锂离子电池正极材料LiMn_2O_4紫外可见光谱研究

<正>极材料因为其成本低廉,环境友好,高能量密度而被广泛应用.本文采用高温固相法制备Li Mn2O4正极材料,运用X射线衍射仪和扫描电镜分析其结构和微观形貌,采用紫外可见光分光光度仪测试该材料的光谱特征,并计算禁带宽度.结果表明:Li Mn2O4材料有菱形结构的几何外形,粒径分布处于1 um~2 um之间,为立方尖晶石结构,Li Mn2O4溶于双氧水和HNO3样品,溶解时间为40 min,80 min,120 min时,禁带宽度分别为2.24eV,2.22eV和1.85eV.     

电解液对锂硫电池性能的影响

锂硫电池充放电时产生的多硫化锂易溶于电解液,导致活性物质减少,电池的循环性能变差,容量衰减.本文通过使用不同成分的电解液,探索其对锂硫电池充放电性能的影响.并采用XRD对正极材料进行表征,在真空手套箱里面组装成电池,利用高精度电池性能分析测试仪对使用不同电解液组装的电池进行首次放电和循环性能分析.结果表明,C/S复合材料呈现出非晶态的结构.采用1mol/L的LiPF6的DME/DOL(体积1∶1)电解液组装的电池首次放电比容量达到了1 200 mAh/g,其充放电效率稳定在70％左右.     

不同比例Cr_2O_3对硫正极材料导电性能的影响

解决单质硫导电性问题是提高锂硫电池性能的关键。纳米氧化物不仅能提高硫电极的孔隙度,还能吸附较多硫离子,另外对电池的氧化还原反应起到催化作用。常见纳米氧化物有:SiO2,TiO2,V2O5等。但很少有Cr2O3做添加剂的报道。本研究通过对锂硫电池正极材料单质硫的导电特性进行研究,研究添加不同比例的Cr2O3对单质硫电化学性能的影响,并采用XRD、SEM、粒度分析仪对电池材料物相、颗粒形貌和粒度分布进行表征。利用高精度电池性能分析测试系统等对正极材料、电池进行电性分析。     

炭黑包覆Al2O3掺杂LiMn2O4正极材料的研究

使用醋酸锂、醋酸锰和氧化铝为原料,采用高温固相法合成掺杂Al离子的LiMn2O4二级产物。合成化学计量比为n(Li)∶n(Mn)∶n(Al)=1.3∶1.9∶0.1。首次烧结温度450℃,烧结时间4h;二次烧结温度750℃,煅烧时间为40h。合成样品采用XRD进行材料表征。测试结果表明:合成样品为尖晶石结构,结晶度较高。所得样品使用炭黑包覆处理,并制成实验性电池,对其进行交流阻抗测试(EIS)分析、循环伏安特性(CV)测试、充放电及循环性能测试分析。实验结果表明:包覆后的正极材料改善了LiMn2O4的大电流充放电性能,该材料在0.5C的首次放电比容量为93mAh/g;包覆材料增强了在大电流充放电下的容量保持率,极大地改善了电池的循环性能,该材料在充放电倍率为0.2C时,32次循环后的容量保持率为92.5%。     

不同配比的复合导电剂对LMO锂电池性能的影响

导电剂使电池有良好的倍率放电性能,是锂离子电池不可或缺的关键材料之一,研究以常规导电炭黑做导电基底,探究添加导电石墨、碳纳米管和活性碳对LMO电池性能的影响.结果表明：在常规导电基底中加入50％的导电石墨,33.3％的碳纳米管,16.7％的活性炭的复合导电剂比常规导电剂组的实际比容量高出12 mAh/g;碳纳米管对实际比容量指标的影响最大,其次是活性炭,再次是导电石墨;循环次数在30次时,加入复合导电剂的电池容量保持率在90％以上,而加入常规导电剂的电池容量保持率下降到71％,不加任何导电剂的电池容量保持率只有55％.     

富硫共聚物的电化学性能研究

聚合物硫电极能够对多硫化物"穿梭效应"起到化学限域作用,明显改善锂硫电池硫电极的循环稳定性,但较差的导电性限制了其使用.通过扫描电镜分析不同涂覆厚度下的电极表面形貌;通过循环伏安(CV)和交流阻抗法(EIS)分析不同厚度聚合物硫电极的化学反应动力学和电池电化学性能;对比聚合物硫电极在不同涂覆厚度下,形成的不同硫负载量的锂硫电池硫电极的循环稳定性和倍率特性.实验结果表明涂覆厚度较小的富硫共聚物电极负载活性物质少,故电极内部电子能够快速转移到集流体并对外电路做功,在大电流充放电过程中,避免了电极的极化;相反,涂覆厚度较大的电极在小电流充放电过程中能存储更多电能,更适合做储能电池.