碳热还原法合成正极材料Li3V2(PO4)3及其性能

采用碳热还原(CTR)法以LiOH.H2O、V2O5和NH4H2PO4为原料合成了具有NASCION结构的锂离子蓄电池正极材料磷酸钒锂Li3V2(PO4)3。系统地研究了合成温度、反应时间和原料配比等因素对样品性能的影响。结果表明以n(Li)∶n(V)∶n(P)=3.05∶2.00∶3.00投入原料在800℃下煅烧24h合成的正极材料在0.1C充、放电制度下,首次充电比容量达到137mAh/g,首次放电比容量137mAh/g,充、放电效率达100%,经过20次循环后,放电容量仍然保留110mAh/g,为初始放电容量的84%。对样品进行了X射线衍射(XRD)分析,结果表明合成的样品Li3V2(PO4)3具有单斜晶体结构。     

Mg~(2+)掺杂对sol-gel法合成锂离子电池材料Li_3V_2(PO_4)_3的影响

在磷酸钒锂材料中掺杂Mg2+,Mg2+取代锂位,其化学式可以写为(Li1-xMgx/2)3V2(PO4)3,Mg(OH)2作为镁源,按化学反应方程式中化学计量比称取LiOH.H2O,NH4H2PO4,V2O5,Mg(OH)2(x=0.01、0.05、0.1)和柠檬酸,其中柠檬酸用量为n(V)∶n(柠檬酸)=2∶2,煅烧温度为700℃,煅烧时间为8 h,合成了(Li1-xMgx/2)3V2(PO4)3正极材料。研究了Mg2+掺杂量对材料性能的影响,考察了x=0、0.01、0.05、0.1四种情况。结果显示,x=0.05时材料具有较好的充放电性能。在2.7～4.5 V电压范围内进行充放电循环测试,0.05 C充放电倍率下,其首次放电比容量为145 mAh/g,库仑效率高达90%以上,0.1 C循环20次后,放电比容量仍为131 mAh/g;0.2 C循环时,首次放电比容量为140 mAh/g左右,20次循环后仍为130 mAh/g以上;0.5 C循环20次后,放电比容量为104 mAh/g。     

Sol-gel法合成Li3V2(PO4)3及其性能研究

利用LiOH.H2O,NH4H2PO4,V2O5,H2O2和柠檬酸作为原材料,通过sol-gel(溶胶-凝胶)法合成了锂离子电池正极材料Li3V2(PO4)3。研究了预烧、不同合成温度、柠檬酸用量对产物结构、电化学性能的影响。结果表明,在预烧条件下,合成温度为700℃,柠檬酸用量为nV∶n柠檬酸=2∶2时,材料具有比较好的性能。充放电电压范围控制在2.7~4.5 V,在0.05 C倍率下,其首次放电比容量高达148mAh/g,0.1 C倍率下循环,首次放电比容量为138 mAh/g,20次循环后放电比容量为130 mAh/g。     

Li3V2(PO4)3/C复合正极材料的制备与性能

以CH3COOLi、V2O5、NH4H2PO4和碳凝胶为原料,采用溶胶-凝胶法合成了锂离子蓄电池Li3V2(PO4)3/C复合正极材料.对其前驱体和产品采用热重-差热分析(TG-DTA)、X射线衍射(XRD)以及元素分析分别进行了表征.考察了掺杂碳含量对材料充放电性能及其高倍率循环性能的影响.样品C的首次放电比容量达到128.4 mAh/g.样品B和C以0.2 C充放120次后容量几乎没有衰竭;继续以1 C充放电120次,其比容量仍基本恒定,比单一Li3V2(PO4)3材料具有更优良倍率性能和循环性能.交流阻抗测试表明碳掺杂可以形成碳包覆层,材料的电导率大幅提高,从而提高了材料的电化学性能.     

正极材料Li3(V1-xLix)2(PO4)3/C的合成及性能

通过溶胶-凝胶法结合球磨,合成Li3(V1-xLix)2(PO4) 3/C(x=0、0.01、0.02、0.03、0.04和0.05).采用XRD、SEM及充放电测试等研究了x的值对样品的影响.x＞0的样品形成了Li+掺杂及产生了具备改性作用的Li4P2O7,颗粒粒径随x的增加而减小,电化学性能较Li3V2(PO4)3(x=0)得到改善.x=0.02的样品以1C在3.0～4.3V循环,首次放电比容量为122.1 mAh/g,第50次循环的放电比容量为121.1 mAh/g,容量保持率为99.18％.     

P123辅助合成的Li3V2（PO4）3/C的电化学性能

以CH3COOLi、V2O5、H3PO4、草酸以及表面活性剂P123(EO20PO70EO20)为原料,采用液相法合成了亚微米级的Li3V2(PO4)3/C,通过XRD、SEM和电化学性能分析,研究了煅烧温度对产物的影响。用P123辅助合成的Li3V2(PO4)3/C粒径减小,电化学性能提高。在850℃下煅烧合成的Li3V2(PO4)3/C,晶体生长完善,可逆性最好,电荷转移阻抗最小。在3.0~4.3 V循环,0.1C首次放电比容量为128.7 mAh/g,5.0C放电比容量为104.3 mAh/g,容量保持率为81%。     

Co2+掺杂对磷酸钒锂电化学性能的影响

用XRD、透射电镜(TME)和电化学性能测试,研究了Co2+掺杂对正极材料磷酸钒锂[Li3V2(PO4)3]的影响。掺杂适量的Co2+不会改变Li3V2(PO4)3的单斜晶系结构,可稳定材料结构,改善高倍率充放电性能。在室温下、3.0～4.3 V充放电,Li3(Co0.03V0.97)2(PO4)3以0.1C放电的首次放电比容量为116.8 mAh/g,电流从0.1C增加到1.0C循环80次后,容量衰减率为16.5%;Li3V2(PO4)3的首次放电比容量为128.8mAh/g,80次循环后,容量衰减率为34.8%。循环伏安和交流阻抗测试表明:Li3(Co0.03V0.97)2(PO4)3的可逆性优于Li3V2(PO4)3。     

正极材料Li3V2(PO4)3的制备及性能

采用碳热还原法制备了Li3V2(PO4)3锂离子电池正极材料,通过XRD、循环伏安和充放电测试对样品的性能进行了研究.结果表明:所合成的Li3V2(PO4)3样品属于单斜晶系;样品(850℃,16 h)以0.2 C倍率充放电,首次充放电容量分别是129 mAh/g和121 mAh/g;循环30次后,放电容量为104 mAh/g.     

微波法合成正极材料Li3V2(PO4)3

用微波法合成了锂离子电池正极材料Li3V2(PO4)3。XRD、充放电和循环伏安测试表明:在900℃下恒温11 min,合成的样品结晶度好、无杂相,0.2C时,使用该材料的电池首次循环的充、放电容量分别为177.1 mAh/g和145.7 mAh/g,循环50次后,放电容量为98 mAh/g。当充电到4.9 V时,Li3V2(PO4)3存在4个充电平台,且有较高的放电平台。     

Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)1-2xMgxAlxO2的合成与电化学性能

采用溶胶-凝胶法在900℃于空气中煅烧合成了层状复合掺杂型正极材料Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)1-2xMgxAlxO2(x=0,0.01,0.02,0.05).通过X-射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和电化学测试等研究了掺杂元素对Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)O2的结构和电化学性能的影响.结果表明,适量Mg、Al掺入Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)O2后降低了材料的阳离子混排程度,且晶胞参数随着掺杂量的增加而增加.合成材料颗粒分布比较均匀,平均粒径约为0.5 μm.在充放电倍率为0.1 C和电压范围为3.0～4.3 V的条件下,与未掺杂样品相比,Mg-Al复合掺杂的样品具有更好的电化学性能和容量保持率.当x=0.02时,复合掺杂样品的首次放电容量和库仑效率分别为153 mAh/g和93.0%,20个循环后容量保持率达93.4%.因此Mg-Al复合掺杂锂离子电池正极材料Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)1-2xMgxAlxO2是很有前景的.     

High piezoelectric activity in lead-free BaTiO3-BaZrO3-CaTiO3 ceramics with near polymorphic phase boundary

Abstract

Lead-free 0.88BaTiO₃–(0.12-x)BaZrO₃–xCaTiO₃ (BT-BZ-xCT) ceramics were fabricated via solid state reaction. The effect of CaTiO₃ content on crystal structure, phase transition, and electrical properties was investigated systematically. The crystal structure and phase transition of ceramics were characterized by X-ray diffraction (XRD), Raman spectra and dielectric measurement. Results show that ceramic in the composition, x?=?0.02, exhibits a rhombohedral structure. Ceramics with increasing CT content transformed from a rhombohedral to orthorhombic structure in the composition, x?=?0.04, and eventually became a tetragonal structure at the composition, x?≥?0.08. The polymorphic phase boundary (PPB) was observed at the composition, x?=?0.06, with coexistence of orthorhombic and tetragonal phases showing at almost room temperature. This PPB composition exhibited a high piezoelectric response (d₃₃*) of 1,150?pm/V at 10?kV/cm as an electric field was applied. These results indicate that the materials studied have potential as candidates for lead-free piezoelectric ceramics.     

LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的蔗糖改性研究

首次采用一种固相自引发基团置换反应法制备了蔗糖改性的LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2材料.采用X射线衍射(XRD)、场发射扫描电镜(SEM)技术对产物的结构和形貌进行了表征,同时对其电化学性能进行了检测.结果表明,在前驱体中加入少量的蔗糖可以有效改善LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2材料的微观结构和电化学性能.在3～4.3 V的充放电电压区间内.添加质量分数3%蔗糖所制备的LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2材料显示出最高的初始放电比容量0.1 C达到183 mAh/g.     

正极材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的研究进展

介绍了LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的晶体结构和作为锂离子电池正极材料的电化学反应特征,总结了合成条件和制备方法对其物理性能和电化学性能的影响,以及不同掺杂元素(B,F,Mg,Fe,Al,Si等)对其的改性作用.     

前驱体制备条件对LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的影响

采用共沉淀法制备前驱体Ni1/3Co1/3Mn1/3(OH)2,考察了pH值、温度和搅拌速度等对锂离子电池正极材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的影响.采用电化学性能测试、能谱分析、XRD和SEM等方法对LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2进行了分析.制备前驱体的最佳工艺条件为pH值12.5,温度50℃,搅拌速度1000r/min.此条件制得的前驱体粒度均匀、大小适中,为非晶态,n(Ni):n(Co):n(Mn)=1.00:1.03:1.01.制备的正极材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的首次放电比容量为158.4mAh/g,0.1C循环10次后的放电比容量为151.7mAh/g,容量损失率为4.2%,具有较好的循环性能.     

LixNi1/3Co1/3Mn1/3O2中主体及杂质的测定

采用空气-乙炔火焰原子吸收光谱标准加入法对锂离子蓄电池正极材料LixNi1/3Co1/3Mn1/3O2中主体及杂质进行测定.对样品测定过程中的影响因素进行了综合考虑.解决了基体干扰、共存离子干扰、电离干扰、背景吸收干扰等一系列问题.拟定了各元素的最佳测试条件;并进行了方法的精密度与回收率实验.结果表明:该分析方法可用于实际样品分析.能同时简单、快捷、准确、环保地测定常量主体与微量杂质.     

合成方法对LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2性能的影响

采用高温固相法、溶胶-凝胶法和碳酸盐共沉淀法分别制备了锂离子电池层状正极材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2.采用XRD、SEM、粒径分布和充放电实验,对产物的结构和性能进行了分析.结果表明,合成方法和工艺条件的不同导致了样品晶相结构、表现形貌、粒径分布及电化学性能上的差异.碳酸盐共沉淀法制备的LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2样品的电化学性能较好,在2.5～4.6V、0.1C倍率下,首次放电比容量为190.29mAh/g,显示了较好的循环稳定性.     

CaTiO3-NdAlO3系微波介质陶瓷的研究进展

综述了具有中等介电常数的CaTiO3-NdAlO3微波介质陶瓷在晶体结构、制备及反应过程、介电性能等方面的研究进展,总结了该体系微波介质陶瓷研究中存在的问题及其发展趋势。     

CaTiO3-NdAlO3系微波介质陶瓷的研究进展

综述了具有中等介电常数的CaTiO3-NdAlO3微波介质陶瓷在晶体结构、制备及反应过程、介电性能等方面的研究进展,总结了该体系微波介质陶瓷研究中存在的问题及其发展趋势。     

LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的制备及电化学性能

首次采用流变相反应法合成了锂镍钴锰复合氧化物LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2.考察了Li/(Ni+Co+Mn)比值、焙烧温度和焙烧时间对其电化学性能的影响.在此基础上成功的合成了LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2样品,X射线试验结果发现,预焙烧得到的前驱体具有和LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2相似的结构.扫描电子显微镜法(SEM)显示,其粒径小于1μm.充放电结果显示,当电流密度为0.20 mA/cm2时,在3.0～4.4 V区间内,其首次放电比容量达到146.30 mAh/g,循环20次后,仍能保持在136.00 mAh/g.     

煅烧温度和补锂量对LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2的影响

用化学共沉淀法制备前驱体Ni1/3Mn1/3Co1/3(OH)2,通过高温固相法制备了正极材料Li Ni1/3Co1/3Mn1/3O2。用XRD、SEM、电化学性能测试和电化学阻抗谱分析了煅烧温度和补锂量的影响。样品具有完整的α-NaFeO2层状结构。n(Li)∶n(Ni+Co+Mn)=1.12∶1.00、在840℃下煅烧12 h所得样品,在4.30～2.75 V的0.2C首次可逆放电比容量为154.50mAh/g,第20次循环的容量保持率为92%。