含FEC电解液的锂离子电池低温性能研究

研究含FEC溶剂电解液(FEC+EMC,EC,PC)的低温性能及其与磷酸铁锂正极或中间相碳微球(MCMB)负极的匹配.该电解液具有较高的低温电导率,FEC可在1.6 V与负极反应成膜,有效地提高负极稳定性.红外测试发现,FEC可抑制其它电解液溶剂在负极成膜过程中的分解,在常温(20℃)和低温(-20℃)下形成的SEI膜阻抗均较低.电化学测试表明,以该电解液装配的锂离子电池(电极)具有较高的低温放电容量和倍率性能.     

Mg^2＋掺杂对锂离子正极材料Li3V2（PO4）3的影响

随着市场对锂离子电池(LIB)需求的日趋增长,对电极活性物质的要求也在朝着高能量密度、低成本、安全稳定、环境友好的方向努力,其中正极材料相对负极材料的发展较为缓慢,成为制约LIB发展的瓶颈。NASICON结构的Li3V2(PO4)3属于单斜晶系,相对金属锂具有很高的电势,理论容量高达19     

不同合成方法对LiFePO4/C正极材料性能的影响

以磷酸亚铁为原料,分别采用磷酸亚铁与磷酸锂的直接合成法(直接法)和磷酸亚铁与原位合成磷酸锂的合成法(磷酸锂原位合成法)合成了橄榄石型LiFePO4/C复合正极材料.用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、以及充放电测试等方法对材料进行了结构表征和电化学性能测试.实验结果表明两种不同方法得到的样品具有橄榄石晶体结构....     

锂离子二次电池正极材料LiVPO4F的制备及其电化学性能的研究

A new cathode material, LiVPO₄F, has been synthesized through two steps of solid-state reactions. In the first step, vanadium pentoxide, ammonium dihydrogen phosphate, and a high surface area carbon were pre-heated at 300 ℃ and reacted at 750 ℃ under an inert atmosphere to yield the trivalent vanadium phosphate VPO₄. In the second step, the product LiVPO₄F was synthesized by the reaction with VPO₄ and LiF. The LiVPO₄F was characterized by X-ray diffraction, scanning electron microscopy, cyclic voltammetry and charge/discharge testing measurements. The LiVPO₄F is triclinic crystalline system. At 0.1 C rate, the first charge/discharge capacities were 150.1 mAh·g^-1 and 132.6 mAh·g^-1; At 0.2 C rate, the first charge/discharge capacities were 142.9 mAh·g^-1 and 125.2 mAh·g^-1. The LiVPO₄F from this work has higher charge/discharge voltage 4.3 V and 4.1 V, respectively.     

镱掺杂LiFePO4/C正极材料结构和电化学性能

采用高温固相法制备LiFe1-xYbxPO4/C(x=0,0.06,0.08,0.10)锂离子电池正极材料,并用X射线衍射(XRD),扫描电镜(SEM),循环伏安测试(CV)及交流阻抗测试(EIS)等方法进行结构和电化学性能的测试。XRD分析结果表明LiFe1-xYbxPO4/C(x=0,0.06,0.08,0.10)样品具有橄榄石型晶体结构。Yb的掺杂导致LiFePO4晶格中c轴方向的P-O键长增加,其中x=0.08样品具有最长的P-O键长。SEM图表明Yb的掺杂可明显细化颗粒,其中x=0.08时样品粒径为200 nm,比未掺杂样品降低了约2.5倍。电化学性能测试表明,Yb的掺杂使样品的放电容量增加,循环稳定性能提高。在-20～40℃温度区间内,放电容量随温度的升高而增加,其中x=0.08的样品40℃时放电容量为150 mAh.g-1,但测试温度达到60℃时,放电容量急剧下降。EIS测试表明Yb的掺杂可以明显改善电极表面电化学反应的动力学性能,降低电荷转移电阻,提高交换电流密度。     

LiFePO_4新型正极材料电化学性能的研究

采用固相反应结合高速球磨法,合成了锂离子电池新型正极材料LiFePO4,并对该材料进行碳包覆处理;采用XRD、SEM、元素分析以及价态化学分析等方法对样品进行表征.实验表明,LiFePO4具有3.4V的放电电压平台,而且包覆碳后的磷酸铁锂具有更好的电化学性能,首次放电容量达147mAh/g,充放电循环100次后容量只衰减9.5%.     

稀土Sm掺杂LiFePO4/C正极材料的结构和电化学性能

采用高温固相法制备LiFe1-xSmxPO4/C(x=0,0.06,0.08,0.10)锂离子电池正极材料,并用XRD,SEM,CV及EIS等方法进行结构和电化学性能的测试。结果表明,通过该法制得的样品均具有橄榄石型晶体结构。Sm的掺杂可明显细化颗粒,并导致LiFePO4晶格中c轴方向的P-O键长增加,其中x=0.08样品P-O键长最大(0.152 8 nm),明显大于未掺杂样品的键长(0.142 2nm)。电化学性能测试表明,掺杂后LiFePO4的放电容量增加,循环稳定性能提高。在-20～40℃的温度区间内,放电容量随温度的升高而增加,其中x=0.08的样品40℃时放电容量为159 mAh.g-1,但测试温度达到60℃时,放电容量急剧下降。EIS测试表明Sm的掺杂可以明显改善电极表面电化学反应的动力学性能,降低电荷转移电阻,提高交换电流密度。     

烧结温度对锂离子电池正极材料LiCoO2结构与电化学性能的影响

锂钴氧化物;烧结温度对锂离子电池正极材料LiCoO2结构与电化学性能的影响     

新型锂盐Li[CF3BF3]电解液的制备与性能

制备了1种高纯度的新型锂盐三氟甲基三氟硼酸锂(Li[CF3BF3]),通过核磁共振(NMR)、元素分析(EA)及离子色谱(IC)对其结构进行表征和杂质分析.采取示差扫描量热(DSC)、交流阻抗(EIS)、循环伏安(CV)和扫描电镜(SEM)等方法研究了1 mol/L Li[CF3BF3]-EC/EMC/DMC(体积比5∶3∶2)电解液的物化和电化学性质.结果表明,Li[CF3BF3]基电解液的电导率和Li+迁移数远高于LiBF4,氧化电位高达5.91 V(vs.Li+/Li),在镍电极表面能观察到可逆的锂沉积-溶出过程,并对Al箔表现出优良的钝化性能.研究了Li[CF3BF3]基电解液的电导率与温度和浓度、黏度与浓度的变化规律,以及一系列浓度电解液的相变规律.Li/C半电池测试结果表明,—CF3取代LiBF4的1个F原子后,其衍生产物Li[CF3BF3]明显改善了电解液与人造石墨的相容性.     

流变相法制备海藻酸基碳包覆Li3V2(PO4)3材料的电化学性能

Li₃V₂(PO₄)₃/C (LVP/C) cathode materials were successfully prepared by a rheological phase method using alginic acid as the carbon source. The X-ray diffraction (XRD) patterns demonstrate that all the samples contain pure LVP with the same monoclinic structure. The scanning electron microscopy (SEM) and transmission electron microscopy (TEM) images show that LVP/C materials have a uniform particle size. The LVP/C sample with 10% (w) alginic acid shows the best cycling stability. It delivers a discharge capacity of 117.5 mAh·g^-1 (3.0-4.3 V), which can be maintained at 116.5 mAh·g^-1 after 50 cycles at a rate of 0.1C. Its capacity retentions of 99.1% (3.0-4.3 V) and 76.8% (3.0-4.8 V) after 50 cycles are prominently higher than those of pristine Li₃V₂(PO₄)₃, which are 89.7% (3.0-4.3 V) and 62.39% (3.0-4.8 V). These outstanding electrochemical performances are mainly attributed to the alginic acid-based carbon coating, which can increase the electronic conductivity of materials and buffer the mechanical damage of the active materials during the Li ion insertion/extraction process, thus improving the electrochemical performance of the LVP/C samples.     

球磨参数对锂离子正极材料Li2FeSiO4电化学性能的影响

以碳酸锂、草酸亚铁、纳米二氧化硅为原料,采用机械球磨和固相法相结合的方法制备了Li2FeSiO4正极材料(F)。研究了球磨参数对F电化学性能的影响。结果表明,在球磨速度为500 rad.min-1,球料比[m钢球∶m原料]为15∶1,球径为3 mm的条件下制备的F具有较好的电化学性能。     

焙烧温度对锂离子电池正极材料Li2MnSiOJC电化学性能的影响

采用液相法合成了Li2MnSiO4/C复合正极材料,并研究了不同焙烧温度对材料的结构、形貌和电化学性能的影响.利用热重(TG)分析了材料前驱体的热行为,确定了合成Li2MnSiO4/C复合正极材料的焙烧温度范围为600-800℃.X射线衍射(XRD)测试结果表明,不同温度下合成的样品材料均具有正交结构,且空间群为Pmn21,同时利用扫描电子显微镜(SEM)对所得样品材料的微观形貌及颗粒大小进行了表征.将所得Li2MnSiO4/C复合正极材料组装成扣式电池,并在不同的电流密度下进行充放电测试,结果表明:700℃合成的样品材料电化学性能最佳,具有较高的库仑效率及很好的循环稳定性.     

Synthesis and Electrochemical Performance of Spinel LiMn2O4—x（SO4）x Cathode Materials

ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＩｎｒｅｃｅｎｔｙｅａｒｓ ,ｗｉｔｈｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆａｌｌｓｏｒｔｓｏｆｃｅｌｌｕｌａｒｐｈｏｎｅｓ ,ｃａｍｃｏｒｄｅｒｓ ,ｌａｐｔｏｐｃｏｍｐｕｔｅｒｓ ,ｔｈｅｌｉｔｈｉｕｍ ｉｏｎｓｅｃｏｎｄａｒｙｂａｔｔｅｒｉｅｓｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｕｓｅｏｆｌｉｔｈｉ ｕｍ ｍａｎｇａｎｅｓｅ ｏｘｉｄｅＬｉＭｎ2 Ｏ4 1,2 ｈａｖｅａｔｔｒａｃｔｅｄｍｕｃｈａｔ ｔｅｎｔｉｏｎ .ＢｕｔｔｈｅＬｉＭｎ2 Ｏ4 ｃａｔｈｏｄｅｍａｔｅｒｉａｌｈａｓａｄｉｓａｄ ｖａｎｔａｇｅｏｆ…     

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．     

Cu~(2+)掺杂LiFePO_4的制备及其电化学性能

应用固相反应法合成LiFePO4及掺杂Cu2+的LiFePO4,以XRD、XPS表征样品的结构及Fe存在的价态.发现掺杂少量的Cu2+未能改变LiFePO4材料的结构特征以及Fe2+的化学状态,但是Cu2+的掺杂使得LiFePO4材料的晶胞体积变小.充放电测试结果表明少量Cu2+的掺杂能显著地提高LiFePO4材料的大倍率输出能力,LiCu0.02Fe0.98PO4,其1C放电容量可达130 mAh/g以上,较掺杂前提高了20%左右.     

石墨烯-Li2MnSiO4复合正极材料的合成与电化学性能研究

采用水热辅助溶胶凝胶法成功合成了石墨烯-Li₂MnSiO₄锂离子电池复合正极材料. 利用XRD,SEM及TEM等手段表征了复合正极材料的组成和形貌,并测试了不同氧化石墨烯复合量正极材料样品（质量分数为2%,4%,6%,8%,10%,及未复合氧化石墨烯）的电化学性能. 研究结果表明,石墨烯与Li₂MnSiO₄材料均匀地复合在一起;添加适量的氧化石墨烯能促使Li₂MnSiO₄粒子的分布趋向疏松,并形成微孔结构;氧化石墨烯复合量为6%时形成的石墨烯- Li₂MnSiO₄样品电化学性能最佳,扣除碳含量后,以10 mA/g为电流密度,首周放电比容量为166 mAh/g,循环20周后放电比容量仍保持在101 mAh/g. 此外,与石墨烯复合后的Li₂MnSiO₄材料倍率性能也得到了明显的改善. 石墨烯的存在提高了复合材料的导电性,提升了Li₂MnSiO₄正极材料的可逆嵌脱锂容量.     

快离子导体Li3V2(PO4)3包覆LiFePO4的结构和性能

通过机械活化将快离子导体Li3 V2(PO4)3包覆在LiFePO4 表面, 制备了性能优异的复合正极材料9LiFePO4@Li3 V2(PO4)3. 用XRD, SEM, HRTEM, EDS和电化学测试等手段研究了材料的物理化学性能. 结果表明, 包覆后的材料含有橄榄石结构的LiFePO4、单斜晶系的Li3 V2(PO4)3 和正交晶系的Li3 PO4; LiFePO4颗粒表面包覆了一层Li3 V2(PO4)3, 且部分V3+进入LiFePO4晶格内部, 使其晶格参数减小, 包覆后的LiFePO4的交换电流密度和锂离子扩散系数均提高了1个数量级. 电化学测试结果表明, 包覆后的LiFePO4的倍率性能及循环性能都得到显著改善, 在1C和2C倍率下, 包覆后的LiFePO4的首次放电比容量较包覆前分别提高了34.09%和78.97%, 经150次循环后容量保持率分别提高了27.77%和65.54%; 并且5C时容量为121.379 mA·h/g(包覆前LiFePO4在5C下几乎没有容量), 循环350次后的容量保持率高达94.03%.     

锰离子掺杂对LiCoPO4性能的影响

应用溶胶-凝胶法合成了锰掺杂的LiCoPO4正极材料.X射线衍射、扫描电镜和循环伏安等电化学测试表明,少量锰离子掺杂不影响LiCoPO4的晶格结构,且明显改善了LiCoPO4正极材料电化学性能.锰掺杂量为1%时得到的LiMn0.01Co0.99PO4正极材料具有最好的电化学性能,以0.1C倍率放电时,首次放电比容量可达130.6 mAh/g.     

碳包覆Li3V2(PO4)3正极材料在LiPF6电解液中的表面/界面行为

利用碳热还原法成功制备了碳包覆Li3V2(PO4)3正极材料。X射线衍射研究表明材料具有纯相单斜结构。高分辨透射电子显微镜观察到材料表面存在5～10 nm的包覆碳层。碳包覆Li3V2(PO4)3材料在3.0～4.3 V电压区间内可提供120 mA.h/g(C/4倍率)、115 mA.h/g(1C倍率)和110 mA.h/g(2C倍率)的可逆容量,并且在循环300次后容量保持率超过97%,显示出良好的应用前景。该材料在充放电循环初期经历了不可逆容量损失。高分辨透射电子显微镜研究表明,该不可逆容量损失来源于材料表面生成的固体电解质中间相(SEI膜),红外光谱分析表明,SEI膜的成份主要包括ROCO2Li和RCO2Li等有机物,以及Li2CO3、LixPFy和LixPOyFz等无机物。表面SEI膜经历初期电化学循环后趋于稳定,从而保证碳包覆Li3V2(PO4)3正极材料优良的电化学性能。