纳米锡镍复合氧化物贮锂材料的研究

用液相沉淀-热解法合成结构和组成不同的锂离子电池纳米锡镍复合氧化物贮锂材料。通过XRD、TEM和电化学测试对材料进行了表征。制备的锡镍复合氧化物平均粒径约为10 nm。非晶态NiSnO3负极材料的初始可逆贮锂比容量为817 mAh/g,经过20周的循环后,充电容量仍然保持为77.0%。晶态NiO.SnO2复合贮锂材料初始可逆贮锂比容量为756 mAh/g,经过20周的循环后,充电容量保持为66.5%,两种材料对大倍率充放电具有较好的承受能力。与晶态NiO.SnO2复合贮锂材料相比,非晶态结构的锡镍复合氧化物具有较好的电化学性能。     

负极材料石墨/SnO2/无定形碳的电化学性能

用液相法合成石墨/SnO2复合材料,再以葡萄糖为碳源,用水热法包覆碳,合成石墨/SnO2/无定形碳复合材料。用XRD、SEM、恒流充放电和循环伏安法对复合材料的结构、形貌和电化学性能进行分析。两种复合材料中,SnO2的结晶度都很低,包覆的碳为无定形结构;石墨/SnO2/无定形碳复合材料的团聚较少,循环性能良好,以100 mA/g充放电,首次充电比容量为432.1 mAh/g,第45次循环时为403.4 mAh/g,容量保持率为93.4%。     

水性粘结剂对纳米SnO2电化学性能的影响

采用溶胶.凝胶法制备了纳米SnO2粉末,研究了水性粘结剂对SnO2电化学性能的影响.使用6%的水性粘结荆LAl33,SnO2的首次可逆比容量为621 mAh/g,约比使用PVDF时大2倍.改变LAl33的含量、电流密度和电压范围,能提高SnO2的循环性能.当LAl33的含量为10%时,15次循环后,SnO2的平均容量保持率为67.7%;降低上限截止电压有助于提高SnO2的循环性能,当电压范围为0～0.8 V时,20次循环后的容量保持率高达99.7%.     

HTTmax对碳微球的结构及电性能的影响

将煤焦油沥青基中间相碳微球(C-MCMB)进行热处理,用密度和XRD图谱表征经不同最高热处理温度(HTTmax)处理过的C-MCMB试样的微观结构.运用恒电流充放电法、粉末微电极循环伏安法考察了HTTmax对C-MCMB试样充放电性能的影响.实验结果表明HTTmax<2000℃时,试样中存在大量微孔,贮锂机制为"微孔贮锂",试样具有一定的贮锂容量,但不可逆容量大,充放电效率低且无平稳的充放电电位平台;当HTTmax＝2000℃时,微孔几乎消失,而石墨微晶又小又少,因而试样的充放电容量达到最低;HTTmax＝2300～2800℃时,随着HTTmax的升高,试样中的石墨微晶迅速长大,贮锂机制为"石墨微晶层间嵌锂",充放电容量高,充放电电位平台低而平稳,循环寿命长.     

不同预嵌锂方式对锂离子电容器性能的影响

研究了三种不同的负极预嵌锂方式(短路嵌锂、放电嵌锂、循环充放电嵌锂)对锂离子电容器性能的影响,并提出最佳预嵌锂工艺。测试结果表明:短路嵌锂耗时最长,嵌锂容量最高;放电嵌锂最快,电容性能和倍率性能最差;循环充放电嵌锂的各项电化学性能和短路嵌锂性能较为接近,循环充放电嵌锂倍率性能和循环稳定性最好。最佳的嵌锂工艺是三次0.05 C恒流充放电嵌锂,嵌锂充放电电压区间为0.05~2 V,锂离子电容器的测试电压范围为2.2~3.8 V。     

金属氢氧化物对锂硫电池性能的影响

通过水热法在锂硫电池正极材料硫碳复合物表面包覆纳米金属氢氧化物抑制多硫化物的穿梭,很好地改善了电池的循环性能。利用扫描电镜(SEM)、恒流充放电和交流阻抗等方法比较了不同包覆层氢氧化铝、氢氧化钴、氢氧化铈对锂硫电池性能的影响。其中,用氢氧化铝包覆的硫碳复合材料显示了较好的电化学性能,在100 m A/g充放电条件下,首次充放电比容量为1 192 m Ah/g,80次循环后放电比容量为797 m Ah/g,容量保持率达67%。0.5 C条件下,放电比容量达754 m Ah/g。     

LiFePO4涂覆量对锂离子电池性能的影响

用高涂覆量39.50 mg/cm2及低涂覆量35.50 mg/cm2两种磷酸铁锂(LiFePO4)电极,制备额定容量为4.0 Ah的LiFePO4软包装锂离子电池,考察涂覆量对电池高低温充放电、倍率充放电、高温存储及循环性能的影响.电极涂覆量增加,导致电池内阻增大,放电电压平台降低,放电能量下降约1％～2％;电池整体性能没有特别明显的劣化,尤其是循环寿命.     

SnO2/MCMB核壳负极材料的嵌锂性能

以酸处理的中间相炭微球(MCMB)为载体,先用液相法在MCMB表面生成少量二氧化锡(SnO2),再以水热法在MCMB表面生长SnO2纳米棒,合成SnO2包覆MCMB的核壳结构材料.用XRD、SEM和透射电镜(TEM)测试对材料进行分析,用恒流充放电和循环伏安实验对材料进行研究.以100 mA/g的电流在0.001～ 2.000 V循环,材料的首次充、放电比容量分别为1 038.4 mAh/g和1 577.6 mAh/g,第25次循环的放电比容量为581.9 mAh/g.     

用LiBC_2O_4F_2电解液的锂离子电池的电化学性能

研究了使用草酸二氟硼酸锂(LiBC2O4F2)电解液的锂离子电池的电化学性能.循环伏安曲线和交流阻抗谱表明:电池的可逆性优良,电荷转移电阻较低.充放电测试表明:电池的首次充放电比容量较高,循环性能优良,在25 ℃时,0.2 C首次充、放电比容量分别为135.9 mAh/g和125.4 mAh/g;在25 ℃和60 ℃时,第50次0.5 C循环的容量保持率分别为98.7%和92.5%.     

纳米SnO2-SiO2复合氧化物的制备与电化学性能

以SnCl2·5H2O和Si(OMe)4为原料,通过尿素控制反应的pH值,采用水热法制备出了细小的SnOy-SiO2复合物,使活性物质SnOy很好地分散于非活性相物质SiO2中,保持活性成分在原子或纳米尺度上均匀分散于非活性基质成分中。纳米SnO2-SiO2复合物作为锂离子电池负极材料,其首次放电容量达到1208mAh/g,首次可逆容量为756mAh/g,首次库仑效率达到62.6%,随后的库仑效率都保持在90%以上,20次内每次循环的容量衰减率只有0.9%。纳米SnO2-SiO2复合物电极具有较好的循环嵌脱锂性能,是有希望的锂离子电池负极材料。     

碳热还原法制备负极复合材料Sn/C

通过碳热还原法,以纳米碳、改性天然石墨为碳源还原SnO2,并用沥青进行二次碳包覆,制备了锂离子电池负极复合材料Sn/C。对样品进行了XRD、SEM分析及充放电性能测试。SnO2被过量的碳还原,形成粒径为1～2μm的金属Sn球。以改性天然石墨为碳源制备的样品,首次充电(脱锂)、放电(嵌锂)比容量分别为412.4 mAh/g和591.1 mAh/g;第20次循环的充电比容量为342.1 mAh/g,库仑效率从第2次循环开始均在97.0%以上。     

Li:(Ni+Co+Mn)对Lix Ni1/3Co1/3Mn1/3O2性能的影响

以共沉淀氢氧化物为前驱体制备了层状LixNi1/3Co1/3Mn1/3O2(x＞1)正极材料,并采用X射线衍射光谱法(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、充放电测试表征了其结构与性能.研究了不同的Li与M摩尔比对材料性能的影响.结果表明:随着Li与M摩尔比的升高,样品显示电化学性能提高,尤其是循环性能和倍率性能.当Li与M摩尔比大于1.20时放电容量开始下降.Li与M摩尔比为1.20的试样在截止电压为2.75～4.4 V范围里首次放电比容量达到160.5 mAh/g.     

金属离子掺杂及碳包覆改善LiFePO4电化学性能

采用对LiFePO4进行单一金属离子掺杂(Zr)、复合掺杂金属离子(Mn,Zr,Ni)以及再进行表面碳包覆的方法,制得了粒子细微、粒径分布窄的Li1-xMxFePO4及Li1-xFePO4/C化合物.利用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)对所得样品的晶体结构、表观形貌和粒径分布进行了分析研究.用Li1-xFePO4/C作正极材料进行了电池的充放电测试,结果表明,材料的充放电平台相对锂电极电位为3.4 V左右,首次放电比容量为159 mAh/g,而且表现出了良好的循环性能和高倍率性能.     

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。     

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.     

LiFePO4前驱体FePO4的制备及性能

以FeSO4、H3PO4和H2O2为原料,通过控制反应温度、pH值、FeSO4与H3PO4的物质的量比等反应条件,合成了前驱体FePO4.在氩气气氛中煅烧FePO4、Li2CO3和葡萄糖的混合物,制备了LiFePO4.充放电测试表明:LiFePO4样品具有3.4 V的放电电压平台,在0.1 C倍率下的首次充放电比容量分别为154.1 mAh/g和146.5 mAh/g.     

锡镍合金负极材料的制备及电化学性能研究

在碱性镀液中,用脉冲电镀法制得具有单斜Ni3Sn4结构的锡镍合金负极材料.采用充放电循环实验、X射线衍射光谱法(XRD)、阻抗、环境扫描电镜(SEM)等研究了影响样品电化学性能的因素.实验结果表明,由组成为45 g/L硫酸镍、75 g/L 乙二胺四乙酸二钠、40 g/L酒石酸钾钠、250 g/L焦磷酸钾和40 g/L锡酸钠的镀液制得样品表面含有孔径为200～300 nm的孔洞.在1.5～0.01 V的电压区间,以100 mA/g的电流放电时,该样品第1次循环的放电比容量为764 mAh/g,第50次循环的放电比容量为405 mAh/g.充放电的库仑效率较高.     

掺杂SnO2对超级电池中炭电极的影响

本文使用钛片作为集流体制作了掺杂不同含量SnO2析氢抑制剂的炭电极，同时采用了循环伏安、线性扫描、恒流充放电、交流阻抗对其进行了电化学性能测试。实验结果表明，掺杂SnO2的炭电极对析氢具有明显的抑制作用，且比电容也得到了一定的提高；此外，掺杂SnO2的最佳含量为5%。     

正极材料Li_3V_(2-x)Cr_x(PO_4)_3/C的制备及性能

用溶胶-凝胶法制备了锂离子电池正极材料Li3V2-xCrx(PO4)3/C(x=0,0.05、0.10和0.20).用XRD、SEM、充放电、循环伏安和电导率测试等方法,研究了Cr掺杂对样品的影响.样品均为单相,尽管在低倍率(0.2 C)下的初始比容量随着x的增加而下降,但适量的Cr掺杂可改善循环及倍率性能.Li3V1.90Cr0.10(PO4)3/C以0.2 C和4.0 C充放电的首次放电比容量分别为171.4 mAh/g和130.2 mAh/g,第100次循环时的容量保持率分别为78.6%和88.9%.     

层状化合物LiNi0.5Co0.5O2材料的模板法合成及性能

以聚丙烯酰胺(PAM)为模板剂用微波-固相复合加热技术合成了层状锂离子蓄电池正极材料LiNi0.5Co0.5O2,并与直接高温固相法合成的该材料进行比较。通过扫描电子显微镜(SEM)、激光粒度分析和X-射线粉末衍射(XRD)分析等技术对材料的微观形貌、粒度分布和相结构进行了表征。恒电流充放电循环测试表明:在3.0～4.3V电压范围内充放电倍率为0.2C时,采用微波法合成的材料放电比容量高达154mAh/g,且有良好的循环性能。同时,计时电量和电化学交流阻抗测试表明前者有较小的内阻,且在循环过程中Li 有较强的扩散能力。