Sol-gel法制备的LiTi2-xMnx(PO4)3@C复合纳米材料及其储锂性能

通过简单的溶胶-凝胶方法成功合成一系列Nasicon型LiTi2-xMnx(PO4)3@C(x=0.02,0.05,0.08和0.1)。掺入异价元素锰增大了LiTi2(PO4)3的晶格参数,从而扩大Li^+的传输通道,并降低了电化学阻抗。同时材料的表面包覆均匀的导电碳层以提高电子的传输速率。所有复合材料通过粉末X射线衍射仪及透射电子显微镜进行表征。LiTi1.92Mn0.08(PO4)3@C作为锂离子电池正极材料表现出最佳的电化学性能。在0.1C倍率下,电池循环150次后放电容量高达145 mAh·g^-1,增大至5C倍率下首次充放电达到132mAh·g^-1。优异的电化学性能可归因于掺杂提高了锂离子扩散系数及包覆碳材料降低了传荷阻抗。     

微波合成法制备锂离子电池正极材料Li2FeSiO4

研究了一种制备锂离子电池正极材料Li2FeSiO4的新方法. 采用机械球磨结合微波热处理合成了Li2FeSiO4正极材料. 通过XRD、SEM和恒流充放电测试, 对样品结构、形貌和电化学性能进行了表征和分析. 与传统固相法合成的材料在晶体结构、微观形貌以及充放电性能方面进行了比较. 结果表明, 微波合成法可以快速制备具有正交结构的Li2FeSiO4材料; 在650 ℃时处理12 min, 获得了纯度高、晶粒细小均匀的产物, 该产物具有较高的放电比容量和良好的循环性能. 在60 ℃下以C/20倍率(电流密度, 1C=160 mA·g-1)进行充放电, 首次放电容量为119.5 mAh·g-1, 10次循环后放电容量为116.2 mAh·g-1. 与传统高温固相法相比, 微波合成法制备的材料具有较高的纯度、均匀的形貌和较好的电化学性能.     

Effects of Annealing Temperature on Microstructure and Electrochemical Properties of Perovskite-type Oxide LaFeO3 as Negative Electrode for Metal Hydride/Nickel(MH/Ni) Batteries

We reported the effects of annealing temperatures on microstructure and electrochemical properties of perovskite-type oxide LaFeO₃ prepared by stearic acid combustion method. X-Ray diffraction(XRD) patterns show that the annealed LaFeO₃ powder has orthorhombic structure. Scanning electron microscopy(SEM) and transmission electron microscopy(TEM) images show the presence of homogeneously dispersed, less aggregated, and small crystals(30-40 nm) at annealing temperatures of 500 and 600℃. However, as the annealing temperature was increased to 700 and 800℃, the crystals began to combine with each other and grew into further larger crystals(90-100 nm). The electrochemical performance of the annealed oxides was measured at 60℃ using chronopotentiometry, poten-tiodynamic polarization, and cyclic voltammetry. As the annealing temperature increased, the discharge capacity and anti-corrosion ability of the oxide electrode first increased and then decreased, reaching the optimum values at 600℃, with a maximum discharge capacity of 563 mA·h/g. The better electrochemical performance of LaFeO₃ annealed at 600℃ could be ascribed to their smaller and more homogeneous crystals.     

焙烧温度对合成LiFePO4的产物组成和电化学性能的影响

以FePO4为前驱体, 采用碳热还原法合成了LiFePO4/C复合正极材料; 通过TG-DTA、FTIR、XRD 等技术研究了反应历程, 分析了不同焙烧温度下产物的组成及杂相存在的原因, 并测试了其电化学性能. 研究表明, 300 ℃下LiFePO4已作为主要的相存在, 显示了较低的成相温度; 300、400、500 ℃下样品中存在一定量的杂相Li3PO4和Fe2O3, 600 ℃得到纯相的LiFePO4, 而在700 ℃下出现了焦磷酸盐Li4P2O7, 这些杂相的存在影响了其电化学性能, 600 ℃样品具有最佳的电化学性能, 其在0.1C下首次放电容量达146 mAh·g-1, 循环15 次后容量还保持为141 mAh·g-1.     

以Fe2O3为原料制备LiFePO4/C复合材料及其性能研究

以Fe2O3为铁源原料, 利用热还原法成功地制备了LiFePO4/C复合材料. 用XRD以及SEM对材料的晶体结构以及表面形貌进行了表征. 通过循环伏安和充放电测试研究了材料的电化学性能. 研究结果表明， 于700 ℃下制备的LiFePO4/C复合材料在0.1C的倍率下可以得到放电容量144.8 mA·h/g, 在循环160次后, 容量仍保持在141.4 mA·h/g. 这种以廉价的Fe2O3代替目前常用的二价铁盐原料方法, 具有减少LiFePO4合成成本的优点.     

高镍系正极材料LiNi0.88Co0.07Al0.05O2的制备及性能表征

以镍钴氢氧化物为原料,采用异丙醇铝水解法合成Ni0.88Co0.07Al0.05(OH)2,将前驱体与锂源充分混合,通过3种烧结条件制备出球形LiNi0.88Co0.07Al0.05O2正极材料,借助X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)以及电化学测试等表征手段对材料的晶体结构、微观形貌和电化学性能进行了较系统的研究。研究表明,在500℃下保温3 h、700℃下保温14 h的条件下合成的LiNi0.88Co0.07Al0.05O2具有良好的综合电化学性能,0.2C放电比容量达192.2 mAh·g^-1,首次充放电效率为81.6%,1C放电比容量为190.7 mAh·g^-1,100周后放电比容量为141.1 mAh·g^-1,容量保持率达到73.4%。     

单斜Li3V2(PO4)3/C复合材料的制备及其电化学性能

以LiOH·H2O、V2O5、H3PO4和蔗糖为原料,采用软化学法制备了锂离子电池正极材料Li3V2(PO4)3/C.通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)对产物的结构和形貌进行表征,采用恒电流充放电、电化学阻抗考察了产物的电化学性能.结果表明.当煅烧温度达到700℃时,杂质相衍射峰消失,所得的样品为纯相的单斜Li3V2(PO4)3.颗粒粒度为1～2 μm;在3.0～4.5 V电压范围内以0.2C倍率充放电,首次放电比容量达到148.2 mAh·g-1,第50次循环比容量仍为144 mAh·g-1,容量保持率为97%,具有良好的循环性能;另外,样品还具有很好的倍率性能和高温性能.     

微波合成法制备锂离子电池正极材料Li2FeSiO4

研究了一种制备锂离子电池正极材料Li2FeSiO4的新方法.采用机械球磨结合微波热处理合成了Li2FeSiO4正极材料.通过XRD、SEM和恒流充放电测试,对样品结构、形貌和电化学性能进行了表征和分析.与传统固相法合成的材料在晶体结构、微观形貌以及充放电性能方面进行了比较.结果表明,微波合成法可以快速制备具有正交结构的Li2FeSiO4材料;在650 ℃时处理12 min,获得了纯度高、晶粒细小均匀的产物,该产物具有较高的放电比容量和良好的循环性能.在60℃下以C/20倍率(电流密度,1C=160mA·g-1)进行充放电,首次放电容量为119.5 mAh·g-1,10次循环后放电容量为116.2 mAh·g-1.与传统高温固相法相比,微波合成法制备的材料具有较高的纯度、均匀的形貌和较好的电化学性能.     

Synthesis of LiMn2O4 Nano-wires via Flux Method and Their Usage as Cathode Material for Lithium Ion Batteries

LiMn₂O₄ nano-wires with ideal size distribution were readily synthesized by flux method. Samples prepared conventionally were used as the comparison references to investigate the effect of flux. The structural, morphological and electrochemical properties of nano-sized materials were examined by powder X-ray diffraction(XRD) analysis, scanning electron microscopy(SEM) and charge-discharge cycling analysis. Results from galvanostatic charge-discharge analysis show that the samples prepared at 700℃ via flux method(FM-700) afford the highest initial discharge capacity of 125.5 mA·h/g between 3.0 to 4.3 V at a rate of 0.2 C. After 50 cycles, a cycling retention of 89.6% is evident. Overall, the LiMn₂O₄ nano-wires developed in this work seem to be promising cathode materials for lithium ion batteries suitable to different energy-saving settings.     

Nd3+掺杂对LiFePO4结构及电化学性能的改善

采用两步加热高温固相法合成了掺杂Nd3+的LiFe1-xNdxPO4/C复合材料(x=0,0.01,0.02,0.04,0.06,0.08).用TG-DSC对前驱体进行分析和SQUID(超导量子干涉仪)对样品中Fe3+的磁性测定,优化了合成工艺条件;采用XRD、FE-SEM、EDS等方法分析了样品的结构并对其电化学性能进行了测试.结果表明:LiFe1-xNdxPO4/C复合材料具有橄榄石型结构;当Nd3+的掺杂量6%(物质的量分数)、煅烧温度700℃、煅烧时间16h时,样品在0.2C(1C=170.0mA·g-1)电流密度下的最大放电比容量可达165.2mAh·g-1,循环100次后的容量保持率仍为92.8%,在1C、2C、5C下的最大放电比容量分别为146.8、125.7和114.8 mAh·g-1.通过测定样品在不同较低倍率下的放电比容量,采用外推法得出制备样品的实测理论比容量为168.7 mAh·g-1.     

二维纳米片组成的花状铁醇盐及其微纳结构三氧化二铁衍生物的储锂性能

Fe₂O₃作为锂电池负极材料具有诸多优点,但其较低的本征电导率和充放电循环过程中材料粉化使得其电化学储锂性能有待改善。 本文以具有花状微纳结构的铁醇盐为反应中间体,在空气气氛下烧结制备出具有花状微纳结构的铁基负极材料Fe₂O₃。 纳米花状的铁醇盐可以在低烧结温度下转化为目标产物,从而使得产物能够保持中间体的形貌。 300 ℃热处理条件下,所得样品在电流密度为200 mA/g时首次放电比容量为1360 mA·h/g,循环100次后的容量仍然达到515.6 mA·h/g;相比之下,450和800 ℃热处理所得样品100次循环后,比容量分别为247.6和206.7 mA·h/g。 微纳结构在增加材料的活性的同时,也能够抑制材料的粉化现象,因而所制得的材料表现出较大的比容量和良好的循环性能,为解决Fe₂O₃负极材料循环性能差的问题提供了思路。     

LiFePO4的制备、结构与电性能研究

应用高速球磨-高温固相反应法于不同煅烧温度(400~700℃)下合成L iFePO4锂离子电池正极材料,X-射线衍射、扫描电镜和恒电流充放电等测试表明,煅烧温度对合成的L iFePO4晶体结构、表观形貌以及电化学性能均有很大影响;经600℃煅烧得到的L iFePO4样品具有良好的充放电性能,以0.1C倍率充放电,首次放电比容量为128.8 mAh/g,第15次放电比容量为129.1 mAh/g,充放电效率在99.7%以上;其高温充放电性能亦佳.     

结晶度对尖晶石LiMn2O4动力学性质的影响

应用溶胶-凝胶法制备两种结晶度尖晶石锂锰氧化物.X射线衍射(XRD)、电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP)、扫描电镜(SEM)、恒电流充放电、循环伏安(CV)和交流阻抗谱(EIS)等方法测试表明:以较高温度焙烧制得的L iMn2O4样品结晶度较高,但结晶度较低的样品却具有较高的放电容量和较好的循环稳定性,这主要是结晶度较低的样品具有较快的电荷交换速率和锂离子扩散速率.     

Synthesis of carbon-coated Li4Ti5O12 and its electrochemical performance as anode material for lithium-ion battery

Carbon-coated Li_4Ti_5O_(12) sample was synthesized by a sol-gel method. The Li_4Ti_5O_(12) powders were obtained by calcinations of the gels at 750, 800, 850,900 ℃ at N_2 atmosphere. The structure, morphology and electrochemical properties of the materials were characterized by SEM, XRD and charge and discharge. The final product sintered at 850 ℃ demonstrates excellent performance with a specific capacity of 163.5 mAh/g after 100 cycles at 1C. Furthermore, the discharge specific capacity of the sample can retain 80 mAh/g at 10C.     

高容量锂离子电池正极材料LiNi0.9Co0.05Mn0.025Mg0.025O2的合成及电化学性能

以β-Ni0.9Co0.05Mn0.025Mg0.025(OH)2和LiOH.H2O为原料通过高温固相法合成了球形LiNi0.9Co0.05Mn0.025Mg0.025O2。采用热重-差热分析了反应过程,采用X射线衍射和扫描电镜对粉末的结构和形貌进行了表征。采用充放电测试和循环伏安测试对材料电化学性能进行了研究。结果表明:750℃煅烧12 h合成的LiNi0.9Co0.05Mn0.025Mg0.025O2为Li原子混排较少的良好层状结构,二次颗粒尺寸在15μm左右,且具有最高的放电比容量和良好的循环性能,在0.2C,2.8~4.3 V的条件下,首次放电比容量达207 mAh.g-1,40次循环后容量保持率为92.5%。     

LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2的低温性能及动力学分析

通过高温烧结制备了锂离子电池正极材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2,并用XRD、SEM和恒流充放电对材料的结构、形貌和低温电性能进行了表征,通过线性极化、GITT和EIS等手段研究分析了低温下LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2性能变差的原因.结果表明,-20℃时,LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2材料的0.1、0.2、1和5 C倍率放电比容量依次为25℃时同倍率下放电比容量的83.2%、68.4%、57.2%和34.1%,放电中值电压比25℃时依次降低了0.049、0.125、0.364和0.531 V.低温充放电过程表现出明显的极化现象,其中最显著的极化来自锂离子穿过活性物质/电解液界面过程以及电荷转移过程,而非锂离子在电极材料内部的扩散过程.     

Activated carbon produced from paulownia sawdust for high-performance CO2 sorbents

In this paper, activated carbons （ACs） with high specific surface areas were successfully synthesized by simple one-step carbonization-activation from paulownia sawdust biomass, and the effects of the synthetic conditions on their CO2 capture capacity were investigated as well. The results show that, when the mass ratio between activator and biomass is 4, the activation temperature is 700℃ and the activation time is 1 h, as-made AC provides the most micropores for CO2 adsorption. As a consequence, the maximum CO2 uptake of 8.0 mmol/g is obtained at 0 ℃ and 1 bar.     

Excess capacity on compound phases of Li2FeTiO4 composite cathode materials synthesized by hydrothermal reaction using optional titanium sources to boost battery performance

Li₂FeTiO₄ composites have been produced using commercial LiAC, FeCl₂ and different titanium sources by hydrothermal synthesis (HS) at 175 ℃ and subsequent annealing at 700 ℃. Impure phase TiO₂, Fe₂O₃ and FeTiO₄ were detected out among the Li₂FeTiO₄ composites with different titanium sources. Micron and nano-sized particles of Li₂FeTiO₄ were prepared from various titanium raw materials, with nano-sized particles predominating when titanium raw materials were layered hydrogen titanate nanowire (H₂Ti₃O₇NW, HTO-NW) and titanium oxide nanotubes (TiO₂NB). The Li₂FeTiO₄ composites synthesized by HTO-NW shows a primary particle size of 50-200 nm of high crystallinity staggered with undissolved nanowire with a diameter size of about 100 nm. The samples using one-dimensional nanometer titanium oxide (TiO₂ NB) as the raw material can get a super high initial discharge capacity of 367.8 mAh/g at the rate of C/10 and excellent cycling stability. The selection of raw materials and adopting multi-phase modification can be considered as an effective strategy to improve the electro-chemical properties of Li₂FeTiO₄ composite cathode materials for the lithium secondary battery.     

竹节状纳米碳纤维的制备及嵌锂性能研究

以泡沫镍为催化剂,在600和700℃下,以CVD法热解乙炔气体制备大量的纳米碳纤维.随着制备温度增加,纳米碳纤维直径变小,竹节状含量减少, d002值减小,微晶片层平面Lc和La值增大,碳材料的可逆容量则下降.分别用透射电镜、 X射线衍射和拉曼光谱观察和测定了纳米碳纤维的形貌、微结构,发现在不同条件下生长的纳米碳纤维有不同的形貌和结构.对纳米碳纤维的电化学嵌锂性能的研究表明,纳米碳纤维的结构对其电化学嵌锂容量和充放电循环寿命起重要影响,制备温度越低,纳米碳纤维的石墨化程度越差,可逆嵌锂容量相应要高一些.     

稀土Sm掺杂LiFePO4/C正极材料的结构和电化学性能

采用高温固相法制备LiFe1-xSmxPO4/C(x=0,0.06,0.08,0.10)锂离子电池正极材料,并用XRD,SEM,CV及EIS等方法进行结构和电化学性能的测试。结果表明,通过该法制得的样品均具有橄榄石型晶体结构。Sm的掺杂可明显细化颗粒,并导致LiFePO4晶格中c轴方向的P-O键长增加,其中x=0.08样品P-O键长最大(0.152 8 nm),明显大于未掺杂样品的键长(0.142 2nm)。电化学性能测试表明,掺杂后LiFePO4的放电容量增加,循环稳定性能提高。在-20～40℃的温度区间内,放电容量随温度的升高而增加,其中x=0.08的样品40℃时放电容量为159 mAh.g-1,但测试温度达到60℃时,放电容量急剧下降。EIS测试表明Sm的掺杂可以明显改善电极表面电化学反应的动力学性能,降低电荷转移电阻,提高交换电流密度。