溶胶-凝胶法制备Li3V2(PO4)3及其性能研究

0引言具有类NASICON结构的Li3V2(PO4)3是继过渡金属氧化物LMO后的一种新型的锂离子二次电池正极材料。与目前市场上应用最为广泛的正极材料LiCoO2相比,Li3V2(PO4)3具有超常的稳定性,即使在脱出的Li 与过渡金属原子的物质的量之比大于1的时候仍然具有超乎寻常的稳定性,而通常情况下1mol LiCoO2在脱出0.5mol Li 就会变得不稳定。并且Co是一种战略物资,全球储量十分有限;Co也是一种有毒金属,对于环境污染较为严重。LiNiO2因其合成较为困难而使应用受限,尖晶石LiMn2O4虽然属于环境友好型化合物,但其理论比容量仅为148mAh·g-1,且…     

微波合成铝掺杂钻酸锂材料及性能研究

以LiOH·H2O，Al2O3和Co3O4为原料，微波加热合成Li离子电池正极材料LiAlxCo（1-x）O2．通过XRD测试表征了不同Al加入量时合成产物的晶体结构，确定当x≤0．4时，产物为单一相层状结构．计算了不同x时LiAlxCo（1-x）O2的晶胞参数，随着x的增大，a值减小，c值增大．对合成LiAlxCo（1-x）O2样品进行DSC—TGA测试，结果表明，当x不同时，合成样品的热稳定性不同．SEM测试表明，合成晶体粒度较均匀，粒径在5μm左右．电化学测试表明，LiAl0.2Co0.8O2的电化学性能最好，首次循环放电容量为127mAh／g，多次循环容量损失率小于LiCoO2．     

LiCoO_2和LiMn_2O_4在水系电解液中的赝电容研究

用溶胶-凝胶法合成了LiCoO2和LiMn2O4样品粉末。以LiCoO2和LiMn2O4电极为正极,活性炭(AC)电极为负极,分别组装成模拟非对称超级电容器AC/LiCoO2和AC/LiMn2O4,通过循环伏安、恒流充放电和电化学阻抗研究其电容性能。测试结果表明,这类非对称电容器在Li2SO4溶液中展示了较好的电容性能。在电压范围(0～1.4)V、电流密度为100mA·g-1时,AC/LiCoO2和AC/LiMn2O4电容器的初始比电容分别为45.9和44.6F·g-1。但在大电流密度下,AC/LiMn2O4具有更大的比电容和更好的循环性能。实验结果还表明,在水系电解液中,LiCoO2和LiMn2O4均是通过Li+脱嵌导致过渡元素(Co,Mn)价态变化所产生的赝电容来实现储能。     

微波法合成锂离子材料LiCoO2的研究

以氧化钴和氢氧化锂为原料,采用微波技术合成锂离子电池正极材料LiCoO2.主要考查的微波合成条件有反应时间、输出功率与反应温度.采用XRD、SEM方法和电化学测试手段研究了产物的结构与性能.研究结果表明微波合成法可以制备层状结构、电化学性能稳定的LiCoO2材料.在充放电实验中,电池的首次放电容量达到140 mAh·g-1.与传统的合成方法相比,微波合成技术具有节省能源、提高效率和环境友好的特点.     

晶体的择优取向与LiCoO2正极材料X射线衍射峰的强度比

采用高温固相反应法合成了锂离子电池正极材料LiCoO2, 用粉末X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)等技术对材料的形貌与结构进行分析. 平面反射和透射X射线粉末衍射数据表明, 目前商品LiCoO2样品XRD图谱的(104)和(003)衍射峰强度比(I(104)/I(003))主要反映了LiCoO2晶体c轴方向的择优取向, 而不是Li、Co原子的占位有序程度. I(104)/I(003)比值越小, 晶体择优取向度越高. 晶体无择优取向LiCoO2粉末材料的衍射峰强度比I(104)/I(003) 应为95%左右. 因此, 不能用I(104)/I(003) 的比值大小作为实际LiCoO2材料晶体内Li、Co 原子排列是否有序的主要证据. 澄清了长期有争议的关于锂离子二次电池正极材料LiCoO2的X射线衍射峰强度比问题.     

微波合成铝掺杂钴酸锂材料及性能研究

以LiOH.H2O,Al2O3和Co3O4为原料,微波加热合成Li离子电池正极材料LiAlxCo1-xO2.通过XRD测试表征了不同Al加入量时合成产物的晶体结构,确定当x≤0.4时,产物为单一相层状结构.计算了不同x时LiAlxCo1-xO2的晶胞参数,随着x的增大,a值减小,c值增大.对合成LiAlxCo1-xO2样品进行DSC-TGA测试,结果表明,当x不同时,合成样品的热稳定性不同.SEM测试表明,合成晶体粒度较均匀,粒径在5μm左右.电化学测试表明,LiAl0.2Co0.8O2的电化学性能最好,首次循环放电容量为127mAh/g,多次循环容量损失率小于LiCoO2.     

xLi2MnO3-(1-x)LiNi0.7Co0.3O2的低温燃烧合成及电化学性能研究

采用低温燃烧法合成了锂离子电池正极材料xLi2MnO3-(1-x)LiNi0.7Co0.3O2,对合成产物的结构、形貌和电化学性能进行了系统的研究,通过单因素试验对合成条件和材料的组成进行了优化。结果表明:采用低温燃烧法合成的富锂层状正极材料具有α-NaFeO2型层状结构、球状形貌和良好的电化学性能;其最佳合成条件为:回火温度850℃,回火时间20 h;Li2MnO3的最佳配比为x=0.7。在此条件下合成的0.7Li2MnO3-0.3LiNi0.7Co0.3O2,最高放电比容量达到263.1 mAh.g-1,并具有良好的循环性能和倍率性能。     

掺杂P,Al和La元素的锂离子电池材料的微波合成研究

采用微波合成法制备了含掺杂P,Al和La元素的正极材料LiCoO2,确定了工艺条件,包括反应时间、微波功率和反应温度.采用XRD,SEM和电化学测试仪研究了添加元素对LiCoO2结构和电化学性能的影响.研究发现,微波功率和反应时间对产物的结构有比较明显的影响.充放电试验结果表明,掺加La元素正极材料LiCoO2首次充放电容量达到了130 mAh.g-1.     

低热固相反应法制备纳米LiCoO2的研究(Ⅰ)

LiCoO2是目前商品锂离子电池的正极材料.虽然其价格昂贵,但与LiNiO2或LiMn2O4等相比,LiCoO2较易合成且生产工艺较成熟,因此其性能改进仍受到普遍关注.目前LiCoO2的合成方法主要是高温固相法[1～4],一般在700～900℃范围内烧结得到HT-LiCoO2;此外还可用低热法得到LT-LiCoO2[5～7];或通过CoOOH/LiOH·H2O/H2O混合物经H+/Li+离子交换得到LiCoO2[8].     

以混合价镍氢氧化物为镍源固气合成LiNi0.7Co0.25Al0.05O2

层状LiCoO2作为锂离子二次电池电极正极材料已得到广泛应用。由于钴资源匮乏及成本高,致使进一步提高比容量和比能量以及降低成本的研究引起关注。诸如LiCoO2体材中钴被M(N i,Mn,Ti,Mg)替代或部分被替代的研究[1-3],表面修饰研究[4-6],合成方法研究如固相法[7],溶胶凝胶法[8],共沉淀法[9],微波加热合成法[10]等。与钴相比,镍资源相对丰富且对环境友好,故以镍代钴合成LiCo1-xN ixO2的研究成为热点[11-13]。由于N i2 难以被氧化成N i3 致使合成时易生成非化学计量化合物,加之在充放电过程中,由于Li 离子与N i3 离子半径相近易产生阳离…