锰基正极材料混合锂离子电池高低温性能研究

以富锂锰基正极材料(R)和尖晶石锰酸锂(M)混合作为锂离子电池的正极材料,以石墨为负极,制作成0.3 Ah的软包电池,分别对其进行高低温性能研究。结果表明:通过正极材料的混合使用,可以在很大程度上解决两种材料在低温和高温性能上的不足,弥补两种材料单一使用的缺陷,也一定程度上扩大了锂离子电池的温度使用范围。经系列研究表明:当R∶M=7∶3时,电池表现出优异的高低温性能,55℃下,100次循环后容量保持率为97.76%;-20℃下,容量保持率为60.21%。     

硫磺表生铁矿的工艺矿物学及其综合回收

对宁都硫磺矿次生铁矿的组成与结构进行了分析，并做了矿物定量和解离度测算以及铁矿的高梯度磁选试验，可获得品位５９％ＴＦｅ、回收率８１％～８６％的铁精矿     

无钴镍基正极材料LiNi0.7Mn0.3O2 氟掺杂改性研究

以硫酸盐为原料,采用共沉淀-固相反应法成功制备了LiNi_(0.7)Mn_(0.3)O_(2-x)F_x(x=0,0.01,0.02,0.03)正极材料。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、电化学阻抗谱(EIS)、循环伏安法(CV)、充放电测试等系统地研究了F掺杂对无钴镍基正极材料LiNi_(0.7)Mn_(0.3)O_(2-x)F_x(x=0,0.01,0.02,0.03)结构和电化学性能的影响。X射线衍射结果表明,所有样品均具有典型的α-NaFeO_2层状结构,随着F掺杂量的增加,材料晶胞体积逐渐增大;扫描电镜结果显示,F掺入使材料的一次颗粒形状更加规则、均匀、致密,且尺寸更大、结晶度更高。X射线光电子能谱(XPS)测试结果表明,F掺入之后,材料中二价镍的含量增加,其他元素的化合价保持不变。电化学阻抗谱(EIS)和循环伏安(CV)曲线数据证实掺适量F可以减小电池的电化学转移内阻(Rct)和电极的极化作用。F掺杂虽然减小了材料的首次放电容量,但提高了材料的首次库伦效率和循环稳定性。     

超声波包覆改善富锂锰正极材料低温性能

采用超声波在富锂锰正极材料表面包覆MnO_2。用X射线衍射和扫描电镜对样品进行了表征,并设计软包电池测试材料的电化学性能。研究表明:超声波包覆MnO_2的富锂锰正极材料能提高材料首次放电效率,达96.4%。此外,低温-20和-40℃的放电效率分别为66.9%和6.7%,低温-20和-40℃的恢复率为103.5%和102.2%。     

不同充放电电压对Li_(1.133)Ni_(0.3)Mn_(0.567)O_2结构的分析

通过共沉淀法合成前驱体和高温固相反应,实现Ni、Mn的固溶合成Li_(1.133)Ni_(0.3)Mn_(0.567)O_2富锂锰基正极材料,分别在不同的电压下进行50次充放电循环,然后采用X射线衍射光谱法(XRD)表征在不同电压充放电循环后的正极材料,并对其进行结构精修。研究发现,随着充放电电压的升高,充放电比容量提高,但循环性能迅速下降。另外,XRD测试也表明,充放电电压递升,相应的正极材料的(003)峰的位置逐渐向小角度偏移,此外4.6 V电压充放电后的正极材料的结构变化最大。     

正极材料LiNi0.8Mn0.2O2前驱体合成工艺的探究

成本低、性能稳定的无钴镍锰正极材料是目前的研究热点。采用共沉淀法制备Ni_0.8Mn_0.2(OH)₂前驱体, 用氨水作为络合剂, 探究了NH₃浓度对前驱体Ni_0.8Mn_0.2(OH)₂共沉淀的晶粒生长和形貌的影响, 以及对锂离子电池正极材料LiNi_0.8Mn_0.2O₂的晶体结构和电化学性能的影响。通过X射线衍射仪、扫描电镜、循环伏安测试、交流阻抗和电池充放电测试系统表征材料的结构、形貌和电化学性能。表征结果显示, 在0.1 C, 2.5~4.2 V化成条件下, 初始放电比容量为167 mAh/g, 充放电效率为96%。当氨水用量为45 mL时, 样品具有较优的循环性能, 在1 C倍率下, 2.5~4.2 V的电压测试范围内, 循环100次后, 放电比容量为139 mAh/g, 容量保持率为93.9%。在低倍率充放电条件下样品具有明显优于其他材料的电化学性能。      

多维度二元导电剂对LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2电池性能的影响

将超级导电炭黑Super-P(SP),碳纳米管(CNT)和石墨烯(GN)任取2种等比例添加到LiNi_0.5Co_0.2Mn_0.3O₂中制备扣式电池,探究二元导电剂对电池性能的影响,此外设立单一导电剂SP作为对照组。采用X射线衍射仪分析导电剂的结构,并使用扫描电镜分析导电剂的形貌,此外还测试了电池的电化学性能。添加质量分数为3% GN/SP二元导电剂的电池首次放电比容量最高,为181.1 mAh/g; 添加质量分数为3% CNT/GN二元导电剂的电池循环性能最好,0.2 C循环100周容量保持率为76.2%;添加质量分数为3% CNT/SP二元导电剂的电池倍率性能最优,阻抗最低。结果表明,二元导电剂对电池性能的提升能力均优于单一导电剂SP。      

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%。     

La3+掺杂对LiNi0.8Co0.15Al0.05O2结构和电化学性能的影响

采用共沉淀法制备添加了La3+的LiNi_0.8Co_0.15Al_0.05O₂正极材料, 通过XPS、X射线分析仪、扫描电镜、电化学工作站、电池充放电测试系统详细地探讨了不同添加量的La3+对材料的结构、形貌和电化学性能的影响。结果显示, 与无添加的LiNi_0.8Co_0.15Al_0.05O₂正极材料比较, 添加了La3+的材料一次颗粒尺寸更大, 球形度更好且材料的电极R_sf+R_ct阻抗均显示有所降低; 当添加x=0.01时, 材料的大电流循环稳定性得到了较大提升, 1 C条件下经过100次循环后, 添加La3+材料容量保持率为75.81 %, 而未添加材料容量保持率只有49.57 %; 添加了La3+材料制得的电池在0.5、1、5 C倍率下的放电比容量也要明显高于无添加材料。      

镍酸锂前驱体——球形Ni(OH)2的制备工艺研究

采用氨络合液相沉淀法制备球形Ni(OH)₂,SEM检测样品晶粒形貌,XRD物相分析。制备过程中考察的主要影响因素包括反应物浓度、反应温度、搅拌速度等。确定的参数为:NiSO₄的浓度0.5mol/L,NaOH的浓度1mol/L,氨水的浓度1mol/L,水浴温度控制在60℃,搅拌速度1100 r/min,样品的干燥温度为100℃。