锂离子电池正极材料Li3V2[(PO4)1-xFx]3/C的合成及性能表征

以LiH2PO4、LiF和V2O5为原料,蔗糖为还原剂,用碳热还原法合成了Li3V2[(PO4)1-xFx]3/C(x=0、0.02、0.05、0.08、0.10和0.15),并用X射线衍射、Fourier变换红外光谱、循环伏安、交流阻抗谱和恒流充放电技术研究了F-掺杂对材料结构和电化学性能的影响.结果表明:F-掺杂Li3V2(PO4)3/C与纯Li3V2(PO4)3/C均为单斜结构,但少量的F-掺杂可提高电极反应可逆程度和电导率,降低电荷传递阻抗;在所得的F-掺杂材料中,Li3V2[(PO4)0.95F0.05]3/C具有较好的电化学性能.在3.0～4.2V (vs.Li/Li+)循环时,电极的0.5C放电容量为124.4 mA·h/g,50次循环后容量保持率为98.5％,15C下的放电容量为84.7mA·h/g,50次循环后容量保持率为97.4％,而Li3V2(PO4)3/C的仅为59.2 mA·h/g和89.0％.     

负极材料Li4-xMg-Ti5-yCoyO12的合成及其电化学性能

以Mg(CH3 COO)2·4H2O,CO(CH3 COO)2-4H2O作为Mg2+和CO2+的掺杂源,以乙醇为溶剂,C6H15 NO3作为络合剂,CH3,COOLi·2H2O和Ti(OC4 H9)4作为原料,利用溶胶-凝胶法制备复合掺杂2种金属的Li4-xMg-Ti5-yCoyO12材料,并对其进行了X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、电化学阻抗(EIS)、循环伏安(CV)、激光粒度等测试.结果表明,该法制备的样品具有良好的尖晶石型晶体结构以及较优的充放电性能.当x=0.02,y = 0.05时,在1.0～-2.5 V内,以0.1 C倍率循环时,Li3.98Mg0.O2Ti4.95 Co0.05O12样品首次放电比容量高达165.0 mAh/g,比未掺杂Mg2+和Co2+时(139.9 mAh/g)提高了17.9%.经过多次不同倍率的充放电循环后,0.1 C的放电比容量仍保持为143.4 mAh/g,且充放电效率始终维持在99%以上,具备良好的电化学性能.     

Mg~(2+)、Zr~(4+)离子掺杂对Li_4Ti_5O_(12)电化学性能的影响

以固相反应法合成了尖晶石型Li4Ti5O12电极材料,进行了金属离子掺杂以提高其导电性及综合性能,以适应用于大电流充放电的目的。采用XRD、室温恒流充放电循环、交流阻抗和循环伏安等测试手段,考察了A位掺杂Mg(Li4-xMgxTi5O12,x=0.15),B位掺杂Zr(Li4ZrxTi5-xO12,x=0.15)对Li4Ti5O12结构和电化学性能的影响。结果表明:掺杂少量的Mg2+、Zr4+未引起材料结构的变化,明显降低了Li4Ti5O12电荷转移阻抗,使导电性得到有效提高。0.1 C放电倍率下放电,未掺杂及掺杂Mg2+、Zr4+的Li4Ti5O12首次放电容量分别为159.8、144.9、161.2mAh/g,循环40次后,容量分别保持为113.8、130.6、133.6 mAh/g。与未掺杂的Li4Ti5O12相比,掺杂后的电极材料极化减小、循环容量及稳定性提高。     

ZrO_2包覆富锂正极材料Li[Li_(0.2)Ni_(0.2)Mn_(0.6)]O_2

采用共沉淀-高温固相法制备了富锂正极材料Li[Li0.2Ni0.2Mn0.6]O2,并使用Zr(OC3H7)4进行了Zr O2包覆改性。通过X射线粉末衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和电化学测试手段讨论了Zr O2包覆对材料的结构、形貌和电化学性能的影响。Zr O2能均匀覆盖在Li[Li0.2Ni0.2Mn0.6]O2颗粒表面,包覆后材料的电化学性能有一定的改善。包覆质量分数0.5%的Zr O2样品表现了提高的循环和倍率性能。首次放电容量(0.1 C,2.0~4.8 V)高达250.8 m Ah·g-1,循环45周(0.2C)容量保持为201.6 m Ah·g-1,2.0 C倍率放电容量可达123.2 m Ah·g-1。     

Li1.2V3O8的固相烧结法及电化学性能的研究

以LiOH·H2O和NH4VO3的混合物为前驱物,采用固相烧结的方法合成Li1.2V3O8样品.在150℃、230℃、310℃和420℃烧结制备出理论组成为Li1.2V3O8的样品.通过充放电循环实验、XRD衍射实验、差热实验等研究了样品的电化学性能与合成方法的关系.实验结果表明,310℃烧结制备的样品具有典型的Li1 xV3O8结构..在充放电实验中,310℃烧结制备样品第1循环的放电容量为195 mAh/g,第30循环的放电容量为165mAh/g.表现出较好的电化学性能.     

电池正极材料Li3V2-2x/3Mnx（PO4）3/C的制备及性能研究

以V2O5、NH4H2PO4、Li2CO3、(CH3COO)2Mn.4H2O原料,以葡萄糖和抗坏血酸为复合还原剂及碳源,通过常温还原-低温烧结法制备锂离子电池正极材料Li3V(2-2x/3)Mnx(PO4)3/C(x=0,0.03,0.06,0.09,0.12)。通过X射线衍射(XRD),扫描电镜(SEM),恒电流充放电测试对该正极材料的物相、结构、微观形貌以及电化学性能进行了表征。结果表明,Mn2+的掺杂对磷酸钒锂电化学性能的发挥影响很大,其中当锰掺杂量x=0.09时材料表现出最佳的电化学性能,0.2 C倍率条件下首次放电比容量131 mAh/g,循环50次后容量衰减仅为4.02%。     

锂离子电池Li2Fe1-xVxSiO4/C复合正极材料的合成、结构形貌和电化学性能

采用液相预处理和固相反应相结合的方法合成了聚阴离子型锂离子电池Li2Fe1-xVxSiO4/C（x=0,0.1,0.3,0.5）复合正极材料,采用XRD、SEM、EDX和电化学测试对材料进行了表征,研究了钒掺杂对材料结构、形貌和电化学性能的影响。结果表明所有样品均为正交晶系,属P21mn空间群,钒掺杂量x=0.1时样品晶格常数发生明显变化,晶胞呈c轴方向拉长的立方体,导致了材料的比容量和循环性能下降;所有样品均为纳米至亚微米尺寸颗粒,且随钒掺杂量的增加而增大,但x=0.5时样品的电化学性能最优。在常温和0.2C倍率下初始放电容量为124.3mAh/g,循环10次后容量无衰减,可逆放电容量仍高达126.2mAh/g,显示了良好的循环性能和应用前景。     

掺杂型尖晶石LiMn_(2-x)Mg_xO_(3.97)F_(0.03)(x=0.05,0.1)的合成与性能研究

采用"熔融浸渍法"合成了Mg和F共掺杂的不同温度下的锂离子电池正极材料Li Mn2-xMgxO3.97F0.03(x=0.05,0.1);煅烧温度为700,750和800°C。通过XRD对样品进行测试,样品为单一尖晶石结构的物相;并用SEM测试,对样品进行了形貌研究。用所制备的材料作为正极材料组装了模拟锂离子电池;在室温下进行恒电流充-放电性能测试,测试条件为3.3~4.3 V和0.2mA/cm2电流密度。随着材料制备温度的升高,电池的初始放电容量有逐渐增加的趋势,但充放电循环的容量损失也逐渐增加;氟掺杂量一定,镁掺杂量较多时,对应温度下煅烧的样品的结晶程度较好,样品的电化学性能也较好。在800下°C样品Li Mn1.9Mg0.1O3.97F0.03初始容量高达108 mAh/g,60次充放电循环后,其容量保持率高达81%,具有优良的循环稳定性能。     

不同Ti~(4+)含量掺杂Li[Li_(0.2)Mn_(0.54)Ni_(0.13)Co_(0.13)]O_2的制备和电化学性能

采用钛酸四丁酯[Ti(OC_4H_9)_4]水解和900℃高温烧结工艺制得不同Ti~(4+)含量掺杂下的Li[Li_(0.2)Mn_(0.54)Ni_(0.13)Co_(0.13)]_(1-x)Ti_xO_2正极材料。采用XRD、SEM等表征方法对Ti~(4+)掺杂前后的Li[Li_(0.2)Mn_(0.54)Ni_(0.13)Co_(0.13)]O_2颗粒的微观结构、表面形貌进行分析研究,发现掺杂前后材料的结构并未明显变化。电化学测试结果表明,虽然Ti~(4+)表现为非电化学活性,使得掺杂有Ti~(4+)的正极材料其首次充放电比容量有所降低,但是在高倍率性能及循环性能测试中,Ti~(4+)掺杂改性效果表现明显。其中当Ti~(4+)掺杂量为x=0.02时,其倍率性能及循环性能最佳。在5C高倍率下放电,Li[Li_(0.2)Mn_(0.54)Ni_(0.13)Co_(0.13)]_(0.98)Ti_(0.02)O_2样品的放电比容量要比未掺杂样品高出约20 m A·h/g。而且经过100次循环后,Li[Li_(0.2)Mn_(0.54)Ni_(0.13)Co_(0.13)]_(0.98)Ti_(0.02)O_2样品的放电比容量仍有187.9 m A·h/g,容量保持率高达96.8%。而未掺杂样品的100次循环后容量保持率仅有91.2%。     

复合掺杂改性LiMn_(2-x)Cr_xO_(4-3x)F_(3x)正极材料的制备及性能

以CrF3为掺杂原料,采用高温固相法合成阴阳离子共掺杂LiMn2–xCrxO4–3xF3x锂离子电池正极材料。用X射线衍射、扫描电镜、充放电实验、循环伏安及交流阻抗等表征材料的结构、形貌和电化学性能,分析阴阳离子复合掺杂对材料结构和性能的影响。结果表明:掺杂材料LiMn2–xCrxO4–3xF3x具有完整的尖晶石结构。阴阳离子复合掺杂能改善尖晶石LiMn2O4的循环性能,当摩尔掺量x=0.10,电压为3.0～4.35V、充放电倍率为0.1C时,首次放电容量为120.1mA·h/g,室温、高温循环20次容量保持率分别为97.5%和94.1%。循环伏安实验发现:复合掺杂改性材料具有两对更完整、对称性更好的氧化还原峰。     

掺钴镍酸锂正极材料的研究进展

锂离子电池正极材料钴酸锂的价格昂贵,原料有限,污染性大,有毒性,以及其过充不安全性决定了它不可能在大容量和大功率电池中得到应用.掺钴镍酸锂材料具有较高的比容量,较低的成本,以及对环境无污染等优点成为替代锂离子电池正极材料钴酸锂的理想材料.综述了掺钴镍酸锂材料作为锂离子电池正极材料的制备方法、存在的问题以及解决的思路.同时对该正极材料的未来发展趋势做出了简要的预测.     

偏钛酸型离子交换剂的制备及其对锂的富集性能

以钛酸四丁酯和乙酸锂为原料,采用醇盐水解溶胶-凝胶法制备了偏钛酸锂前驱体,经酸浸脱锂后得可选择性富集锂的离子交换剂,对前驱体及离子交换剂的晶相及选择性富集能力进行了研究.结果表明,固液比为4 g/L,p H=12.8,纯Li溶液初始浓度200 mg/L,35℃恒温振荡条件下吸附3 h,Li2Ti O3(H)对Li+吸附容量为33.5345 mg/g.吸附过程可用准二级动力学模型和Langmuir吸附等温模型描述,属自发放热吸附反应.     

废旧锂离子电池制备锂离子筛及其应用研究进展

锂离子电池报废量爆发式增长,预计到2023年,废旧锂离子电池回收利用将是一个超过300亿元产值的新兴市场,其中,锂资源占可回收金属价值的一半。为探索锂资源高效回收技术,基于现阶段研究热点,讨论了以废旧锰酸锂电池正极材料、废旧三元锂电池正极材料、废旧锰系锂离子电池负极材料为原料制备锂离子筛的方法;探讨了废旧锂离子电池中各类杂质成分对锂离子筛性能的影响;阐述了锰系锂离子筛技术在废旧锂离子电池的锂回收、盐湖卤水提锂和化工制药废水提锂等领域的应用。通过分析得出,锂离子筛的应用能够增加锂盐回收率与回收纯度,降低技术成本,应用前景广阔。     

锂锰氧化物离子筛及其研究进展

详细介绍了国内外锂锰氧化物离子筛的研究现状和发展前景，重点介绍了目前较为热点的结构理论、作用机理和造粒等问题，对离子筛应用可能存在的溶损问题也提出了自己的见解。     

锂含量与烧结时间对固体电解质Li7La3Zr2O12电导率的影响

具有石榴石结构的固体电解质Li7La3Zr2O12在室温下即可呈现出较高的离子电导率。采用固相反应法,通过在原料中调控不同的锂源含量,以及经历不同的烧结时间,探索了上述制备工艺条件对样品室温离子电导率的影响规律。结果表明：采用不同的锂含量均可获得立方石榴石结构;当混合原料中的锂源采用–3%Li含量时,可以获得最高电导率(2.11×10–4 S/cm);对于不含锂过量的原料,当烧结时间为30 h时,可以获得最高电导率2.03×10–4 S/cm。这些结果表明Li7La3Zr2O12在全固态锂离子电池中具有广阔的应用前景。     

锂电池重要材料六氟磷酸锂的制备方法

介绍了锂电子电池的主要材料组成,以及锂电子电池电解液的主要成分,总结了重要电解质材料六氟磷酸锂的制备工艺及其改进技术。     

国内外高性能六氟磷酸锂性能分析

高性能六氟磷酸锂是动力锂离子电池关键材料。根据动力锂离子电池对电解质盐的要求,分析了高性能六氟磷酸锂对电池的影响。通过电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS）、扫描电镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）等检测手段,分析了国内外不同厂家制备的六氟磷酸锂产品（包括多氟多化工股份有限公司产品）的化学、物理性能,并利用电化学平台对制成的动力电池的性能进行了比较。结果表明,不同厂家制备的六氟磷酸锂产品,由于工艺控制的差异,使得产品的纯度、晶型、粒度各不相同,对电解液的质量和生产控制均有影响,最终会影响锂离子电池的循环性能和倍率性能。     

锂离子电池正极材料尖晶石型锰酸锂的研究进展

尖晶石型锰酸锂能量密度高、成本低、无污染、安全性好、资源丰富,是最有发展潜力的锂离子电池正极材料之一。但是循环过程中容量衰减较快成为制约其发展的主要因素。结合笔者的研究工作,详细阐述了锰酸锂的各种制备方法及其优缺点,综述了近几年来在表面修饰和体相掺杂改性方面的研究进展。     

一种六氟磷酸锂的简易合成工艺

以五氯化磷和氟化锂为原料,制备粗产品六氟磷酸锂,并通过正交实验得出最佳工艺条件为：五氯化磷和氟化锂的摩尔比为1：7．2,五氯化磷的用量为2mol,在250℃下反应1h,然后将温度降至100~C恒温4h,用硝酸灵重量分析法分析出六氟磷酸锂最高产率为88．3％。该法避免了使用氟化氢等腐蚀性气体,操作简单。     

锂离子电池电解质六氟磷酸锂市场分析

通过对未来5 a锂离子电池在动力电池、储能电池、数码电池市场的发展情况分析,预测锂离子电池生产的平均增长率将达到26%以上,到2025年对应锂离子电池电解液的需求量和六氟磷酸锂需求量将分别达到93.0万t和10.3万t。分析目前六氟磷酸锂产能情况和后期各生产企业扩产计划,预测六氟磷酸锂产能在2022年以前满足市场需求;若2025年以前各生产企业扩产到位,供需将会达到平衡,并且六氟磷酸锂价格趋于平稳,在原材料价格波动不大的情况下预计其价格在8.5万元/t左右。