长寿命、高倍率(Li4Ti5O12-AC)/( LiMn2O4-AC)电池电容的制备及性能研究

以商业微米级锰酸锂(LiMn2O4)为正极,钛酸锂(Li4Ti5O12)为负极,分别与商业活性炭(AC)复合,组装成软包装电池电容样品并进行电化学测试。测试结果表明：当样品正负极均复合AC时,其电化学性能要优于只有正极复合AC和未复合AC的样品。其中,正负极活性炭复合比例为5 wt.%,负极与正极的理论容量比(N/P)为1.01时,电池电容样品拥有良好的倍率性能,且其在0.5 C时的放电比容量为56.4 mAh/g,5 C时的容量保持率为0.5 C的72.2%。此外,与未复合AC的样品相比,单体在5 C倍率下经2000次循环后的容量保持率仍有77.5%,远高于前者的30.4%。     

N掺杂C包覆Li_4Ti_5O_(12)锂离子电池负极材料的制备与性能

以TiO2和Li2CO3分别作为钛源和锂源,聚苯胺(PANI)作为碳源和氮源,通过球磨辅助高温固相法合成N掺杂C包覆Li4Ti5O12.通过X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱仪(XPS)、元素分析仪(EA)、扫描电子显微镜(SEM)及透射电子显微镜(TEM)等对材料的结构和形貌进行了表征,并将合成材料制成电极片组装成扣式电池,测试其电化学性能.结果显示,钛源的处理对样品的性能有影响,通过对TiO2预包覆合成的N掺杂C包覆Li4Ti5O12具有优异的电化学性能,在碳、氮源的包覆比例(PANI与Li4Ti5O12的质量比)为5%时效果最佳:1C放电时其比容量为157.6mA·h/g,20C放电时其比容量仍可达到119.6mA·h/g;在10C充放电循环100次后,其比容量保持率为97.8%,表明N掺杂C包覆Li4Ti5O12具有优异的倍率性能和循环稳定性.     

Li_4Ti_5O_(12)/(Ag+C)极材料的固相合成及电化学性能

以Li_2CO_3,TiO_2为原料,葡萄糖为碳源,采用固相煅烧工艺合成了亚微米级的Li_4Ti_5O_(12)/C复合负极材料.并将之与AgNO_3复合,采用固相方法制备出了Ag表面修饰的Li_4Ti_5O_(12)(AG+C)复合材料.采用XRD、SEM和TEM测试方法对材料的微结构进行了表征.结果表明,C的存在对Ag单质在Li_4Ti_5O_(12)/C颗粒表面的大量形成起到了积极的促进作用.从而很大程度地提高了Li_4Ti_5O_(12)/C的电导率,因此有效地改善了其电化学性能.在1C倍率下,Li_4Ti_5O_(12)/(Ag+C)复合材料的首次放电容量达到了164 mAh·g(-1).     

亚微米Li_4Ti_5O_(12)材料的电化学性能研究

应用改进固相合成法制备亚微米Li4Ti5O12锂离子电池材料.X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和激光粒度分析分别显示:物相单一且粒度均匀,D50为0.886μm,属于亚微米级材料.合适的粒度和分布使得该材料展示出优良的电化学性能,以其装配的半电池中,0.1C首次放电容量为165 mAh/g,5C时放电容量可达107 mAh/g,10C时仍可达到54 mAh/g.     

Li_4Ti_5O_(12)亚微米球的制备及其在锂离子电池中的应用

主要合成了具有尖晶石结构的Li4Ti5O12亚微米球电极材料,并研究了其作为锂离子电池负极材料的电化学性能.材料的制备分为三个步骤:TiCl4水解得到金红石相的TiO2,然后将得到的TiO2与LiOH进行水热反应得到中间相LiTi2O4+δ,最后将中间相高温煅烧得到尖晶石结构的Li4Ti5O12.采用XRD、SEM和TEM等手段对材料的结构和形貌进行表征.结果表明,尖晶石相的Li4Ti5O12负极材料具有分级结构,是由20～30nm的小颗粒堆积成约为200～300nm的亚微米球.将制备的Li4Ti5O12材料进行恒电流充放电测试表明,材料具有优异的倍率放电性能和较好的循环可逆性;在1C充放电时,首次放电比容量达到174.3mAh/g,在第5～50次循环过程中仅有微小的不可逆容量损失.采用循环伏安法测得Li+的扩散系数为1.03×10-7cm2/s.研究表明合成的Li4Ti5O12亚微米球在高效可充电锂离子电池中具有良好的应用前景.     

高倍率尖晶石型Li_4Ti_5O_(l2)/TiN锂离子电池负极材料的合成及其电化学性能

以乙酰丙酮(ACAC)为螯合剂、聚乙二醇(PEG)为分散剂,采用溶胶-凝胶法合成了尖晶石型Li4Ti5Ol2/TiN材料.考察了TiN膜对尖晶石型Li4Ti5Ol2锂离子电池负极材料电化学性能的影响.利用X射线光电子能谱(XPS)对Li4Ti5O12表面的TiN膜进行了分析.X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)分析表明,Li4Ti5Ol2/TiN材料为结晶良好的亚微米纯相尖晶石型钛酸锂.电化学性能测试表明,该材料的首次放电比容量为173.0mAh·g-1,并且具有良好的循环性能,以0.2C、1C、2C、5C倍率放电进行测试,10次循环后比容量分别为170.6、147.6、135.6、111.0mAh·g-1,较之表面无TiN膜的钛酸锂材料表现出更好的倍率特性.循环伏安曲线(CV),交流阻抗图谱(EIS)进一步论证了TiN膜改善了尖晶石型Li4Ti5Ol2锂离子电池负极材料的电化学性能.     

离子交换法合成纳米级锂离子电池负极材料Li_4Ti_5O_(12)

用钛酸纳米管和LiOH溶液进行离子交换法得到了水合钛酸锂前驱体,进而在不同温度热处理制备了Li4Ti5O12。通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、热分析(TG-DSC)和恒电流充放电测试对反应产物进行了研究。结果表明所得前驱体在500～700℃热处理可得到纳米结构的纯相Li4Ti5O12。所得Li4Ti5O12的可逆容量约为160mAh·g-1,循环稳定性随热处理温度的提高而增强,并因具有较短的锂离子扩散距离表现出极佳的倍率性能,在1600mA·g-1(约10C)的电流密度下放电下还保持140mAh·g-1的容量。     

负极材料Li_4Ti_5O_(12)的蔗糖改性研究

以蔗糖为碳源,采用固相法合成了C改性的Li4Ti5O12材料.XRD衍射分析表明,C的引入没有改变Li4Ti5O12的尖晶石结构,且缓解了颗粒间的团聚,并以初始蔗糖含量为10%(by mass)样品的电化学性能最佳.0.2C放电倍率下首次放电比容量达179.1 mAh/g,在2C和3C倍率下首次放电比容量仍达143.8 mAh/g和129.4 mAh/g.循环伏安和电化学阻抗测试显示改性后的Li4Ti5O12材料电极极化程度较小,并且具有较小的电极反应阻抗.     

新型Li_4Ti_5O_(12)@石墨烯的微波辅助合成及电化学性能研究

将钛酸四丁酯和氧化石墨超声分散于叔丁醇,微波辐射下加入醋酸锂溶液制备尖晶石Li4Ti5O12(LTO)前驱体/氧化石墨烯。一方面,微波作用促进了钛酸四丁酯水解,前驱体的形成能在15 min内完成。另一方面,叔丁醇的"软模板"限域作用导致形成粒子极小且形貌单一的LTO前驱体。同时,细小的LTO前驱体粒子通过二次团聚将氧化石墨烯纳米片完全包埋。最后,LTO前驱体/氧化石墨烯在800℃下煅烧8 h得到尖晶石LTO@石墨烯(LTO@G)。研究表明,LTO@G晶体尺寸在0.2~1.5μm之间,其振实密度达到1.7 g·cm-3。石墨烯位于晶体内部,并显著提高了材料的电子传导性。LTO@G的电导率为1.84×10-3 S·m-1,远高于纯相LTO(1.1×10-7 S·m-1)。1C和4C下,LTO@G首次充放电容量分别是170.1和97.5 m Ah·g-1。可见,LTO@G具有高倍率性能和振实密度,可广泛应用于各种商品锂离子电池。     

晶态Li_4Ti_5O_(12)负极材料的制备及其与电解液的兼容性研究

本文以醋酸锂和钛酸丁酯为原料,以冰醋酸为抑制剂,采用溶胶-凝胶法制备了晶态Li4Ti5O12负极材料。与自制的3种电解液和实验室常用的电解液分别组装成锂/钛酸锂半电池。采用恒流充放电测试、循环伏安法(CV)及交流阻抗法(EIS)对其电化学性能进行研究。研究结果发现:在以环状碳酸酯类(EC、PC)和线性碳酸酯类(MEC)为溶剂、以六氟磷酸锂(LiPF6)为电解质的电解液中添加双乙二酸硼酸锂(LiBOB),有利于提高半电池的性能,首次放电比电容达到了198mA.h.g-1,且放电比电容经多次充放电后衰减得较小。而在电解液中加入碳酸亚乙烯酯(VC),半电池的性能有所下降。Li4Ti5O12对电解液表现出较明显的兼容性。     

双功能仿生膜修饰改性Li_4Ti_5O_(12)负极材料

采用简单有效的自聚合方法在Li_4Ti_5O_(12)颗粒表面包覆兼具离子导电和电子导电双重功效的聚多巴胺(PDA)/导电碳黑Super P(SP)复合包覆层,获得了电化学性能优异的锂离子电池负极材料.利用X射线粉末衍射(XRD)、扫面电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、充放电循环曲线和循环伏安(CV)等方法对复合材料的形貌、结构以及电化学性能进行表征.结果表明,当PDA包覆层的厚度为10 nm、Super P的含量为3%(质量分数)时,得到的包覆材料展示了优异的电化学性能:0. 2C倍率下初始放电容量为175m A·h/g,循环150周后,可逆放电容量仍在160 m A·h/g以上.     

锂离子电池负极材料Li_(4-x)K_xTi_5O_(12)结构和电化学性能

采用固相反应的方法制备了尖晶石型Li4Ti5O12和K掺杂Li4-xKxTi5O12(x=0.02,0.04,0.06)。通过XRD、SEM、BET等对制备材料进行了分析。结果表明,K掺杂没有影响立方尖晶石型Li4Ti5O12的合成,同时也没有改变Li4Ti5O12的电化学反应过程。K掺杂Li4-xKxTi5O12具有比Li4Ti5O12小的颗粒粒径和比Li4Ti5O12大的比表面积、孔容积。适量的K掺杂能够明显改善Li4Ti5O12的电化学性能,尤其是倍率性能,但是过多的K掺杂却不利于材料电化学性能的提高。研究表明,Li3.96K0.04Ti5O12体现了相对较好的倍率性能和循环稳定性。0.5C下,首次放电比容量为161mAh·g-1,3.0和5.0C下,容量保持分别为138和121mAh·g-1。3.0C下,200次循环后容量保持为137mAh·g-1。     

球形Bi_4Ti_3O_(12)制备及其可见光催化性能

采用水热法合成球形钛酸铋复合氧化物光催化剂,利用SEM、XRD和UV-Vis DRS等表征手段对复合氧化物的晶体结构、微观形貌和光学性能进行了分析,结果表明,制备的钛酸铋复合氧化物为10 nm的球形颗粒,具有良好的晶型结构,禁带宽度为2.7 nm,有较好的可见光吸收能力。以亚甲基蓝、甲基橙及酸性品红为目标污染物,研究了复合氧化物在可见光下的光催化降解有机污染物的性能,并对光催化降解机理进行了探讨。结果表明,在可见光照射下,该复合氧化物对酸性品红降解效果明显优于亚甲基蓝和甲基橙,光照150 min下,降解率可达91%。     

尖晶石型LiMn_2O_4的低温制备

锂锰氧化物作为锂离子电池正极材料一直引起人们很大的兴趣.其原材料成本低、资源丰富,用它作成的电极具有电压高、循环寿命长、耐过充放电性能好以及无毒性等优点.而尖晶石型LiMn2O4则是作为下一代锂离子电池最有前途的电极材料之一.经典的制备方法采用固相反应法,煅烧温度高,反应时间长,产物易团聚形成大颗粒.近年来发展了一些低温技术合成锂锰氧化物材料,如溶胶凝胶法[1],沉淀法[2],Penichi法[3]等.这些方法的煅烧温度较低,易得到颗粒小,比表面积大的锂锰氧化物.我们用溶胶凝胶法制备了纳米颗粒的尖晶石型结构的LiMn2O4,用TEM、XRD…     

改性LiMn_2O_4的高温电化学性能

采用高温固相反应法制备改性的LiMn2O4锂离子电池正极材料.利用SEM、XRD等方法表征产物的结构特性.结果表明:所得产物均具尖晶石型LiMn2O4结构,该样品经Li2CO3改性后用作锂离子电池正极,于常温和高温下的循环性能均得到明显改善.     

锂离子交换体Li_(1.5)Ti_(1.625)O_4的研究(Ⅲ)——Li_(1.5)Ti_(1.625)O_4的造粒、改型及油田咸水中锂的回收

对锂离子交换体前驱体Li1.5Ti1.625O4的造粒、改型及改型后的锂离子交换体H1.5Ti1.625O4用于油田咸水中微量锂的提取进行了实验室研究。结果表明,锂离子交换体H1.5Ti1.625O4对油田咸水中微量锂离子有很好的记忆性交换,有效交换容量达11.54mg/g,对锂离子表现出良好的离子筛效应。     

LiMn_2O_4离子筛成型及锂吸附性能

采用PVC为粘结剂制备了LiMn_2O_4离子筛球型颗粒,分析了PVC添加量对离子筛吸附性能的影响,并通过扫描电境(SEM)、静态和动态连续锂吸附实验研究了PVC粘结剂对离子筛形貌和锂离子吸附性能的影响。结果表明,SMO-a、SMO-b和SMO-P样品的锂离子静态吸附数据与Lagergren方程吻合良好,吸附速率常数依次为1.03×10~(-5)、1.06×10~(-5)s~(-1)和9.72×10~(-6)s~(-1)SMO-a样品的静态饱和吸附量达到2.50 mmol·g~(-1),PVC造粒对离子筛的静态条件下的饱和吸附容量和吸附速率影响很小,但连续动态操作条件下SMO-a的吸附容量降低为1.11 mmol·g~(-1);经盐酸洗涤脱附后,Li~+最大富集倍数约为9。     

球磨法制备异质结型光催化剂ZnO/Bi_4Ti_3O_(12)及催化性能

本文用水作为分散介质,掺杂一定量的ZnO于Bi_4Ti_3O_(12)中,采用高能球磨法制备了异质结型光催化剂ZnO/Bi_4Ti_3O_(12).利用UV-Vis、XRD、SEM和PL等仪器对样品进行了分析与表征.以375 W中压汞灯为光源,通过对亚甲基蓝的氧化来研究其光催化活性.结果表明,对于光氧化亚甲基蓝(MB),异质结型光催化剂ZnO/Bi_4Ti_3O_(12)光催化活性高于钛酸铋的光催化活性.当ZnO的掺杂量分别是0.0和0.5wt.%,异质结型光催化剂ZnO/Bi_4Ti_3O_(12)对亚甲基蓝光氧化率分别达到50.2和80.3 %.     

二价与四价金属离子等摩尔共掺杂的锂离子电池正极材料LiMn_(1.9)Mg_(0.05)Ti_(0.05)O_4的制备与表征

以氢氧化锂、乙酸锰、硝酸镁和钛酸丁酯为原料,以柠檬酸为螯合剂,采用溶胶-凝胶法制备了二价镁离子与四价钛离子等摩尔共掺杂的尖晶石型锂离子电池正极材料Li Mn1.9Mg0.05Ti0.05O4.采用热重分析(TGA),X射线衍射(XRD),扫描电子显微镜(SEM),透射电子显微镜(TEM)和电化学性能测试(包括循环伏安(CV)和电化学交流阻抗谱(EIS)测试)对所得样品的结构、形貌及电化学性能进行了表征.结果表明:780°C下煅烧12 h得到了颗粒均匀细小的尖晶石型结构的Li Mn1.9Mg0.05Ti0.05O4材料,该材料具有良好的电化学性能,在室温下以0.5C倍率充放电,在4.35-3.30 V电位范围内放电比容量达到126.8 m Ah·g-1,循环50次后放电比容量仍为118.5m Ah·g-1,容量保持率为93.5%.在55°C高温下循环30次后的放电比容量为111.9 m Ah·g-1,容量保持率达到91.9%,远远高于未掺杂的Li Mn2O4的容量保存率.二价镁离子与四价钛离子等摩尔共掺杂Li Mn2O4,改善了尖晶石锰酸锂的电子导电和离子导电性能,使其倍率性能和高温性能都得到了明显的提高.     

MoS_2/Na_2Fe_2Ti_6O_(16)的水热制备及吸附性能

采用简单的水热法制备出不同复合比例的MoS_2/Na_2Fe_2Ti_6O_(16)(MoS_2/NFTO)纳米复合材料,并对复合材料的形貌、化学组分、比表面积、孔径分布及Zeta电位进行表征和分析,研究了所得产物对甲基蓝(MB)染料的吸附性能及吸附动力学.结果表明,相对于纯Na_2Fe_2Ti_6O_(16),MoS_2质量分数为70%的MoS_2/NFTO复合材料的单位比表面积的吸附容量提高了58倍,对MB的吸附率提高了4.9倍.研究还发现,吸附剂对MB的吸附动力学符合准二级动力学模型.