纳米分散颗粒Li1.2Ni0.2Mn0.6O2材料的制备及性能

以乙酸盐和一水合柠檬酸为原料,采用溶胶-凝胶法合成锂离子电池纳米级富锂锰基正极材料Li1.2 Ni0.2 Mn0.6 O2.X射线衍射(XRD)结果显示所得产物为结晶度良好、离子混排程度低的纯相结构材料;扫描电镜(SEM)结果显示所得材料为纳米颗粒(颗粒直径均在300 nm以内),且具有圆形或者正六边形形状结构,表面光滑,粒度分布均匀.研究了高温焙烧温度对Li1.2 Ni0.2 Mn0.6 O2材料结构形貌及电化学性能的影响,重点探讨了结构形貌对电化学性能的影响规律.实验结果表明:当焙烧温度为850℃和900℃时,材料的形貌结构更好,电化学性能更为理想.     

Co掺杂对富锂锰基正极材料Li1.2Ni0.2Mn0.6O2电化学性能的影响

本文以醋酸盐为原料,采用溶胶凝胶法制备富锂锰基固溶体正极材料Li1.2Ni0.2Mn0.6O2.研究Co掺杂后对Li1.2 Ni0.2-x/2Mn0.6-x/2 CoxO2(x=0,0.01,0.02,0.05)材料结构以及电化学性能的影响.XRD和SEM测试表明:Co掺杂后样品结构未发生改变,均属于富锂锰基正极材料.电化学测试表明:Co掺杂能改善材料的倍率性能,提高材料的放电比容量.其中,x=0.02的材料Li1.2Ni0.19Mn0.59Co0.02O2具有最优异的电化学性能,0.05 C下的首次放电比容量由未掺杂的的217 mAh·g-1提升至332.6 mAh·g-1;0.1 C下经40次循环后放电比容量为171.6 mAh·g-1,保持率为85.5;.     

共沉淀法制备富锂正极材料Li[Li0.2Mn0.54Ni0.13Co0.13]O2及其电化学性能的研究

采用共沉淀法合成富锂正极材料Li[Li0.2Mn0.54Ni0.13Co0.13]O2.研究了合成时间、配锂量、焙烧温度及焙烧时间对正极材料电化学性能的影响.研究结果表明在60℃下,合成时间为6h时制备的Li[Li0.2Mn0.54Ni0.13Co0.13]O2材料具有较高的振实密度和较好的电化学性能.配锂量不仅会影响材料的结构,同时对材料的电化学性能也有一定的影响.研究显示当Li/M(nLi/nM(M=Ni+Co+Mn))为1.25/0.8时,制备材料的首次放电比容量最高.焙烧温度和焙烧时间对Li[Li0.2Mn0.54 Ni0.13Co0.13]O2的电化学性能影响很大,焙烧温度为900℃,焙烧时间为15 h得到材料的电化学性能最优.     

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.     

乙醇共沉淀法制备纳米Li[Ni1/3CO1/3Mn1/3]O2

采用乙醇共沉淀法制备纳米Li[ Ni1/3 Co1/3 Mn1/3] O2材料.采用XRD和SEM对合成材料进行了表征.结果表明:合成材料的粒径为纳米级,平均粒径可达60 nm,此种方法合成材料具有较好的层状结构和较低的阳离子混排程度.在2.8 ～4.3 V(vs Li/Li+)条件下进行充放电测试,结果表明材料具有较好的电化学性能,尤其在高倍率下(10 C),材料的放电性能可以达到大功率用电设备的要求.     

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.     

微波工艺对溶胶-凝胶自蔓延燃烧法制备Ni1-xMnxFe2O4晶体结构的影响

以硝酸铁、硝酸镍和硝酸锰作为反应物,柠檬酸作为凝胶剂,采用溶胶-凝胶自蔓延燃烧工艺合成Ni1-xMnxFe2O4纳米粉体,并采用XRD、SEM和气敏性测试等分析方法对其物相组成、显微形貌和气敏性作了系统研究.结果表明:干凝胶在250 ℃自燃所得的粉体即为单相NiFe2O4尖晶石相.为消除残余碳,采用微波热处理15 min就能得到和在600 ℃下热处理1 h相同的相结构.但采用微波处理的样品颗粒形貌为块状,采用烧结炉处理的样品颗粒形貌类似菜花状.气敏性能测试结果表明:添加Mn2+有利于Ni1-xMnxFe2O4气敏性的提高,但微波处理不能有效改善材料的气敏性.     

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.     

热处理温度对溶胶凝胶法制备LiNi0.5Mn1.5O4电化学性能的影响

在传统溶胶凝胶法的基础上,通过高温热处理LiNi0.5Mn1.5O4前驱体,合成了高性能的LiNi0.5Mn1.5O4材料.通过X射线衍射仪测试材料的结构,经过超高温热处理后,获得了晶体发育完好的LiNi0.5Mn1.5O4.经电化学测试,高温热处理显著提高了材料的循环性能.经过900℃处理的LiNi0.5Mn1.5O4首次充放电容量达到123 mAh/g,在1C倍率下循环一百次以后容量仍在121.6 mAh/g左右,容量保持率达到98.9;,高温热处理显著的改善了材料的循环性能.     

锂离子电池正极材料Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)O2电极过程动力学研究

采用共沉淀法制备锂离子电池正极材料Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)O2,通过循环伏安法和电化学交流阻抗分析,探讨了锂离子在LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2中嵌入和脱出的机制。循环伏安测试结果表明,LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2材料结构中不存在John-teller效应,从而抑制了电极材料和电解液之间的副反应。电化学交流阻抗测试结果表明,随着电压的升高Rct(电荷转移电阻)值逐渐减小,而随着循环次数的增加Rct值逐渐增大。