多壁碳纳米管三元复合正极材料的制备及性能

针对富锂层状材料电子电导率低的问题,采用简单研磨煅烧的方式制备了多壁碳纳米管(MWCNT)与富锂层状材料复合的正极材料。电化学测试结果表明,MWCNT的引入有效地提高了电极材料的电导率,从而改善了富锂层状正极材料的电化学性能。并且发现:MWCNT含量为3%的复合材料表现出更加优异的电化学性能。复合电极材料在室温环境下的放电比容量高达242.5 mAh/g,并展示出良好的倍率性能和循环稳定性,5 C下,50次循环后的比容量仍能达到106.6 mAh/g。     

以Fe2O3为铁源制备LiFePO4/C及其电化学性能

以Fe2O3和LiH2PO4为原料,聚丙烯为还原剂和碳源,采用一步固相法制备了LiFePO4/C复合正极材料,研究了不同温度对合成材料电化学性能的影响。利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等测试手段对合成材料进行了表征,通过恒电流充放电测试研究了材料的电化学性能。结果表明:于700℃下制备的LiFePO4/C复合材料在0.1、1、5C倍率下的首次放电比容量分别为160.4、143.0、108.3 mAh/g。在1 C和5 C经100次循环后,放电比容量分别为138.5 mAh/g和100.2 mAh/g,表现出良好的高倍率循环性能。     

糖类作为碳源对LiFePO4/C正极材料性能的影响

采用固相反应法在惰性气氛下合成了橄榄石型LiFePO4/C正极材料,采用X射线衍射光谱法(XRD),扫描电子显微镜法(SEM)和电化学手段对目标材料进行了结构表征和性能测试.考察了葡萄糖和蔗糖作为碳源对LiFePO4/C正极材料性能的影响.结果表明,以葡萄糖作为碳源的正极材料具有优良的电化学性能,首次放电比容量达136.3 mAh/g,远远高于纯的LiFePO4正极材料,随着循环次数的增加,材料的放电比容量逐渐增加,然后趋于稳定.循环30次后,比容量为139.6 mAh/g.     

以玉米芯为碳源的碳/硫复合正极材料的制备和研究

采用磷酸活化法制备玉米芯活性炭,并将其与单质硫热复合制备了碳/硫正极复合材料。通过XRD、BET、SEM等材料分析测试手段,对材料的物理化学性能进行了分析,利用循环伏安和电池充放电对材料的电化学性能进行了测试。测试结果表明,玉米芯活性炭能抑制多硫化物的溶解,减少活性物质硫的损失,从而提高碳/硫复合材料的放电比容量和循环性能。在0.2mA/cm2的电流下首次放电比容量高达761.2mAh/g,循环20次后放电比容量仍有683.2mAh/g,容量保持率达89.75%。     

LiFePO4/C复合材料中的碳源研究

分别以蔗糖、酚醛树脂、聚丙烯作为碳源,采用高温固相法制备了橄榄石型锂离子电池正极LiFePO4/C复合材料,并考察不同碳源对合成的LiFePO4/C复合材料电化学性能的影响。采用XRD、SEM、拉曼光谱分析、恒电流充放电测试和交流阻抗分析等方法对材料的结构、表面形貌及电化学性能进行了研究。结果表明,以聚丙烯为碳源合成的LiFePO4/C材料具有最佳的电化学性能。0.1C的放电比容量为154.9mAh/g,在2C下的放电比容量达131.3mAh/g,循环30次后容量为130.1mAh/g。     

铝集流体对锂离子电池正极材料LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2性能的影响

用化学蚀刻法制备了微孔铝集流体,通过扫描电镜(SEM)、剥离强度测试、充放电测试和电化学阻抗谱(EIS)测试等方法研究了铝箔表面形貌及其作为正极集流体对锂离子电池正极材料LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2电化学性能的影响。结果表明:蚀刻后铝集流体表面为蜂窝状结构,孔径在5~20 mm,其作为正极集流体制备的样品剥离强度显著提高,0.2 C首次充放电比容量分别为198.70和176.80 mAh/g,首次充放电效率为88.98%。8.0 C循环5次后的放电比容量为134.04m Ah/g,容量保持率仍有75.81%,1.0 C循环50次后放电比容量为161.15 mAh/g,容量保持率为95.62%,倍率和循环性能优良。     

用预循环方法控制富锂锰Li_(1.13)Mn_(0.54)Ni_(0.27)Al_(0.06)O_2的不可逆容量

研究了不同预循环电压对富锂锰正极材料Li_(1.13)Mn_(0.54)Ni_(0.27)Al_(0.06)O_2电化学性能的影响,重点考察了不可逆容量。电化学测试数据表明:采用上截止电压为4.4~4.6 V进行预循环可使初始不可逆容量降低一半;采用阶梯电压预循环制度可有效提高材料电化学性能,初始不可逆比容量从252 mAh/g降低至98 mAh/g,容量保持率达到94.4%,且在10 C倍率下放电比容量依然保持在81 mAh/g;富锂锰正极材料的初始不可逆容量主要来自三个方面:SEI膜的形成、Li_2MnO_3的活化和电解液分解。     

添加剂对多硫代聚苯胺电化学性能的影响

为了提高正极材料多硫代聚苯胺(PSPA)的电化学性能,在PSPA中添加了碳纳米管(CNTs)和纳米SiO2.添加CNTs能够降低PSPA的欧姆电阻,添加纳米SiO2能够降低PSPA的法拉第电荷传递电阻,CNTs和纳米SiO2的协同作用可提高PSPA的放电比容量和循环性能.PSPA(5%CNTs 5%纳米SiO2)的首次放电比容量为650 mAh/g,15次循环后,放电比容量达到553 mAh/g.     

不同方法合成LiVPO4F/C的电化学性能研究

以葡萄糖、NH4H2PO4、V2O5和LiF为原料,分别通过液相法和固相法合成了锂离子电池正极材料LiVPO4F/C复合材料,并通过X-射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)及电化学测试技术对复合材料的结构、形貌及电化学性能进行了表征。结果表明,两种方法所合成复合材料均由三斜结构的LiVPO4F与碳组成;液相法所合成的材料首次放电比容量分别为133.7(0.2 C)、124.9 mAh/g(0.5 C)和118.7 mAh/g(1 C),明显高于相同测试条件下固相法所合成材料的首次放电比容量[131.2(0.2 C)、121.4 mAh/g(0.5 C)和104.9 mAh/g(1 C)],并且液相法合成的复合材料循环性能优于固相法合成的复合材料;液相法合成的LiVPO4F/C复合材料具有良好的循环性能和倍率性能,其2 C和5 C的放电比容量分别高达114 mAh/g和98 mAh/g,循环50次后,容量损失率均小于1%。     

LiMn1.90Tl0.05Al0.02Cr0.03O4的合成及电化学性能

以Li2 CO3 、电解MnO2 、TlNO3 、Al(NO3 ) 3 ·9H2 O和Cr(NO3 ) 3 ·9H2 O为原料 ,采用湿化学分散与中温固相反应法制备了LiMn1.90 Tl0 .0 5Al0 .0 2 Cr0 .0 3 O4锂离子蓄电池正极材料 ,并采用XRD、TEM、SEM和电化学性能测试对该正极材料进行了表征。结果表明 ,由Tl、Al和Cr原子取代部分Mn原子的复合正极材料仍呈尖晶石结构 ,未观察到分离的Tl、Al和Cr及其氧化物的XRD峰 ,材料呈完整立方晶体结构 ,表面分布均匀 ,电化学性能稳定。在常温下 ,首次放电容量大于115mAh/g ,循环 75次后 ,放电容量仍保持在 110mAh/g。在高温 (5 5℃ )下 ,首次放电容量仍大于 115mAh/g ,循环 40次后 ,放电容量保持在大于 10 5mAh/g ,表现出较高的循环可逆性和高温稳定性。     

一种环保的方法合成高性能LiFePO4/C正极材料

利用环保型原料LiH2PO4、Fe2C2O4和葡萄糖在惰性气氛下合成了高性能LiFePO4/C正极材料.X射线衍射光谱法(XRD)、扫描电子显微镜法(SEM)、恒流充放电测试等研究表明合成产物结晶良好,粒径大小分布均匀,电化学性能优良.电化学性能测试表明:0.1倍率下首次放电比容量为157.6 mAh/g,在第7次时达到最大放电比容量161.045mAh/g.0.5倍率下首次放电比容量为146.5 mAh/g,在第10次时达到最大放电比容量151.32 mAh/g.     

石墨烯/碳纳米管复合导电剂对LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2的影响

研究球磨分散法制备的石墨烯和碳纳米管(CNT)(2∶3)复合导电剂对三元正极材料LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2性能的影响。SEM分析表明:复合导电剂均匀地分散在LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2表面,形成良好的"点-线-面"三维立体导电网络结构。电化学阻抗测试表明:复合导电剂可降低电池的内阻。充放电测试显示:在1%的低添加量下,使用复合导电剂的电池的首次放电(2.58~4.25 V,0.1 C)比容量比单独使用CNT的高7 mAh/g,比单独使用炭黑的高19 mAh/g;以10.0 C放电的比容量可达128 mAh/g,比单独使用CNT和炭黑的分别提高24 mAh/g和58 mAh/g。     

共沉淀结合高温烧结法合成Li_(1.2)Ni_(0.2)Mn_(0.6)O_2

以金属硫酸盐为原料、Na_2CO_3为沉淀剂、NH_3·H_2O为络合剂,采用共沉淀结合高温烧结法合成锂离子电池正极材料Li_(1.2)Ni_(0.2)Mn_(0.6)O_2。XRD、SEM和电化学性能测试结果表明:在800℃下烧结10 h可获得颗粒分布均匀、层状结构明显且电化学性能良好的产物。在2.0~4.8 V充放电,电流为30 mA/g时的最高放电比容量为247.4 mAh/g;电流为300 mA/g时,首次和第50次循环的放电比容量分别为199.3 mAh/g、190.4 mAh/g。     

LiCo0.025M0.025Mn1.95O4的合成及性能研究

采用溶胶-凝胶法合成了尖晶石型LiMn2O4及其掺杂改性的LiCo0.025M0.025Mn1.95O4(M=Mg,Cr,Ni)正极材料。通过X射线衍射对材料的晶体结构进行了分析,通过恒电流充放电、循环伏安和电化学阻抗测试技术对材料的电化学性能进行了测试。实验结果表明,所制备的材料LiMn2O4和LiCo0.025M0.025Mn1.95O4(M=Mg,Cr,Ni)均具有良好的尖晶石结构,其中材料LiCo0.025Ni0.025Mn1.95O4的电化学性能最佳。以0.2C倍率循环充放电,首次放电比容量可达119.94mAh/g,50次循环后放电比容量仍保持在117.78mAh/g以上,容量保持率为98.20%。     

流变相法合成高倍率性能优异的LiFePO4/C复合材料

以月桂酸为碳源和表面活性剂,采用流变相法合成性能优异的LiFePO4/C复合材料.研究了不同制备方法对材料结构、形貌和电化学性能的影响.采用XRD、SEM、电化学循环性能测试以及循环伏安测试对材料进行表征.结果表明:相比固相法,流变相法合成的材料粒径更小,仅有200 nm,且分布均匀;0.1 C下材料的放电比容量可达155mAh/g,10 C放电比容量高达115mAh/g,且经820次循环后容量保持率高达95％,再经20C放电,比容量仍有101mAh/g,具有优异的高倍率循环性能.     

烧结温度对LiNi0.7Co0.1Mn0.2O2三元正极材料结构和电化学性能的影响

将通过化学共沉淀法合成的Ni_(0.7)Co_(0.1)Mn_(0.2)(OH)_2三元前驱体与锂源LiOH·H_2O混合均匀,用高温固相反应法合成LiNi_(0.7)Co_(0.1)Mn_(0.2)O_2三元正极材料。采用XRD、SEM、恒电流充放电电池测试系统和电化学工作站对高温烧结合成的三元正极材料的晶体结构、颗粒形貌和电化学性能进行研究。结果表明,在850℃下高温煅烧合成的LiNi0.7Co0.1Mn0.2O2材料具有最优的组织结构、微观形貌和电化学性能。0.2 C倍率下首次放电比容量达到191.5 mAh/g,1.0 C倍率下循环50圈后的放电比容量为178.3 mAh/g,容量保持率达96.5%。     

聚苯胺包覆对锂硫电池电化学性能的影响

采用充放电测试、交流阻抗测试等方法并结合粉末电导率测试,研究了水溶性聚苯胺包覆对硫正极电化学性能的影响。比较了不同包覆层厚度硫正极的放电性能,实验结果表明,水溶性聚苯胺包覆可以改善硫正极的导电性,提高硫正极的放电性能;同时聚苯胺网络对聚硫锂的溶解有抑制作用,提高硫正极的循环性能。聚苯胺质量分数为5.8%的活性物质制备的硫正极有较好的电化学性能,首次放电比容量达1356mAh/g,循环50次比容量保持为1000mAh/g。     

花球状二硫化锡复合材料在锂硫电池中的应用

将导电性优异的多孔碳材料石墨化科琴黑和具有极性锚定硫作用的过渡金属硫化物SnS₂结合以改善硫正极材料的电化学性能。以一步水热法制备了二硫化锡-石墨化科琴黑复合材料(SnS₂-GKB)，其与科琴黑(C)一同作为载硫体，通过155℃熔融注硫，即可得到新型硫碳复合材料(SnS₂-GKB/S/C)。该复合材料在0.05 C下的首次放电比容量为1 256.0 mAh/g，在2 C下为322 mAh/g，远高于同等放电倍率下的硫/科琴黑(S/C)的放电比容量；在0.1 C下进行循环性能测试时，SnS₂-GKB/S/C循环100次后的放电比容量也明显高于S/C的放电比容量。将碳材料的优势和过渡金属硫化物的优势相结合共同作为载硫体可以显著改善硫正极材料的电化学性能。     

PEG对LiFePO4/C结构与性能的影响

以PEG为碳源,采用共沉淀法合成了LiFePO4/C复合正极材料。采用热重和示差扫描量热分析(TG-DSC)分析了前驱体的热分解过程;通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜仪(SEM)和恒电流充放电测试等手段对材料的结构、形貌和电化学性能进行了表征。考察了PEG的分解速率和添加量对材料结构、形貌和电化学性能的影响。结果表明:当PEG分解温度区间的升温速率为6℃/min、n(PEG)∶n(LFP)=0.5∶1时,合成的正极材料具有较好的电化学性能,0.1C倍率下首次放电比容量达到164.7mAh/g,循环30次后,比容量衰减率为4.75%。     

溶胶凝胶法对Na_3V_2(PO_4)_3晶体生长和电化学性能的影响

以柠檬酸为络合剂,采用溶胶凝胶法制备钠离子电池正极材料Na_3V_2(PO_4)_3。借助XRD、SEM等测试手段对样品的结构和形貌进行了深入分析,借助电化学测试手段对材料电化学性能进行了测试。结果表明:材料在750℃下保温8 h时,材料晶格发育良好。结晶度高的正极材料,在2.5～4.0 V电压下以0.2 C电流充放电,首次放电比容量达到107mAh/g,首次不可逆容量占比为1.29%,经过150次循环后,比容量保持在97.1 mAh/g,容量衰减为90.75%。