一种新的流变相法制备锂离子电池纳米-LiVOPO4正极材料

采用新型流变相法制备锂离子电池正极材料纳米-LiVOPO4. 采用X射线衍射、扫描电子显微镜以及电化学测试等手段对LiVOPO4的微观结构、表面形貌和电化学性能进行了表征. 结果表明, 采用流变相法制备的LiVOPO4由粒径大约在10-60 nm的小颗粒组成. 首次放电容量, 首次充电容量以及库仑效率分别为135.7 mAh·g-1, 145.8 mAh·g-1和93.0%. 0.1C (1C=160 mA·g-1)放电时, 60次循环后, 放电容量保持在134.2 mAh·g-1, 为首次放电容量的98.9%, 平均每次循环的容量损失仅为0.018%. 而1.0C和2.0C放电时的放电容量达到0.1C放电容量的96.5%和91.6%. 随着放电次数的增加, 电荷转移阻抗增加, 而锂离子在电极中的扩散系数达到10-11 cm2·s-1数量级. 实验结果显示采用流变相法制备的LiVOPO4是一种容量高、循环性能好、倍率性能好的锂离子电池正极材料.     

锂离子电池正极材料LiLa_x Mn_(2-x)O_4的高温固相合成及其电化学性能

以LiAc,MnAc2和LaCl3为原料,通过高温固相两段烧结合成法制备了4种LiLaxMn2-xO4(Fx,x=0,0.02,0.04,0.06),其结构和形貌经XRD和SEM表征。结果表明,LiLa0.02Mn1.98O4(即F0.02)为纯尖晶石结构,表面形貌为球形。采用活性炭为导电剂制备了Fx的锂离子电池正极材料(Ex),并用循环伏安法研究了Ex的电化学性能。结果表明,E0.02在0.1 C倍率充放电时的首次放电容量为75 mAh·g-1;0.5 C倍率循环充放电时,放电比容量为79 mAh·g-1;经过20次0.2 C倍率循环充放电时,容量保持在80 mAh·g-1。     

球磨微波法制备Li3V2（PO4）3/C及其电化学性能表征

本文采用球磨微波法合成锂离子电池正极材料Li3V2(PO4)3/C,并研究了微波辐射时间对样品电化学性能的影响.结果表明,640 W微波辐射18 min合成的材料,结晶度高,粒径小而均匀.该电极5C倍率下首次放电比容量达101.3 mAh·g-1,300周期循环,其放电比容量仍保持100.8 mAh·g-1,展示出良好的应用前景.     

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.     

片状LiV3O8软模板辅助溶胶-凝胶法制备及其在水系锂离子电池中的性能研究

负极材料是目前制约水溶液锂离子电池的关键.采用十二烷基苯磺酸钠软模板辅助的溶胶凝胶法制备了片状LiV3O8材料.XRD和SEM测试表明,目标材料为纯相的片状结构LiV3O8,属单斜晶系,P21/m点群.组装LiMn2O4//Li2SO4//LiV3O8水溶液锂离子电池,测试发现片状LiV3O8具有较高的倍率性能和较好的循环寿命.在0.1C下,LiV3O8的放电比容量为154 mAh·g-1.在1C、5C和10C时,放电容量分别为134 mAh·g-1、78 mAh·g-1和54 mAh·g-1.1C前170周循环的容量保持率约60%.     

AlF3包覆对Li1.2Mn0.534Ni0.133Co0.133O2正极材料电化学性能的影响

通过共沉淀法制备锂离子电池富锂锰基正极材料Li1.2Mn0.534Ni0.133Co0.133O2,并对其进行AlF3包覆。实验结果表明,通过AlF3包覆,材料的电化学性能得到明显提高。在0.2C下,包覆前材料的首次放电比容量为253 mAh.g-1,首次充放电效率仅为88.8%。经过AlF3包覆,材料的首次放电比容量提高到294 mAh.g-1,首次充放电效率高达96.4%。同样,在1.0C下循环50次,未包覆材料的放电比容量由225 mAh.g-1降到185 mAh.g-1,容量保持率仅为82.2%。经过AlF3包覆,材料的放电比容量由230mAh.g-1仅降为222 mAh.g-1,容量保持率高达96.5%。     

简化的溶胶凝胶法合成LiMn2-xLaxO4及电性能研究

采用以水溶液作为反应介质的简化的溶胶凝胶法制备了LiMn2O4和稀土La掺杂的LiMn1.98La0.02O4粉体材料, 此方法工艺简单, 容易控制, 制备周期短. 利用XRD, SEM对材料粉体进行结构形态表征, 并以合成的材料为正极活性材料测试其充放电性能、循环伏安性能、 电化学阻抗谱性能. 实验结果表明: 材料LiMn2O4和LiMn1.98La0.02O4具有较好的尖晶石结构, 且颗粒分布均匀, 掺杂La的材料循环性能有较大改善. 以LiMn2O4为正极活性物质的扣式电池首次放电比容量129.38 mAh · g-1, 循环20次后容量保持在94%, 以LiMn1.98La0.02O4为正极活性物质的扣式电池首次放电比容量106.77 mAh · g-1, 循环20此后容量保持在96.2%.     

锰源对燃烧法制备5V级正极材料LiNi0.5Mn1.5O4的影响

以硝酸锰和醋酸锰,采用蔗糖燃烧法制备锂离子电池正极材料LiNi0.5Mn1.5O4通过XRD、SEM、粒径分布测试、循环伏安、恒流充放电测试以及交流阻抗等方法,研究了醋酸锰和硝酸锰对产物的结构、形貌、粒径及电化学性能的影响。XRD测试结果表明样品的结构都为立方尖晶石型,属于Fd3m空间群。不同的锰源对材料的粒径及粒径分布有很大的影响。以醋酸锰为原料制得的材料的粒径较小并且分布更均匀,有利于锂离子的脱出和嵌入从而提高电化学性能。以醋酸锰为锰源制得的LiNi0.5Mn1.5O4在3.6~5.2 V的充放电电压范围内的电化学性能更好,1C(1C=140.0 mA.g-1)倍率的首次放电容量为144.5 mAh.g-1,循环100周后容量保持率为96%,在3C,5C,10C以及20C的放电容量分别为136.3,132.0,124.7以及96.6 mAh.g-1。     

LiAl0.03Mn1.97O4的流变相辅助微波合成以及电化学性能

采用一种特殊微波合成法，流变相辅助微波合成法，制备了结晶度好、纯度高的尖晶石相的锂离子电池正极材料LiAl0.03Mn1.97O4。对其进行了XRD分析和SEM研究，并就结构、形貌与传统固相法制备的LiMn2O4、LiAl0.03Mn1.97O4进行了比较。采用这种流变相辅助微波合成法制备的LiAl0.03Mn1.97O4具有优良的电化学性能，电化学性能测试表明，这种材料具有比较高的首次放电容量（115mAh／g）以及良好的可逆性、优异的循环性能，25次循环结束比容量几乎不变，保持在115mAh／g左右，衰减性得到很好的改善。     

锂离子电池负极材料Li4Ti5O12的半固相法制备及碳包覆改性

由半固相法制得锂离子电池负极材料Li4Ti5O12,并研究了Li4Ti5O12的碳包覆改性.采用XRD、SEM、TEM以及HRTEM观察和分析产物的相结构与形貌.采用恒流充放电、循环伏安法和交流阻抗技术测试了材料的电化学性质.结果表明,Li4Ti5O12因颗粒团聚电化学性能严重下降,该电极在0.1C和0.5C首周期放电容量分别为121.7和87.6 mAh·g-1;碳包覆Li4Ti5O12/C材料呈球形分布,能抑制颗粒团聚,该电极倍率<0.5C时的放电比容量大于180 mAh·g-1,超过Li4Ti5O12的理论放电比容量(175 mAh·g-1);在1C、5C和10C倍率下,其容量仍保持在136、79.9和58.3 mAh·g-1,碳包覆改性材料具有优异的循环寿命和高倍率性能.     

Synthesis and electrochemical properties of spinel LiMn2O4 prepared by the rheological phase method

Pure-phase and well-crystallized spinel LiMn₂O₄ powders were successfully synthesized by a simple rheological phase method. The thermal behavior and structure properties of the powders prepared by the rheological phase method compared with the solid-state reaction were investigated by thermogravimetry, powder X-ray diffraction , scanning electron microscopy and transmission electron microscopy. According to the results of the electrochemical tests, it is obvious that the sample resulting from the rheological phase method shows higher discharge capacity and better cycling stability than one formed in the solid-state reaction. The cyclic voltammogram and columbic efficiency curves also confirm that the product by the rheological phase method has a good cycling performance due to its fine cubic spinel structure and morphology.     

一种新碳源包覆的LiFePO4/C正极材料的合成及性能

以富含植物蛋白的豆浆作为碳源, 以FePO₄·4H₂O和LiOH·H₂O为原料, 采用流变相方法合成了锂离子电池正极材料LiFePO₄/C. X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)的表征结果显示, 样品具有良好的结晶性能, 平均粒径约200 nm, 颗粒表面有均匀网络状的碳包覆. 充放电循环研究结果表明: LiFePO₄/C具有稳定的电化学循环性能, LiFePO₄/C正极材料在0.1C倍率下首次放电比容量达到156 mAh·g^-1, 首次充放电效率达到98.7%; 循环40次后, 放电比容量为149 mAh·g^-1, 电池容量保持率在95%以上, 1C倍率下首次放电比容量达到134.7 mAh·g^-1, 显示出较高的电化学容量和优良的循环稳定性.     

锂离子电池高电压正极材料LiNiVO4的合成与表征

通过流变相反应法成功合成了LiNiVO4．利用热重-差热分析、粉末X射线衍射、扫描电子显微镜和粒度分析对产物进行了表征;采用循环伏安技术评价了其电化学性能．结果表明,利用流变相反应法在500℃即可制备纯相的LiNiVO4产物．与常规的固相反应产物相比,流变相产物表现出了较小的晶胞常数和颗粒尺寸,其中600℃的流变相产物具有良好的循环伏安特性．     

掺杂Y^3+的锂锰尖晶石的合成及其电化学性能研究

采用流变相反应法合成了掺杂稀土钇离子的锂锰尖晶石LiYxMn2-xO4，并对其 结构和电化学性能进行了初步研究。结果表明，当掺入的Y^3+的含量较低（x≤0. 02)时，得到的产物能保持完整的尖晶石结构，并表现出极佳的电化学性能。Y^3+ 的掺入使材料的循环稳定性能大幅度提高，而这种提高是源于Y^3+对尖晶石结构的 稳定作用。电极材料LiY0.02Mn1.98O4显示了最优的电化学性能，在0.2℃放电速率 下，其初始放电容量为118mA·h·g^-1，100次循环后仍能保持初始容量的98％。     

流变相法制备倍率性能优异的LiFePO4/C复合材料

以月桂酸为碳源和表面活性剂,氢氧化锂、碳酸锂和醋酸锂为锂源,采用流变相法制备LiFePO4/C复合材料。运用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、粒度分析、恒流充放电测试、循环伏安以及交流阻抗测试等方法对复合材料进行表征。结果表明,不同的锂源对LiFePO4/C复合材料的结构和电化学性能均有很大影响,以氢氧化锂为锂源合成的LiFePO4/C材料展示出最佳的循环性能和倍率性能。该材料在0.1C下放电比容量为153.4 mAh.g-1,在大倍率10 C下,容量保持率仍可达76%,甚至10C下循环800次后,容量衰减率仅有4%,SEM结果显示该材料具有较小的粒径(～200 nm),且分布集中,有效提高了电子迁移速率,从而改进了LiFePO4/C的倍率性能。     

异质双碳源对LiMn0.8Fe0.2PO4复合材料电化学性能的影响

采用水基流变相辅助的固相法,以异质碳蔗糖和石墨为碳源,合成了LiMn_0.8Fe_0.2PO₄/C复合材料,研究了不同石墨加入方式对所制复合材料电化学性能的影响,并对所制备的LiMn_0.8Fe_0.2PO₄/C复合材料进行了X射线衍射(XRD)、比表面积测试、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)等表征。结果表明,不同石墨包覆工艺对材料结构和电化学性能具有显著影响。前驱体煅烧后再加入石墨获得的样品纯度高,形貌呈均一的椭圆形,在0.1C下的放电比容量为149 mAh·g^-1,达到其理论比容量的 87%;在 5C 下最大的放电比容量为 133 mAh·g^-1;在 2C 倍率下经过 300 次循环后比容量维持在 127 mAh·g^-1,衰减率仅为1.9%,表现出了优良的循环稳定性。     

异质双碳源对LiMn0.8Fe0.2PO4复合材料电化学性能的影响

采用水基流变相辅助的固相法,以异质碳蔗糖和石墨为碳源,合成了LiMn_0.8Fe_0.2PO₄/C复合材料,研究了不同石墨加入方式对所制复合材料电化学性能的影响,并对所制备的LiMn_0.8Fe_0.2PO₄/C复合材料进行了X射线衍射(XRD)、N₂吸附-脱附测试、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)等表征。结果表明,不同石墨包覆工艺对材料结构和电化学性能具有显著影响。前驱体煅烧后再加入石墨获得的样品纯度高,形貌呈均一的椭圆形,在0.1C下的放电比容量为149 mAh·g^-1,达到其理论比容量的87%;在5C下最大的放电比容量为133 mAh·g^-1;在2C倍率下经过300次循环后比容量维持在127 mAh·g^-1,衰减率仅为1.9%,表现出了优良的循环稳定性。     

Synthesis,characterization and lithium-intercalation properties of rod-like CaMoO<Subscript>4</Subscript> nanocrystals

Rod-like CaMoO₄ nanocrystals were synthesized via a template-based rheological phase reaction route as a novel method. The physical characterization was carried out by thermogravimetric/differential thermal analysis (TG/DTA), X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM), and elected-area electron diffraction (SAED). A structure-directed role of hexamethylene tetramine (HMTA) was observed during the formation of CaMoO₄ nanocrystals. The electrochemical performance of CaMoO₄ as anode for lithium ion batteries has also been investigated by galvanostatic cycling and AC impedance spectroscopy. CaMoO₄/Li cell can deliver superior capacity than theoretical value in the initial cycle, and the much improved capacity was attributed to the contribution of oxygen besides the reduction of molybdenum during lithium insertion. Furthermore, a charge capacity of 276 and 438 mAh/g was retained after 50 cycles in the range of 0.01–2.50 V vs Li at a current density of 100 and 200 mA/g, respectively. The particle size and morphological properties were found to play an important role in fast lithium insertion/extraction performance and cycling stability at high rate.     

Structural transformation of LiVOPO4 to Li3V2(PO4)3 with enhanced capacity

In the present investigation, we report the transformation of alpha-LiVOPO 4 to alpha-Li 3V 2(PO 4) 3, leading to an enhancement of capacity. The alpha-LiVOPO 4 sample was synthesized by a sol-gel method, followed by sintering at 550-650 degrees C in a flow of 5% H 2/Ar. The structural transformation of a triclinic alpha-LiVOPO 4 structure to a monoclinic alpha-Li 3V 2(PO 4) 3 structure was observed at higher sintering temperatures (700-800 degrees C in a flow of 5% H 2/Ar). The alpha-Li 3V 2(PO 4) 3 phase was characterized by X-ray diffraction, scanning electron microscopy, transmission electron microscopy, thermal gravimetric analysis, and X-ray absorption near edge spectrum (XANES) techniques. The valence shift of vanadium ions from +4 to +3 states was observed using in situ XANES experiments at V K-edge. The structural transformation is ascertained by the shape changes in pre-edge and near edge area of X-ray absorption spectrum. It was observed that the capacity was enhanced from 140 mAh/g to 164 mAh/g via structural transformation process of LiVOPO 4 to Li 3V 2(PO 4) 3.