可弯曲锂离子电池电化学性能的研究

以Li Ni1/3Co1/3Mn1/3O2为正极,石墨为负极;采用卷绕和叠片工艺制备理论容量为300 m Ah可弯曲锂离子电池。通过测试首次充放电效率、循环寿命和内阻等方法对电池电化学性能进行研究。实验结果表明:卷绕式单颗锂离子电池首次放电容量为67.0 m Ah(0.1C倍率),首次充放电效率为89.33%,并联成内阻为48 mΩ,循环300周后容量保持率为85.35%。叠片式电池首次放电容量为400.8 m Ah(0.1C倍率),首次充放电效率为93.49%,内阻为45 mΩ,循环300周后容量保持率为92.68%。     

锂离子电池三元正极材料发展概述

综述了三元正极材料最近几年的发展状况,介绍了LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2材料的结构特征,重点探讨了不同制备方法以及离子掺杂、表面包覆等改性手段对材料的影响,最后对未来几年三元正极材料的发展提出了建议。     

不同隔膜对快充型三元锂离子电池性能的影响

隔膜是锂离子电池的重要组成部分,对其性能起着重要影响。通过研究聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、纤维素、芳纶、聚丙烯(PP)和聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯(PP/PE/PP)隔膜对锂镍钴锰酸锂(NCM)为正极,石墨为负极的快充型锂离子电池性能的影响。结果表明,采用纤维素隔膜的锂离子电池的综合性能最好,10C的高倍率下容量为144 mAh·g~(-1),容量保持率高达95.6%,5C倍率循环500次后的容量没有衰减。采用PET和PP隔膜电池性能也较理想。而采用PP/PE/PP隔膜电池在高倍率下容量快速衰减。由于其低的透气度和内阻以及高的电解液浸润性和吸液率,纤维素隔膜显著提升了三元锂离子电池的倍率性能和循环寿命。     

面密度对锂离子电池快充性能的影响研究

面密度是影响锂离子电池快充性能的主要因素之一。采用扫描电子显微镜、X射线衍射仪及粒度分析表征正负极材料形貌和结构,研究不同面密度镍钴锰酸锂/石墨锂离子电池的内阻、倍率性能、循环寿命和安全性能。结果表明,电池的内阻随着面密度的增加而增大,正极面密度从190 g/m~2提高到340 g/m~2,电池均呈现出良好的5C快速充放电性能和安全性能。正极面密度不超过280 g/m~2时,电池依然保持优异的10C快速充放电性能,容量达到1C倍率的93.4%以上。正极面密度为250 g/m~2的电池展示出最佳的5C倍率充放电寿命,2000次充放电后的容量保持率高达98.1%。而正极面密度为340 g/m~2的电池5C倍率充放电寿命衰减较快。     

锂离子电池正极材料Li[Ni1/3Mn1/3Co1/3]O_2的制备与显微结构研究

本文通过正交实验探索了影响Li[Ni_1/3Mn_1/3Co_1/3]O_2材料显微结构和性能的实验因素;利用扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)对所合成样品的微观形貌和显微结构进行表征。结果表明通过改进制备条件,可以合成颗粒尺寸细小、结构完整、结晶性好的Li[Ni_1/3Mn_1/3Co_1/3]O_2材料,这有助于改善其电化学性能。     

LiFePO4涂层厚度对锂离子电池电化学性能的影响

以LiFePO_4为正极材料制备不同电极涂层厚度的扣式半电池,利用恒电流充放电、循环伏安、交流阻抗等测试手段对电池电化学性能进行了测试,探讨了涂层厚度对电池充放电性能、循环性能、阻抗等的影响,并结合阻抗谱图拟合分析Li~+在极片内的扩散速率,揭示了涂层厚度影响电化学性能的作用机制。研究结果表明:涂层厚度增加,一方面使得锂离子的传递距离加长,另一方面在同等压实压力作用下得到的涂层孔隙率有所增加,造成实际传质路径减小,因此存在最佳厚度以实现最优电化学性能。在实验研究范围内,当涂覆湿膜厚度为120μm时,锂离子表观扩散系数达1.76×10~(-12 )cm~2/s,表现出最优的电化学性能,1C的充放电倍率下,首次放电比容量可达145.8 mAh/g。     

锂离子电池混合正极材料LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2/LiFePO4电化学性能研究

采用湿法球磨制备了锂离子电池用混合正极材料LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2/LiFePO4。通过X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)表征了材料的结构和形貌,采用恒流充放电测试、循环伏安测试(CV)和电化学阻抗谱测试(EIS)方法研究了混合正极材料LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2/LiFePO4的电化学性能。结果表明：混合正极材料LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2/LiFePO4的晶体结构完好,碳包覆的纳米LiFePO4颗粒较好地包覆在LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2表面。含质量分数15% LiFePO4的混合正极材料LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2/LiFePO4电化学性能优良,0.2C首次充放电比容量为181.40 mAh?g–1,首次充放电效率为90.79%;1.0C循环50次后放电比容量为169.89 mAh?g–1,容量保持率为97.80%;3.0C循环5次后的放电比容量为162.22 mAh?g–1,容量保持率仍有89.43%;60 ℃高温存储7 d后,容量保持率和容量恢复率分别为86.48%和97.32%。     

A位取代对PZN-PNN-PZT压电陶瓷性能的影响

以固态氧化物为原料,采用固态合成工艺制备Pb(Zn1/3Nb2/3)O3-Pb(Ni1/3Nb2/3)O3-Pb(ZrTi)O3(PZN-PNN-PZT)压电陶瓷,并研究了锆钛比(r(Zr)/r(Ti))、Ba2+的A位取代及Ba2+、La3+的A位复合取代对压电陶瓷电性能的影响。结果表明,PZN-PNN-PZT压电陶瓷在r(Zr)/r(Ti)=1.03下,进行Ba2+,La3+的A位复合取代后,即式子在Pb0.92Ba0.04La0.04(Ni1/3Nb2/3)y(Zn1/3Nb2/3)z Zrm Tin O3时压电性能最佳,其介电常数εT33/ε0=5 657,压电常数d33=709pC/N,机电耦合系数kp=0.69,品质因数Qm=45,居里温度TC=180.9℃。     

锂离子电池正极材料LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2的合成及性能研究

采用辐照凝胶法制备了锂离子电池正极用LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2粉体材料。采用XRD、SEM和电化学充放电测试对制备材料的结构和性能进行了表征。结果表明:900℃制得的样品具有较好的层状结构,结晶性适中,电化学性能优异:其首次放电容量高达184mA·h/g(2.80～4.50V,C/10),30次循环后的容量保持率为87.4%,表现出较好的充放电容量和循环性能,较之850,950℃煅烧样品具有最小的交流阻抗和直流阻抗。     

锂离子电池正极材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的研究进展

层状结构的LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2正极材料具有比容量高、循环性能优异、成本较低和对环境友好的特点.综述了锂离子电池LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2正极材料最近几年的研究现状与进展,并对其晶体结构特征、合成方法、掺杂与包覆改性以及表面修饰进行了评述,提出了目前锂离子电池正极材料研究中存在的问题,并对它未来的发展趋势进行了展望.     

树枝状氧化铁单晶的合成及其电化学性能研究

因其低成本和高的储锂能力,Fe2 O3作为一种极具潜力的锂离子电池负极材料而受到广泛的关注.采用水热法一步合成Fe2 O3,并应用在锂离子电池负极材料.采用XRD、SEM和TEM对样品的晶型与形貌进行分析,表明合成样品为树枝状Fe2 O3单晶.在电池的电化学测试中,树枝状Fe2 O3单晶电极表现出优异的循环稳定性(在1...     

Hierarchical Engineering of Porous P2‐Na2/3Ni1/3Mn2/3O2 Nanofibers Assembled by Nanoparticles Enables Superior Sodium‐Ion Storage Cathodes

Layered transition metal oxides (TMOs) are appealing cathode candidates for sodium‐ion batteries (SIBs) by virtue of their facile 2D Na⁺ diffusion paths and high theoretical capacities but suffer from poor cycling stability. Herein, taking P2‐type Na_2/3Ni_1/3Mn_2/3O₂ as an example, it is demonstrated that the hierarchical engineering of porous nanofibers assembled by nanoparticles can effectively boost the reaction kinetics and stabilize the structure. The P2‐Na_2/3Ni_1/3Mn_2/3O₂ nanofibers exhibit exceptional rate capability (166.7 mA h g^?1 at 0.1 C with 73.4 mA h g^?1 at 20 C) and significantly improved cycle life (≈81% capacity retention after 500 cycles) as cathode materials for SIBs. The highly reversible structure evolution and Ni/Mn valence change during sodium insertion/extraction are verified by in operando X‐ray diffraction and ex situ X‐ray photoelectron spectroscopy, respectively. The facilitated electrode process kinetics are demonstrated by an additional study using the electrochemical measurements and density functional theory computations. More impressively, the prototype Na‐ion full battery built with a Na_2/3Ni_1/3Mn_2/3O₂ nanofibers cathode and hard carbon anode delivers a promising energy density of 212.5 Wh kg^?1. The concept of designing a fibrous framework composed of small nanograins offers a new and generally applicable strategy for enhancing the Na‐storage performance of layered TMO cathode materials.     

掺杂和碳包覆对锂离子电池负极材料Li_4Ti_5O_(12)性能的影响

采用固相法首次合成了碳包覆的掺杂不同金属离子的锂离子电池负极材料Li3.9M0.1Ti5O12/C(M=Mn、Cu、Mg),对材料进行了循环伏安测试及恒电流充放电测试。结果表明:金属掺杂未改变材料的晶体尖晶石结构,由于金属离子对Li4Ti5O12的晶胞内部的掺杂和C对其外部的包覆,使复合材料的锂离子扩散速率、大电流循环稳定性和可逆容量都明显提高。在1C充放电循环时,Li3.9Mn0.1Ti5O12/C、Li3.9Cu0.1Ti5O12/C、Li3.9Mg0.1Ti5O12/C首次放电容量分别达到156.6,162.4和169.8 mAh/g;50次循环后,容量分别保持在155.4,159.6和169.7 mAh/g,展示了优良的电化学特性。     

CuO对(Ni_(1/3)Nb_(2/3))_(0.7)Ti_(0.3)O_2微波陶瓷低温烧结性能的影响

采用传统固相反应法制作(Ni1/3Nb2/3)0.7Ti0.3O2微波陶瓷,研究了CuO掺杂对所制陶瓷低温烧结性能、微观结构、相构成及微波介电性能的影响。结果表明,掺杂少量的CuO就能显著降低(Ni1/3Nb2/3)0.7Ti0.3O2陶瓷的烧结温度,且能改善陶瓷τf。当CuO掺杂量(质量分数)为1.0%时,(Ni1/3Nb2/3)0.7Ti0.3O2在950℃烧结,显示出良好的微波介电性能:εr=67.65,Q·f=3708GHz,τf=14.3×10-6/℃。     

Mn1/3Sb2/3对压电陶瓷材料性能的影响

研究了Pb(Mn1/3Sb2/3)y(Zn1/3Nb2/3)0.16(Zr,Ti)0.84-yO3(系压电陶瓷的主要特性，讨论了（Mn1/3Sb2/3)现代量变化对材料性能的影响。通过测试材料的介电损耗tanδ介电常数ε、机电耦合系数kp和机械品质因数Qm，判断出Mn1/3Sb2/3在PMZN系材料中的最佳取代范围。     

钽钪酸铅-钛酸铅制备工艺研究

采用XRD、SEM等分析技术,研究了制备工艺与(1x)Pb(Sc1/2Ta1/2)O3xPbTiO3(简称PSTT)结晶性能的关系。如选择适当的组分,在适当的温度下采用传统的电子陶瓷混合氧化物法可以获得全钙钛矿相结构的PSTT陶瓷;PSTT陶瓷晶粒细小均匀。     

Bi2O3掺杂对NiCuZn/PZT复合材料电磁性能的影响

先采用sol-gel法制得Pb0.95Sr0.05(Zr0.52Ti0.48)O3(PZT)纳米粉料,再采用固相反应法制备NiCuZn/PZT铁氧体/陶瓷复合材料。研究了低温烧结助剂Bi2O3掺杂对复合材料显微结构和电磁性能的影响。当w(Bi2O3)为2.5%时,NiCuZn与PZT的质量比为7:3和6:4的两种复合材料在900℃下均可实现低温烧结,其烧结体密度均大于5g/cm3。其中,7:3的μ′达到27,ε′大于34;6:4的μ′达到16,ε′大于50,均有望制作成不同性能指标的电感、电容双功能材料。