Li3V2(PO4)3的溶胶-凝胶合成及其性能研究

以LiOH·H₂O(LiF、Li₂CO₃、LiCH₃COO·2H₂O)、NH₄VO₃、H₃PO₄和柠檬酸为原料,采用Sol-gel法合成锂离子电池正极材料Li₃V₂(PO₄)₃。优化了锂源、溶胶的pH值、预烧条件、煅烧温度等合成条件,并采用XRD、SEM、恒电流充放电及循环伏安试验等方法,研究了所合成的Li₃V₂(PO₄)₃的结构形貌和电化学性能。结果表明,以LiOH·H₂O为锂源,溶胶的pH值等于3,于氩气氢气(体积比9∶1)混合气中300 ℃预烧 4 h,并在氩气氢气(体积比9∶1)混合气中600 ℃煅烧8 h合成的Li₃V₂(PO₄)₃正极材料为标准的单斜结构,具有较高的放电比容量和较好的循环稳定性,0.1C和1C倍率下首次放电比容量分别为130 mAh·g^-1和129 mAh·g^-1;1C倍率下循环40次后,容量仍为127 mAh·g^-1,容量保持率为98.4%;随后又进行10C倍率放电,10次循环后容量为105 mAh·g^-1,容量保有率达98.1%。循环伏安测试表明,该正极材料具有较好的电化学可逆性。     

泡沫铅对VRLA电池负极活性物质结构及性能影响

0引言随着36V/42V汽车电源系统的提出,新一轮汽车用电池的竞争不断加剧。从目前情况看,铅酸电池由于具有成本低廉,使用可靠,原材料来源丰富,铅回收率可高达98%等优点,因此成为电动车电源最实际的选择之一[1]。但作为电动车用电池,需要克服其比能量低、充电接受能力差和负极硫酸盐化等缺点。为此各国科学家开展了大量的研究工作。最近报道用铸造多孔体作为敞口铅酸电池的集流体,它的比表面积为14cm2·cm-3,正极活性物质利用率上升到50%,远高于传统的铸造板栅[2]。在铅酸电池集流体研究领域里另一个重大进步,就是以R V C(R etic-ulated V i…     

阳极电沉积Co-Ni混合氧化物在碱性介质中的电催化析氧性能

 利用电化学阳极共沉积技术,从含不同Co2+/Ni2+比的NaOH溶液中,在Ni基体上制备了Co-Ni混合氧化物. 利用X射线衍射分析了混合氧化物的物相结构,并通过循环伏安法、稳态Tafel曲线和电化学阻抗谱研究了混合氧化物作为析氧阳极材料的电催化活性. 结果表明,从n(Co2+)/n(Ni2+)=1的电解液中沉积所得的Co-Ni混合氧化物主要为尖晶石结构NiCo2O4相,并具有最高的析氧催化活性. 析氧反应在Co-Ni混合氧化物电极上表现出两个明显的Tafel区域: 在低电势区Tafel曲线斜率为40~48 mV/(°),对OH-的反应级数为2.0; 在高电势区Tafel曲线斜率为110~120 mV/(°),对OH-的反应级数为1.0. 在恒定电势E=0.60 V时,Co-Ni混合氧化物上析氧反应的电化学标准活化焓为37.4~51.7 kJ/mol. 通过对析氧历程的分析,提出了在不同电势范围内Co-Ni混合氧化物上析氧反应的动力学方程,并较好地解释了实验结果.     

锂离子电池正极材料层状LiNi1/2Mn1/2O2的制备与表征

用一种简单的共沉淀法制备出了层状LiNi_1/2Mn_1/2O₂材料，并且用XRD、SEM、循环充放电、循环伏安(CV)和电化学阻抗谱(EIS)等方法对材料进行了表征测试。首先，用共沉淀法制备氢氧化镍和氢氧化锰的混合物;然后，对共沉淀溶液进行预氧化来制备前驱体;最后，用预氧化的前驱体合成了LiNi_1/2Mn_1/2O₂材料。SEM和XRD测试结果分别表明:LiNi_1/2Mn_1/2O₂材料是粒径范围在100～200 nm之间的球形粒子，并且具有非常好的层状结构。循环充放电表明:在空气中900 ℃下合成时间为9 h的材料，在充放电截止电压为2.8～4.6 V的情况下，经过40次循环，材料的容量可以稳定地保持在140 mAh·g^-1左右。循环伏安曲线表明:在锂的初始脱嵌和入嵌过程中存在不可逆相变。电化学阻抗谱测试表明LiNi_1/2Mn_1/2O₂具有很好的锂离子扩散能力。     

Li3V2(PO4)3/C和Li2.5Na0.5V2(PO4)3/C的结构和电化学性能的比较研究

采用溶胶-凝胶法合成了锂离子正极材料Li3V2(PO4)3/C(LVP/C)及Li2.5Na0.5V2(PO4)3/C,并用XRD、循环伏安及交流阻抗等方法,研究了大量Na+掺杂对材料结构和电化学性能影响。结果表明,大量钠离子的掺杂会使LVP结构由单斜向菱方转变。掺杂化合物Li2.5Na0.5V2(PO4)3/C在0.5 C充电1 C放电时,首次放电容量为118 mAh.g-1,50次循环后容量保持率为92.4%,并发现与单斜LVP存在多个放电平台不同,Li2.5Na0.5V2(PO4)3/C仅在3.7 V处有一个放电平台。     

《铅碳电池》

铅碳电池是新一代铅酸电池。它解决了普通阀控式铅酸电池在新能源汽车和太阳能风能发电的储能应用中遇到的共同问题,即高倍率部分荷电(HRPSo C)条件下循环使用时,负极严重硫酸盐化使电池失效的问题。     

废旧锂离子电池正极材料及电解液的全过程回收及再利用

作为发展势头迅猛的新型储能形式,锂离子电池缓解了能源领域对化石燃料的依赖,同时减轻了日益严峻的环境压力,但是数量巨大的废旧锂离子电池具有危险废弃物和高附加值可用资源的双重属性。因此,通过不同技术手段的创新和组合,实现组成成分日益多样化的废旧锂离子电池的高效回收和再利用具有巨大的挑战和特殊重要的现实意义。本文从预处理工艺出发,详细阐述了放电失活、分类拆解、粉碎筛分、酸浸除杂等一系列过程的技术手段和要求;从原料再生、结构修复以及再制备三个方面探讨了具有代表性的再利用思路,分析了各技术方法的优势和存在的问题。此外,对废旧电解液的无害化处理和回收进行了专题讨论,重点介绍了超临界CO₂萃取工艺。最后,针对现阶段存在的问题提出展望,为后续开展废旧锂离子电池回收的相关研究及工业应用提供参考。     

Al掺杂Li-Ni-O系列电池正极材料的制备与性能研究

以Ni(NO₃)₂、Al(NO₃)₃和LiOH为原料，研究了一种制备锂离子电池正极材料LiNi_1-xAl_xO₂(x=0.025～0.30)新的共沉淀方法：在前驱体的制备过程中采用超声波振动，在焙烧前用无水乙醇保护前驱体，并在空气气氛下对前驱体进行焙烧。采用充放电测试、XRD和循环伏安研究了掺铝量、焙烧温度和时间、补锂量以及超声波振动对LiNi_1-xAl_xO₂性能及结构的影响。结果表明，在空气气氛中，正极材料LiNi_1-xAl_xO₂中Al的最佳含量为x=0.2，最佳焙烧温度为700 ℃，焙烧时间为16 h,补锂量为0.05(即：n_Li∶n_Ni+Al=1.05∶1)效果较好；并发现掺铝有利于形成和稳定α-NaFeO₂型层状有序结构。同时发现，超声波振动提高了电池材料的性能。     

层状正极材料LiNi0.5Co0.25Mn0.25O2的结构及电化学行为

采用溶胶-凝胶方法制备了正极材料LiNi_0.5Co_0.25Mn_0.25O₂。XRD、XPS测试结果表明：LiNi_0.5Co_0.25Mn_0.25O₂中阳离子排列有序度较高，层状结构明显；Co、Mn分别以+3、+4价形式存在，Ni以+2、+3价形式存在，且Ni²⁺与Ni³⁺的含量之比约为1∶1。SEM测试结果表明：正极材料LiNi_0.5Co_0.25Mn_0.25O₂结晶粒径较均匀。充放电测试结果表明：与LiCoO₂相比，尽管LiNi_0.5Co_0.25Mn_0.25O₂的放电电压平台较低，但放电容量较高；在恒流充电模式下，当充电截止电压由4.35 V升高至4.75 V时，首次放电容量由179 mAh·g^-1增至201 mAh·g^-1，50次循环后，容量保持率由74.95%增至78.48%；在先恒流再恒压的充电模式下，电池首次放电容量为212 mAh·g^-1，50次循环后，容量保持率提高到87.71%。循环伏安测试表明：在2.80～4.80 V扫描范围内，该正极材料发生Ni²⁺/Ni³⁺，Co³⁺/Co⁴⁺两对电化学反应。EIS测试表明：随着充电截止电压的增大，该正极材料的传荷电阻变小。