新型复合正极材料5LiMn0.9Fe0.1PO4·Li3V2(PO4)3/C的制备及电化学性能研究

用固相法制备了5LiMn0.9Fe0.1PO4·Li3V2(PO4)3/C复合正极材料.采用XRD、SEM、TEM和电化学测试等对材料进行了表征.结果表明,复合材料由LiMn0.9Fe0.1PO4和Li3V2(PO4)3两相组成,不含其它杂质.Li3V2(PO4)3的加入使得LiMn0.9Fe0.1PO4的电化学性能得到极大地提高.该复合材料在0.05 C和1C倍率下的放电比容量分别为162.8 mAh·g-1和129.6mAh·g-1,在1C倍率下循环50次后的容量保持率为90.1;.     

3LiMnPO4·Li3V2（PO4）3正极材料的制备及其电化学性能研究

以五氧化二钒干凝胶、碳酸锰、磷酸二氢铵、碳酸锂、乙炔黑为原料,采用固相法在相对较低的温度条件下合成了x Li Mn PO4·y Li3V2(PO4)3锂离子电池复合正极材料。采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)对其晶体结构和表面形貌进行表征。结果表明,750℃下烧结15 h合成的3Li Mn PO4·Li3V2(PO4)3为结晶良好的两相结构,颗粒粒径较小且分布比较均匀,其在室温、0.2 C倍率下首次充放电容量分别为144.8 m Ah/g和139.8 m Ah/g,循环50次后容量为130.5 m Ah/g。     

以酚醛树脂为碳源合成锂离子电池正极材料Li3V2 (PO4)3/C

以酚醛树脂为碳源,分别采用了固相法和溶胶凝胶法合成了锂离子电池正极材料Li3V2(PO4)3/C.结果表明,高分子材料酚醛树脂是一种优良的碳源材料,其热解后得到的导电网络能够有效的提高Li3V2(PO4)3的电化学性能;两种试样的充放电曲线和交流阻抗图谱体现出了试样良好的可逆性,其极化程度很低,电荷转移电阻小;而相对于固相法来讲,溶胶凝胶法和表面活性剂CTAB(十六烷基三甲基溴化铵)的共同作用能够有效的将颗粒粒径控制在纳米级别.用这种方法合成的试样在15 C下充放电比容量也能高于90 mAh/g,5C倍率下循环50次比容量无衰减,证明了以酚醛树脂为碳源并采用溶胶凝胶法合成的试样具有很好的倍率性能与循环性能.     

溶胶-凝胶法制备Li3V2 (PO4)3粉体的形貌控制研究

以LiOH·H2O,NH4VO3,H3PO4和柠檬酸为原料,十二烷基苯磺酸钠(SDBS)为表面活性剂,采用溶胶凝胶法实现了Li3V2(PO4)3粉体的制备.添加不同剂量的十二烷基苯磺酸钠(SDBS)探究其对Li3V2(PO4)3粉体物相形貌的控制作用,采用热分析、X射线衍射和场发射扫描电子显微镜对其晶型结构,形貌特征进行表征,从而研究Li3V2(PO4)3的合成温度及十二烷基苯磺酸钠(SDBS)加入量对粉体物相形貌的影响.结果表明,用溶胶凝胶法制备合成了单斜结构Li3V2(PO4)3粉体.SDBS的加入对样品的晶粒尺寸和表面形貌有一定的影响.     

溶剂热法合成LiMn1-xFexPO4纳米片及其电化学性能

采用溶剂热法在乙二醇和水的混合溶剂中合成了LiMn1-xFexPO4(x=0,0.1,0.15,0.2,0.3)纳米片.研究了Fe含量对LiMnPO4晶体结构、形貌及电化学性能的影响.结果表明:LiMnPO4被部分Fe替代后,电化学活性明显提高.其中LiMn0.7Fe0.3PO4/C在0.1C倍率下的放电容量达到157 mAh/g,并表现出较好的倍率性能和循环稳定性.     

碳源对锂离子电池正极材料Li3V2（PO4）3性能的影响

分别以柠檬酸、葡萄糖和蔗糖为碳源,采用球磨与碳热还原结合法制备了锂离子电池正极材料Li3V2(PO4)3/C。采用TG-DTA分析确定了合成过程的反应机理。通过XRD、SEM及恒电流充放电等测试研究了碳源对产物物理及电化学特性的影响。结果表明,碳源的选择对产物形貌和电化学性能影响较大。不同碳源制备的材料都具有单一相的Li3V2(PO4)3晶体结构,以柠檬酸为碳源制备的磷酸钒锂综合电化学性能较好,0.1 C和1 C条件下,首次放电容量分别为151.0 mAh·g-1和131.6 mAh.g-1,50次循环后容量保持率为95.0%和96.6%。     

Ti4+掺杂对磷酸钒锂材料结构和电化学性能的影响

分别采用溶胶-凝胶法和高温固相法制备锂离子电池正极材料Li3V1.93 Ti0 05(PO4) 3/C,研究Ti4+掺杂对Li3 V2(PO4)3材料结构、形貌和电化学性能的影响.结果表明:利用溶胶-凝胶法和高温固相法均得到单斜晶系结构,且无杂相存在,少量Ti4掺杂并未影响材料的结构形貌,但显著改善了电化学性能.溶胶-凝胶法掺杂Ti4+试样在0.2C和12 C放电比容量分别为129 mAh·g-1和102 mAh·g-1,明显高于高温固相法掺杂Ti4+试样,且循环性能良好.研究表明利用溶胶-凝胶法掺杂是一种改善离子掺杂效果的有效路径.     

锂离子电池正极材料Li2FeSiO4/C的制备及性能研究

采用液态混合、固相反应相结合制备了锂离子电池正极材料Li2FeSiO4/C,研究了合成温度对材料结构和电化学性能的影响.利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和恒流充放电,电化学交流阻抗(EIS)等测试方法对材料的结构、表观形貌及电化学性能进行表征.考察焙烧温度对Li2FeSiO4/C材料合成及其性能的影响.结果表明:650℃的样品在25℃以0.1C进行恒流充放电,其首次放电容量为103.31 mAh/g,10次循环后的比容量为81.35mAh/g.     

离子液体辅助合成Fe3O4纳米粒子及其性能研究

采用离子液体1-丁基-3-甲基咪唑双(三氟甲烷磺酰)亚胺盐([Bmim][TFSI])辅助合成了Fe3O4纳米粒子,研究了其磁、电化学方面的性能,并利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等对样品进行了表征.实验结果表明:以该离子液体为稳定剂合成的Fe3O4纳米粒子平均直径约为20 nm,且形貌均一,在室温下表现出超顺磁性,饱和磁化强度为68.13 emu/g.将所得Fe3O4纳米粒子应用于锂离子电池负极材料,在电流密度为0.1 A/g条件下,首次充放电比容量分别高达1025 mAh/g和1428 mAh/g.     

焙烧温度对Li[Mn1/3Ni1/3CO1/3]O2结构及电化学性能影响

采用碳酸盐共沉淀法制备了Li[Mn1/3Ni1/3Co1/3]O2,研究了前驱体的焙烧温度对材料结构和电化学性能的影响.XRD测试结果表明,800℃下焙烧得到的样品具有较好的层状结构和较低的阳离子混排程度.SEM测试表明合成材料具有球状形貌,平均粒径可达5μm,组成它的一次颗粒粒径平均为200nm.在2.8～4.3V(vs.Li/Li+)0.2C条件下进行充放电测试,800℃下合成的样品的首次放电比容量最高(159.06mAh·g-1),容量损失最小,循环50次后能保持初始放电比容量的95.7;.EIS分析结果表明,800℃焙烧的样品的电化学活性最好.     

Co3O4/C纳米纤维锂离子电池负极材料性能研究

采用优化的静电纺丝方法结合控制热解法制备出一维Co3O4/C纳米纤维,前驱纳米纤维均匀光滑,其纤维直径大约为200 nm左右,经退火处理后Co3O4颗粒镶嵌于碳纤维中.通过X射线衍射(XRD)表征,发现该Co3 O4结晶完整且无杂质.室温下用蓝电电池测试系统(CT2001A)测试其倍率性能和循环性能,首次放电比容量高达1314.5 mAh·g-1.分别以0.1 C、0.5 C、1 C、2 C、5 C、10 C、15 C和0.1 C的倍率进行充放电测试,其对应比容量分别为633 mAh·g-1、535 mAh·g-1、398 mAh·g-1、252 mAh·g-1、157 mAh·g-1、86 mAh·g-1、49 mAh·g-1和643 mAh·g-1,表现出良好的倍率性能.在倍率为0.5 C下测试其循环性能,50次循环后充电比容量为494 mAh·g-1,容量保持率为88.2;;200次循环后比容量仍能达到300 mAh·g-1,显示出优异的循环性能.这一优异的电化学性能归因于一维CNF网状结构的抗应力缓冲作用.     

一步水热法制备钠离子电池正极材料Na3V2(PO4)2F3及其性能研究

采用一步水热法制备了钠离子电池正极材料Na3V2(PO4)2F3,用XRD、SEM、恒流充放电等对样品进行了表征.研究表明,络合剂种类对Na3V2(PO4)2F3的结构、形貌及电化学性能有重大影响,以抗坏血酸、柠檬酸、草酸和酒石酸为络合剂制备的样品分别为小立方体、球形、大立方体和不规则球状,除以酒石酸为络合剂制备的样品为无定形结构外,其余样品均结晶良好.其中以抗坏血酸为络合剂制备的样品结晶度最高且电化学性能最优,该样品在0.05 C和0.5C倍率下的首次放电比容量为112.0 mAh/g和92.5 mAh/g,且具有良好的倍率性能和循环性能.     

负极材料Li4Ti5O12的制备与性能研究

利用纳米二氧化钛(P25)粉为钛源,Li2CO3为锂源,采用固相法及高能球磨法制备亚微米级尖晶石Li4Ti5O12.将Li4Ti5O12与碳纳米管(CNTs)制备成复合电极作为工作电极与锂片组成电池进行电化学性能测试.通过SEM,XRD等表征材料形貌、结构及粒径分布,通过充放电测试表征其电化学性能.结果表明,在800℃合成温度及8h合成时间制备条件下可以得到小尺寸且颗粒均匀的亚微米晶体Li4Ti5O12,且合成的产物电化学性能最佳.在800℃及8h合成条件下,产物首次充放电容量分别为188.0 mAh/g和189.1 mAh/g,首次充放效率为99.4％,且具有良好的可逆性.     

新型锂离子电池复合负极材料3Li4Ti5O12·NiO的制备及性能研究

采用喷雾干燥法合成了3Li4Ti5O12·NiO复合负极材料.XRD结果表明,复合NiO没有改变Li4Ti5On的晶体结构.SEM结果表明,样品为直径0.5～3 μm的球形颗粒.电化学测试结果表明,3Li4Ti5O12·NiO较Li4Ti5O12倍率性能和循环性能得到极大地提高.该复合材料在0.1C、1C和20 C倍率下的放电比容量分别为372.8 mAh·g-1、252.6 mAh·g-1和204.8 mAh·g-1,在20C倍率下循环300次后的容量保持率为98.7;.     

Cr掺杂V6O13锂离子电池正极材料的合成及电化学性能研究

采用水热合成的方法,在合成过程中通过添加Cr(NO3)3·9H2O对V6O13进行了掺杂改性.测试了不同掺杂量样品的XRD图谱并相互做了比较.分析了样品中Cr、V元素化合价的变化.分析了不同掺杂量对前驱体形貌的影响.对其进行充放电循环测试后,发现Cr3+的掺入使得V6O13的放电容量有明显的增长,当掺杂量为0.06g时其第1次放电容量达到337 mAh/g,比未掺杂的样品多出了60 mAh/g.循环伏安测试结果表明Cr3+的掺入能够改变Li离子嵌入/脱出V6O13的行为,提高其充放电电压,有益于提高V6O13的电化学性能.     

橙红色荧光粉Ca10Li(PO4)7∶Sm3+的合成及其发光特性研究

采用固相法合成了Ca10Li(PO4)7∶xSm3+橙红色荧光粉,研究了材料的发光性质.结果表明,以404 nm近紫外光作为激发源时,Ca10Li(PO4)7∶xSm3+表现为多峰特征,主峰位于569 nm、606 nm、651 nm和713 nm,分别对应Sm3+的4G5/2→6H5/2、4G5/2→6H7/2,4 G5/2 →6H9/2 and 4 G5/2 →6H11/2跃迁发射,且606 nm发射峰最强,材料发射橙红光;监测606 nm发射峰,对应的激发光谱包含363 nm、376 nm、404 nm和478nm多个激发峰;改变Sm3+的掺杂量,发现Ca10 Li(PO4)7∶Sm3+的发射强度表现出先增大、后减小的变化趋势,x=0.05时发射强度最大,即存在浓度猝灭现象,造成浓度猝灭的机理为电多极相互作用,Ca10Li(PO4)7∶Sm3+的色坐标基本不变,位于橙红色区域.Ca10Li(PO4)7∶Sm3+具有较好的温度特性,激活能为0.188 eV.     

月桂酸辅助流变相法制备LiFePO4及电化学性能研究

以月桂酸为碳源和表面活性剂,采用流变相法合成了LiFePO4正极材料,研究了煅烧温度、月桂酸量对LiFePO4晶形结构、形貌以及电化学性能的影响.研究表明,500℃温度、月桂酸量x=nCH3(CH2)10COOH/nLiOH=0.2条件下合成的LiFePO4正极材料为纯相的橄榄石结构,样品颗粒大小较为规则,粒径分布均匀,以0.1C倍率充放电首次放电容量为164.7 mAh·g-1,循环30次容量为151.3 mAh·g-1.     

基于聚合反应制备的钛离子掺杂LiFePO4/C复合材料

首先基于聚合反应合成FePO4/PANI前驱体,再以为LiOH·H2O,FePO4/PANI 和 PVA原料制备了LiFePO4正极材料,此外再对其进行碳包覆以及Ti4+掺杂,三种试样分别标记为LiFePO4,LiFePO4/C及LiFe0.96Ti0.02PO4/C.通过XRD、EDS及充放电测试等手段表征了材料的微观结构与电化学性能.实验结果证明:试样的XRD图谱均与标准LiFePO4图谱一致,不存在无定形碳衍射峰.与未掺杂试样LiFePO4/C相比,LiFe0.96Ti0.02PO4/C的电子电导率与其相近,但离子扩散系数有所改善,Ti4+在晶格中均匀分布,因此与其他两试样相比,其电化学性能更好.试样在C/10、C/2、1C、3C及5C倍率下的放电比容量为158.7 mAh·g-1、153.3 mAh·g-1、147.6 mAh·g-1、136.4 mAh·g-1及123.5 mAh·g-1,具有良好的倍率性能与电位稳定性.     

α-Fe2O3单晶纳米片的制备及其电化学性能研究

以FeSO4·7H2O为铁源,CTAB为表面分散剂,采用便利的水热合成法成功制备了高性能α-Fe2O3单晶纳米片.利用X射线衍射、扫描电镜和恒流充放电测试等手段对材料的物相、微观形貌和电化学性能进行表征.结果表明,在200 mA/g电流密度下,α-Fe2O3单晶纳米片的起始不可逆容量损失较小;在100次循环后,α-Fe2O3单晶纳米片仍然约有875 mAh/g的充放电比容量,库伦效率保持在98;以上;在2000 mA/g的大倍率条件下,材料的充放电比容量依旧可达643 mAh/g左右,表现出十分良好的循环稳定性和可逆性能.     

熔盐法制备亚微米Co3O4超级电容器电极材料

以Co(NO3)2·6H2O为原料,在280 ℃下,采用简单的熔盐法合成了亚微米Co3O4.运用X射线衍射(XRD),扫描电子显微境(SEM)对产物的相结构和形貌进行了分析.通过循环伏安法和恒电流充放电法测试了亚微米Co3O4电化学性能.电化学测试结果表明:在6 mol/L KOH溶液中,保温时间为3h时,Co3O4亚微米颗粒的比电容最高,在0.4 A/g充放电电流密度下放电比电容为187 F/g,并且在1 A/g电流密度下循环1000次后比电容保持首次电容的51.4;.