LiVPO4F电子结构及锂离子扩散特性的理论研究

基于密度泛函理论第一性原理计算的方法研究了锂离子电池正极材料LiVPO4F的晶体结构、电子结构、磁性、插入电压与扩散特性.结果表明,P-O共价键的稳定性较强,在脱锂过程中LiVPO4F的晶体结构始终保持稳定, 体积变化率只有3;.费米能级附近的电子状态主要受V-3d轨道电子的影响,脱锂后体系带隙减小.体系脱锂前后都存在着自旋极化现象,脱锂后体系磁性减弱.LiVPO4F的平均插入电压为4.53 V,这与实验结果4.30 V比较吻合.Li比其他的原子有十分明显的向外扩散的趋势.     

MoO3的水热法制备、表征及储锂性能

以钼酸钠和水杨酸钠为原料,通过水热法合成了MoO3.借助X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等对材料的结构和形貌进行表征,采用电化学工作站和充放电仪对电池的电化学性能进行测试.研究结果表明:在180 ℃下水热反应12 h制备得到六方相MoO3(h-MoO3)纳米块相较于在180 ℃下水热反应24 h制备得到正交相MoO3(α-MoO3)纳米片的电化学性能更佳.当h-MoO3 作为锂离子电池负极电极材料时,其首次放电比容量为2068.1 mAh/g.在电流密度为50 mA/g下循环50次后,其放电比容量仍然高达946.4 mAh/g,这归因于h-MoO3较小的电化学转移阻抗.     

5 V锂离子电池正极材料LiNi0.5Mn1.5O4的合成与Li+在材料中的扩散性能

使用草酸盐共沉淀法合成了5 V正极材料LiNi0.5Mn1.5O4,研究了不同温度下合成的材料结构形貌与电化学性能之间的关系。结果表明,在900℃下合成的样品电化学性能最好,可逆放电容量达到133.0 mAh?g-1,经30周循环后,容量仍然保持在132.2 mAh?g-1,容量保持率高达99.4%。使用恒电位间歇滴定法(PITT)测定了锂离子在LiNi0.5Mn1.5O4材料中的扩散系数。结果表明,在LiNi0.5Mn1.5O4材料放电过程中,在不同电位嵌锂量不同,发生反应的氧化还原电对也不同,锂离子的扩散系数在不同的电位下也会有差别,扩散系数在10e-10 cm2?s-1~10e-11 cm2?s-1范围内变     

氮掺杂碳纳米管高负载金属催化剂在铝空气电池中的应用

在铁基催化剂(Fe-N-C)中引入金属铈,采用高温热解法合成了氮掺杂碳纳米管(NCNTs)高负载金属催化剂(Fe/Ce-NCNTs)。金属铈的引入能更好地促进碳纳米管(CNTs)的生长,锚定更多的铁原子,增加Fe—NX活性位点的数量。Fe/CeNCNTs催化剂在碱性介质中表现出良好的催化活性和稳定性,半波电位为0.86 V(vs RHE)。将Fe/Ce-NCNTs催化剂应用于铝空气电池(AABs),其峰值功率密度可达142 mW·cm^-2,在50 mA·cm^-2电流密度下放电比容量达到865 mAh·g^-1,在高电流密度负载下具有较高的电压。     

锂离子电池SnSb/MCMB核壳结构负极材料嵌锂性能研究

以酸处理的中间相碳微球(MCMB)为载体, 用化学还原法在碳球表面沉积SnSb合金, 合成SnSb 包覆碳球的核壳结构负极材料. 采用XRD, SEM技术对材料的结构和形貌进行了表征, 用恒电流充放电(CC)、循环伏安(CV)和交流阻抗(EIS)测试了材料的电化学性能. 实验结果表明: SnSb/MCMB样品呈现纳米晶与非晶态的混合组织; 单一SnSb合金的容量衰减较快, 而对于SnSb/MCMB复合材料, 细小的合金颗粒均匀钉扎在MCMB表面, 不仅改善了颗粒的团聚现象, 而且增强了材料的导电能力, 使材料的循环稳定性得到改善, 复合材料具有936.161 mAh/g的首次放电比容量, 首次库仑效率80.3%, 50次循环后容量维持在498.221 mAh/g. 关键词： SnSb合金 锂离子电池 中间相碳微球(MCMB) 电化学性能     

Recognition algorithm of internal defect images of thermal battery北大核心CSCD

针对目前热电池内部装配缺陷检测效率低、准确度不高的问题,研究了一种可精准分割内部电池堆图像并能够准确识别缺陷种类的方法。首先采用水平、垂直积分投影法对目标电池堆边缘特征进行提取,利用局部自适应对比度增强算法对局部不清晰部分进行细节纹理增强;然后研究了缺陷结构的灰度特性,计算提取出缺陷特征参数;最后使用BP（back propagation）神经网络和CART（classification and regression tree）决策树对特征参数分类识别,并根据分类准确度进行权重分配,将加权融合后的结果作为检测的最终判据。实验结果表明:该方法对2 000个样本的检测准确度达98.9%,为热电池的X射线缺陷检测提供了有效的途径。     

温度对尖晶石LiMn2O4中锂离子嵌脱过程的影响

运用电化学阻抗谱研究了商品化尖晶石LiMn₂O₄电极在1 mol/L LiPF₆-EC(碳酸乙烯酯):DEC(碳酸二乙酯)电解液中―10～30 ℃范围内的阻抗谱特征、固体电解质相界面(SEI)膜阻抗、电子电阻和电荷传递电阻等随温度的变化. 研究结果表明, 尖晶石LiMn₂O₄电极的阻抗谱特征与温度有关, 随温度的升高, 与活性材料电子电导率相关的半圆和与SEI膜相关的半圆会发生重叠而成为一个半圆. 通过选取适当的等效电路拟合了实验所得的电化学阻抗谱数据, 测得尖晶石LiMn₂O₄电极在1 mol/L LiPF₆-EC:DEC 电解液中, 锂离子迁移通过SEI膜的离子跳跃能垒平均值为15.49 kJ/mol; 电子电导率的热激活化能平均值为24.21 kJ/mol; 嵌入反应活化能平均值为53.07 kJ/mol.     

新方法合成LiFePO4/C

以Fe(NO3)3·9H2O、LiNO3、NH4H2PO4和蔗糖为原料,在超临界CO2流体中反应合成,进而经二次焙烧制得LiFePO4/C。 结果表明,在超临界CO2流体中经50 ℃反应24 h,在350和600 ℃焙烧后制得粒径分布在0.5~1.0 μm的纯LiFePO4/C,该材料作为锂离子电池正极的放电比容量达156.6 mA·h/g,经50次循环后容量几乎没有衰减。     

锂离子电池正极材料Li_2MnSiO_4固体核磁共振谱研究

应用水热-溶胶凝胶法合成了Li2MnSiO4正极材料.由XRD、FTIR、固体NMR及恒流充放电等方法表征、分析样品的相组成、晶体结构和电化学性能.结果表明,合成的样品主相为Li2MnSiO4,同时存在少量Li2CO3杂质.该材料的首次放电容量可达190mAh·g-1,但在充放电循环过程中由于结构坍塌、分解导致其容量衰退明显.     

Synthesis of Monoclinic Li_(0.33)MnO_2 and Its Electrochemical Properties in Different Potential Windows

Li0.33MnO2 cathode material was synthesized by solid state reaction. The material showed a small coherent domain size about 10 nm determined by X-ray diffraction and transmission electron microscopy. The electrochemical properties of the material were studied in different potential windows of 3.5―2.0 V and 4.3―2.0 V. An irreversible transformation to spinel phase was observed in the initial several cycles, which was more prominent on cycling at 4.3―2.0 V. Electrochemical impedance spectroscopy showed that the Li+ diffusion coefficient of the material was about 2×10–9 cm2/s. Li0.33MnO2 showed a reversible discharge capacity of 140 and 200 mA·h/g in the potential windows of 3.5―2.0 V and 4.3―2.0 V, respectively. But the capacity retention at 4.3―2.0 V was poor due to the thicker spinel layer formed on the material surface.