EDS对催化剂的物相与元素组成进行了分析,并利用电化学分析方法研究了催化剂的氧还原催化性能。XRD与EDS结果表明,N_2气氛二次烧结不改变La_(0.7)Sr_(0.3)MnO_3物相组成,但NH3气氛二次烧结会造成La_(0.7)Sr_(0.3)MnO_3分解。电化学结果表明,N_2气氛二次烧结催化剂的氧还原催化活性高于NH3气氛二次烧结催化剂,其氧还原起始电势与极限电流分别为0.028V(vs.Hg/HgO)和2.181mA·cm~(-2)(2 000r/min)。     

固体氧化物燃料电池阴极材料La_(0.7)Sr_(0.3)FexCo_(1-x)Me_(0.1)O_(3-δ)的制备与性能

采用溶胶-凝胶法制备La_(0.7)Sr_(0.3)FexCo_(1-x)Me_(0.1)O_(3-δ)(x=0.8、0.7,Me=Cu、Ni、Mn)系列阴极材料,通过热重-差热分析(TG-DTA)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、直流四探针法对材料的结构与性能进行研究。XRD研究结果表明,不同成分的干凝胶在1000℃煅烧时,全部形成钙钛矿相,并且不同成分的阴极材料与电解质SDC在煅烧的过程中未发生反应,具有良好的化学稳定性。采用直流四电极法测试了阴极材料La_(0.7)Sr_(0.3)FexCo_(1-x)Me_(0.1)O_(3-δ)系列的电导率,结果表明,在测试温度400～800℃条件下,阴极材料La_(0.7)Sr_(0.3)FexCo_(1-x)Me_(0.1)O_(3-δ)系列具有较高的电导率,其中La_(0.7)Sr_(0.3)FexCo_(1-x)Me_(0.1)O_(3-δ)样品具有最高的电导率,在800℃时电导率达到了691.71S/cm。     

纳米磷酸铁包覆锂离子电池正极材料LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2的制备及其电化学性能

为改善LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2正极材料的电化学性能,采用自制的磷酸铁纳米悬浮液,通过共沉淀法在LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2正极材料表面包覆纳米磷酸铁。应用XRD,TG-DTA,TEM等手段表征制备的磷酸铁的结构,形貌和液相状态;通过XRD,SEM,EDS,TEM,ICP,恒流充放电、循环伏安、交流阻抗表征制备的包覆材料的结构、形貌及电化学性能。研究烧结温度和包覆量对LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2正极材料电化学性能的影响。结果表明,热处理温度为400℃,2%(质量分数,下同)磷酸铁包覆能显著地改善LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2正极材料的循环性能和倍率性能。循环伏安和交流阻抗结果显示,包覆磷酸铁后改善了LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2正极材料的可逆性和动力学性能。ICP测试结果表明,磷酸铁包覆层能够有效地降低电解液对正极材料的溶解与侵蚀,稳定其层状结构,从而提高正极材料的电化学性能。     

水热结合两步烧结合成锰酸锂及Fe、F复合掺杂对其电化学性能影响研究

采用水热法合成由细长棒状结构组成的刺球形二氧化锰(MnO_2)。然后以MnO_2为前驱体,采用两步烧结方式合成球形形貌的锰酸锂(LiMn_2O_4)和锰酸铁氟锂(LiFe_(0.06)Mn_(1.94)O_(3.88)F_(0.12)),通过扫描电镜(SEM)对MnO_2进行了形貌分析,通过SEM、X射线衍射分析(XRD)、循环伏安测试(CV)和充放电测试对LiMn_2O_4和LiFe_(0.06)Mn_(1.94)O_(3.88)F_(0.12)进行了表征。结果表明铁(Fe)、氟(F)复合掺杂的LiFe_(0.06)Mn_(1.94)O_(3.88)F_(0.12)材料具备规整的形貌、更稳定的晶体结构、良好的循环性能和倍率性能。在0.2C时,LiFe_(0.06)Mn_(1.94)O_(3.88)F_(0.12)材料的首次放电比容量为131.8mAh/g,电化学性能较好,而LiMn_2O_4仅为124.6mAh/g。在0.5C倍率下,LiFe_(0.06)Mn_(1.94)O_(3.88)F_(0.12)的首次放电比容量为121.6mAh/g,而LiMn_2O_4仅为117.7mAh/g,循环80次后,容量保持率分别为83.06%和77.57%。     

不同方法制备的Al_2O_3包覆LiMn_2O_4正极材料的电化学性能

为了探索制备方法对锰酸锂(LiMn_2O_4)正极材料电化学性能的影响,以硝酸铝[Al(NO_3)_3·9H_2O]和锰酸锂为原料,分别通过溶胶-凝胶法、水热法和微乳液法制备了Al_2O_3包覆LiMn_2O_4正极材料。采用X射线衍射仪(XRD)和场发射扫描电镜(SEM)对试样的表面形貌进行了表征,采用充放电和循环寿命测试等方法研究了试样的电化学性能。结果表明:少量的Al_2O_3包覆对LiMn_2O_4材料的晶体结构并没有影响;溶胶-凝胶法制备的Al_2O_3涂层为无序二维纳米状的网络结构,水热法为纳米片状,微乳液法为棉花絮状,且不能完全包覆;包覆后的试样首次放电比容量都有所下降,但其具有较好的循环性能,其中,以溶胶-凝胶法制备的试样在25℃、1 C条件下循环450周,容量保持率为86.53%;55℃,1 C循环200周的容量保持率为85.46%;而纯相LiMn_2O_4在25,55℃条件下的容量保持率仅分别为57.84%,52.88%。     

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。     

TiO_2包覆LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2的结构和电化学性能研究

为了提高材料LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2在锂离子电池中的充放电循环性能,采用钛酸丁酯为原料对其进行TiO_2包覆。用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和恒流充放电测试研究包覆材料的结构和电化学性能。结果表明:TiO_2仅在表面形成包覆层,并未改变材料的结构。当TiO_2包覆量小于3%(wt,质量分数,下同)时,包覆效果不明显,而当包覆量大于3%时,材料的循环性能会有大幅提高,特别是在4.4V以上充放电时,材料有较高容量的同时,循环性能也较为稳定。因此包覆TiO_2能提高高倍率性能、高温稳定性和循环性能。     

LiMn_2O_4的制备及其电化学性能研究

通过一种全新的固相法合成尖晶石LiMn_2O_4,先制得Mn_3O_4,再由制得的Mn_3O_4和LiCO_3合成LiMn_2O_4正极材料。对由此方法得到的尖晶石LiMn_2O_4的结构和电化学性能进行了研究。通过X射线衍射仪(XRD)和电子扫描电镜(SEM)分析表明,所制材料为纯相尖晶石LiMn_2O_4,颗粒均匀,无杂质相;通过电化学性能测试表明,该尖晶石LiMn_2O_4具有良好的电化学性能:首次充放电比容量为120.7mAh/g(0.5C,3.5~4.3V),经过100次充放电循环后,放电比容量为118mAh/g,容量保持率为97.8%。     

[Li,La]TiO_3包覆锂离子电池用正极材料LiMn_2O_4的电化学性能研究

采用溶胶-凝胶法在锰酸锂(LiMn_2O_4)正极材料表面包覆一层[Li,La]TiO_3(LLTO),通过XRD、SEM、EDS等对LLTO包覆LiMn_2O_4材料的晶体结构、形貌及组成元素进行表征分析,并对其电化学性能进行了研究。结果表明:改性后的尖晶石LiMn_2O_4无杂相出现,循环性能稳定;在1C电流倍率条件下循环200次后,1.5%LLTO包覆的LiMn_2O_4材料在所有改性样品中循环性能最佳,其比容量为106.1mAh/g,高于空白LiMn_2O_4的92.7mAh/g,容量保持率高达90.8%,高于空白LiMn_2O_4的74.1%。     

多孔球状LiMn_2O_4的制备及其电化学性能研究

采用温和的制备方法成功制备出多孔球状LiMn_2O_4,首先制得MnCO_3和MnO_2混合微球前驱体,随后将前驱体与LiNO3混合均匀合成多孔球状LiMn_2O_4。通过X射线衍射仪和扫描电镜分析表明:所制得材料为纯相尖晶石LiMn_2O_4、无杂质相且所制备LiMn_2O_4呈现出多孔的球状结构形貌;电化学性能测试表明:该多孔球状LiMn_2O_4具有优异的电化学性能,多孔球状LiMn_2O_4的首次充放电比容量为118.9mAh/g(0.5C,3.5~4.3V),经过100次充放电循环后,放电比容量为108.6mAh/g,容量保持率为91.3%;在5C的倍率下多孔球状LiMn_2O_4的放电容量可达70mAh/g。     

Sr_(1-x)La_xCo_(0.3)Ti_(0.3)Fe_(11.4)O_(19)铁氧体微波吸收特性的研究

采用溶胶-凝胶工艺制备了Sr_(1-x)La_xCo_(0.3)Ti_(0.3)Fe_(11.4)O_(19)铁氧体,利用XRD和微波网络矢量分析仪对其相成分和吸收特性进行研究,实验发现:适量的掺杂稀土镧时能够增大吸收频带宽度,改善吸收性能;当x=0.3时,最大吸收可达42.37dB,10dB带宽达2.90GHz,20dB带宽达2.33GHz,这非常有利于作为高频吸波材料。通过对Sr_(0.7)La_(0.3)Co_(0.3)Ti_(0.3)Fe_(11.4)O_(19)铁氧体烧结温度的分析,发现在800℃烧结,晶粒只有40nm左右,吸收性能最好。     

Fe_2O_3/ZnFe_2O_4/C复合材料的制备及其电化学性能

本文以葡萄糖作为碳源,采用溶剂热法进行原位碳包覆合成了Fe_2O_3/ZnFe_2O_4/C材料,研究了材料的结构及电化学性能。采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、循环伏安扫描(CV)和恒流充放电技术对材料结构及电化学性能进行了表征。结果表明,采用此法合成的Fe_2O_3/ZnFe_2O_4/C复合材料呈现多孔结构,粒径约为250nm,经历40次循环后材料的可逆容量依然能保持在645.7mAh/g,较未包覆碳材料的电极提高了19.0%,其可逆容量和循环稳定性能得到了显著提升。     

煅烧温度对La_(0.6)Sr_(0.4)MnO_3晶体结构及电磁性能的影响

采用传统固相反应法在不同烧结温度下制备了La_(0.6)Sr_(0.4)MnO_3样品,通过X射线衍射仪(XRD)和扫描电镜显微镜(SEM)对样品进行了物相结构和微观组织分析,比较了不同烧结温度下样品的烧结性、介电性和铁磁性能。研究结果表明,当烧结温度从1100℃增加到1200℃时,La_(0.6)Sr_(0.4)MnO_3样品的介电损耗呈降低趋势,介电常数数值呈增加趋势,并在测量频率范围内显示负值。随着烧结温度的增加,La_(0.6)Sr_(0.4)MnO_3样品的铁磁性呈现先上升后下降的趋势。当烧结温度为1150℃时,其饱和磁化强度达到最大,为37.80A·m~2·kg~(-1)。说明可以通过改变煅烧温度来有效调节晶粒尺寸,从而改进La_(0.6)Sr_(0.4)MnO_3样品的介电性能和铁磁性能。     

镁掺杂对正极材料尖晶石LiMn_2O_4电化学性能的影响

为了抑制Jahn-Teller效应导致的结构畸变对锂离子电池正极材料LiMn_2O_4结构的影响,通过溶胶-凝胶法成功制备出了尖晶石LiMn_2O_4和镁离子掺杂的LiMg_(0.1)Mn_(1.9)O_4样品。并用X射线衍射、扫描电镜、充放电测试、X射线能谱、循环伏安对样品结构、形貌和电化学性能进行研究,发现适量的镁离子掺杂未改变LiMn_2O_4的结构。在0.5C倍率下,LiMg_(0.1)Mn_(1.9)O_4样品的首次放电比容量稍有降低,但循环100次后,容量保持率高达93.8%,远高于未掺杂镁样品的容量保持率(75.8%);在5C倍率下,LiMg_(0.1)Mn_(1.9)O_4的放电比容量高达91mAh/g,而未掺杂的样品仅为72.9mAh/g。结果表明:镁离子掺杂可以有效抑制Jahn-Teller畸变,改善LiMn_2O_4的电化学性能。     

铝、氟复合掺杂对锂离子电池正极材料锰酸锂电化学性能影响

通过固相反应,以四氧化三锰(Mn_3O_4)中间体为锰源制备出锰酸锂(LiMn_2O_4)和氟、铝共掺杂的锰酸锂(LiMn_(1.9)Al_(0.1)O_(3.9)F_(0.1))锂离子电池正极材料。以XRD、SEM、充放电测试和循环伏安(CV)测试对其结构、形貌以及电化学性能进行了研究。结果表明,适量的铝(Al)、氟(F)掺杂未改变LiMn_2O_4的尖晶石结构。在0.2C倍率下,样品LiMn_2O_4和LiMn_(1.9)Al_(0.1)O_(3.9)F_(0.1)的首次放电比容量分别为120.1mAh/g和123.0mAh/g,循环100次后,容量保持率分别为75.27%和87.40%,样品LiMn_(1.9)Al_(0.1)O_(3.9)F_(0.1)表现出更好的循环稳定性。在5C倍率下,LiMn_(1.9)Al_(0.1)O_(3.9)F_(0.1)的放电比容量为90.0mAh/g,而LiMn_2O_4的放电比容量仅为71.4mAh/g。结果表明,铝(Al)、氟(F)共同掺杂在抑制Jahn-Teller畸变的基础上,进一步提高了LiMn_2O_4的放电比容量,明显改善了材料的循环稳定性和倍率性能。     

锰酸锂的制备、表征及甲醛降解性能研究

目的:在不同水热温度下制备锰酸锂，对其结构进行详尽表征，并对其低浓度甲醛降解性能进行探索。方法:采用抗坏血酸、LiOH、KMnO_4为原料合成了锰酸锂，并通过X射线衍射(XRD)、氮气吸脱附、X射线光电子能谱(XPS)、透射电子显微镜(TEM)等对材料进行表征；并将四种催化剂应用于低浓度甲醛降解测试。结果:随水热温度从150℃升到230℃,锰酸锂的结晶性提高；LiMn_2O_4-210比表面积最大且表面氧与氧缺陷占比最高；TEM结果表明LiMn_2O_4-150为无定型结构，LiMn_2O_4-170与LiMn_2O_4-190结晶度较差，LiMn_2O_4-210和LiMn_2O_4-230的产物为八面体结构。结论:LiMn_2O_4-210具有最高的甲醛降解率，10 h内的甲醛降解率可达97%。