自模板法合成5V尖晶石LiNio.5Mn1.5O4正极材料及电化学性能研究

通过自模板法采用马来酸酐与丙烯酸接枝共聚得到改性聚丙烯酸碳酸盐前驱体,模板结构呈交联网状稳固致密,高温烧结制得5V锂离子电池LiNi0.5Mn1.5O4正极材料.经XRD、SEM、恒电流充放电和电化学循环伏安测试,所得材料具有微纳米结构,晶型规则,粒径大小一致.工作平台为4.7V,在0.5C倍率下充放电循环测试,首次放电容量132 mAh/g,循环50次容量保持率为93;,电化学性能优良.     

强化固相反应法制备超微LiNi0.5Mn1.5O4粉末的工艺研究

以NiO,MnO2和Li2 CO3粉末为前驱体,采用高能球磨法对其进行活化处理,继而对其进行两段煅烧处理,成功地合成出了具有尖晶石结构的LiNi0.5 MnL5O4超微粉末.采用X射线衍射和扫描电子显微镜对最终产物的物相组成和形貌特征进行了表征.结果表明:经过高能球磨活化处理10 h后的粉末前驱体在700℃煅烧5h之后再在900℃保温1h的产物为结晶性能好的尖晶石型LiNi0.5Mn1.5 O4,粉末粒径大约为600 nm,粒径分布均匀,以0.1C的倍率充放电,最高放电比容量达到127.8 mAh/g,在0.5C倍率下循环50次的容量保持率为98.8;.     

燃烧辅助合成LiNi0.05Mn1.95O4粉体及其性质研究

以醋酸锂、醋酸锰、硝酸镍、柠檬酸、乙二醇为原料,采用燃烧辅助合成锂离子电池正极材料LiNi0.05Mn1.95O4。采用X射线衍射、扫描电子显微镜、循环伏安、恒电流充放电等技术对合成产物进行物相、形貌及电化学性能分析与测试。结果表明:采用燃烧辅助合成LiNi0.05Mn1.95O4过程中,前驱体在空气中点燃后已形成单一尖晶石相,经750℃热处理4 h后得到的LiNi0.05Mn1.95O4粉末X射线衍射峰尖锐,结晶性好,晶粒尺寸均匀。该法合成的LiNi0.05Mn1.95O4粉末首次放电比容量为117.5 mAh.g-1,经50次充放电循环后的容量保持率为95.1%,合成的LiNi0.05Mn1.95O4粉末具有良好的电化学性能。     

喷雾干燥法制备锂离子电池正极材料LiNi0.5Mn1.5O4及其电化学性能研究

以氢氧化锂,乙酸锰,乙酸镍为原料,采用一次喷雾干燥法合成了LiNi0.5Mn1.5O4前驱体.研究了烧结温度和退火温度对LiNi0.5Mn1.5O4晶形结构、形貌以及电化学性能的影响,采用X射线衍射(XRD)仪、扫描电镜(SEM)对其晶体结构和微观形貌进行表征.结果表明,在900℃下焙烧20 h,600℃下退火30 h合成的LiNi0.5 Mn1.5O4为结晶良好的尖晶石结构,颗粒具有规则的八面体形貌,由粒径在2 μm左右的小颗粒堆积而成.该样品在室温0.1C.倍率下的首次放电容量为133.7 mAh·g-1,循环50次后的容量为123.1 mAh·g-1.     

两步烧结法制备碳包覆的LiFePO4/C复合正极材料的研究

采用两步烧结法处理原位合成的碳包覆的LiFePO4/C复合正极材料,采用XRD、SEM对材料的结构及表面形貌进行了表征;通过CV、EIS及充放电测试仪进行电化学性能测试.结果表明,两步烧结法制备的材料具有良好的倍率性能及循环性能.0.2C时的首次放电比容量为142.5 mAh/g,循环30次后,放电比容量仍达到126.9 mAh/g;0.5 C时的首次放电比容量为122.9 mAh/g;1 C时的首次放电比容量为106.4 mAh/g;2 C时的首次充放电为81.3 mAh/g.     

高能量密度型锂离子电池正极材料LiNi0.5Mn1.5O4改性的研究进展

尖晶石镍锰酸锂(LiNi0.5Mn1.5O4)具有工作电压高、结构稳定、适合快充快放等特性成为高能量及高功率密度型正极材料的有力竞争者.结合了近几年的研究报道,介绍了LiNi0.5 Mn1.5O4的结构、制备方法、改性方法及其应用前景,着重介绍了LiNi0.5 Mn1.5O4材料晶型结构对其性能的影响,并指出该材料目前存在的问题和研究重点.     

Co3O4/C纳米纤维锂离子电池负极材料性能研究

采用优化的静电纺丝方法结合控制热解法制备出一维Co3O4/C纳米纤维,前驱纳米纤维均匀光滑,其纤维直径大约为200 nm左右,经退火处理后Co3O4颗粒镶嵌于碳纤维中.通过X射线衍射(XRD)表征,发现该Co3 O4结晶完整且无杂质.室温下用蓝电电池测试系统(CT2001A)测试其倍率性能和循环性能,首次放电比容量高达1314.5 mAh·g-1.分别以0.1 C、0.5 C、1 C、2 C、5 C、10 C、15 C和0.1 C的倍率进行充放电测试,其对应比容量分别为633 mAh·g-1、535 mAh·g-1、398 mAh·g-1、252 mAh·g-1、157 mAh·g-1、86 mAh·g-1、49 mAh·g-1和643 mAh·g-1,表现出良好的倍率性能.在倍率为0.5 C下测试其循环性能,50次循环后充电比容量为494 mAh·g-1,容量保持率为88.2;;200次循环后比容量仍能达到300 mAh·g-1,显示出优异的循环性能.这一优异的电化学性能归因于一维CNF网状结构的抗应力缓冲作用.     

镁、溴共掺杂对锂离子电池正极材料LiMn2O4电化学性能的影响

通过溶胶凝胶法制备出LiMn2O4和LiMn1.92 Mg0.08O3.84Br0.16锤离子电池正极材料,并用XRD、SEM、XPS、充放电测试和CV对其结构、形貌、化学成份以及电化学性能进行了研究.结果表明,Mg、Br的掺杂未改变LiMn2O4的结构.在0.5C倍率下,LiMn1.92Mg0.08O3.84Br0.16的放电比容量为119 mAh/g,与LiMn2O4相比,其首次放电比容量提高了3.6;,循环100次后,LiMn1.92Mg0.08O3.84Br0.16的容量保持率高达86.9;.在5C倍率下,LiMn192Mg0.08O384Br0.16的放电比容量为91.1 mAh/g,比LiMn2O4提高了24.1;.实验表明,Mg、Br共同掺杂提高了LiMn2O4的放电比容量,并明显改善其循环稳定性和倍率性能,从而获得了较好的综合电化学性能.     

锂硫电池硫-膨胀石墨正极材料的制备和性能研究

采用热膨胀法制备出膨胀率较高的膨胀石墨,并将膨胀石墨和升华硫进行混合热处理,制备出硫-膨胀石墨复合正极材料.利用X-射线衍射、扫描电镜及电化学测试等方法表征材料的结构、形貌和电化学性能.结果表明,这种复合正极材料在25 mA/g的充放电条件下表现出良好的充放电性能,首循环放电比容量接近1600 mAh/g,经过50个放电循环后其比容量仍旧保持在1200 mAh/g之上.     

Co3O4与CoO纳米粉体的制备及超电容性能比较研究

采用简单液相沉淀的方法制取氢氧化钴前驱体,在空气或氢气中热处理分别获得立方晶系Co3 O4与CoO纳米粉体材料.与CoO相比,Co3O4的尺寸略小,比表面积、孔径及孔容略大.电化学结果显示,Co3 O4电极材料由于活性较高显示更大的比容量,在0.5 A/g时Co3 O4及CoO分别为618 F/g及147 F/g.CoO具有更优的倍率充放电性能,10A/g相对于0.5 A/g时的容量保持率为49.0;,高于Co3 O4的37.9;.经2000次循环,Co3 O4及CoO的容量分别为初始容量的100;及137;,显示出优异的循环性能.     

低温引入碳对锂离子电池材料SnO2阳极行为的影响

以SnO2和葡萄糖为原料,采用一种简单的低温水热法制备了SnO2/C复合材料.采用SEM, TEM, XRD, TG和电化学测试系统对SnO2/C复合材料进行研究,研究结果表明:样品由亚微米大小球形颗粒组成,碳含量大约1.5 wt;.作为锂离子电池负极材料,SnO2/C复合材料展现了高达52.7;的起始库仑效率和753.4 mAh/g的可逆容量,而没有碳复合的SnO2材料仅显示了39.8;的起始库仑效率和548 mAh/g的可逆容量.SnO2/C复合材料也展现了良好的循环性能和稳定的高倍率性能.这表明水热法低温引入碳是SnO2/C复合材料具有良好电化学性能的重要影响因素.     

SnO2/石墨分级纳米异质结构的合成及其电化学性能研究

以石墨为基底,五水合四氯化锡为锡源,氢氧化钠为沉淀剂,采用一步水热法合成了SnO2/石墨分级纳米异质结构.利用FESEM、XRD、EDS、Raman等对SnO2/石墨分级纳米异质结构进行了形貌、结构和成分表征.研究发现,结晶良好的SnO2纳米线首先组装成SnO2纳米棒,纳米棒进一步组装成直径约450 nm的花状结构,并...     

泡沫镍负载Ag/MoO2直接电极的制备及其电化学性能

采用水热法制备了不同Ag修饰量的Ag/MoO2纳米复合材料,并利用浸渍法将其负载在多孔泡沫镍(Nickel foam,NF)上制备成Ag/MoO2/NF无粘结剂型直接电极.在该电极中Ag/MoO2纳米颗粒均匀地负载在泡沫镍上形成了三维网络结构,其中MoO2纳米颗粒是由~10 nm的纳米晶组成.当Ag修饰量为5;时,Ag0.05/MoO2/NF具有最佳的电化学性能:在0.1 C的电流密度下,首次放电比容量高达1180 mAh/g,100次循环后仍保持805 mAh/g;且当电流密度由2 C降低至0.1 C时,比容量由468 mAh/g升高至820 mAh/g,表现出优异的储锂性能.     

LiZr2(PO4)3包覆对高镍三元正极材料结构及电化学性能的影响

高镍三元正极材料LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂ (NCM811)具有优异的放电能力。但其存在锂镍混排严重、结构稳定性差导致的容量衰减快等问题。为解决这些问题,本论文首先合成NCM811三元正极材料,再利用湿法涂覆的方法将磷酸锆锂LiZr₂(PO₄)₃(LZPO)包覆在NCM811三元正极材料的表面,形成LZPO@NCM811三元正极改性材料,并对改性前后的NCM811三元正极材料结构和电化学性能进行研究。研究结果表明,在NCM811表面包覆1%LZPO得到样品的结构最稳定,材料的电化学性能最好:在0.1 C倍率下,首圈放电容量为210.16 mAh/g,远高于未改性NCM811材料(201.01 mAh/g);在循环200圈后,材料的容量保持率为79.4%,优于未改性的NCM811材料(容量保持率为60.0%)。     

ZnO超细纳米线阵列的制备及其电化学性能

以Zn(NO₃)₂· 6H₂O和C₆H₁₂N₄为原材料,采用二步水热法在碳纤维布上合成了形貌尺寸均匀的ZnO超细纳米线阵列。用 X 射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)对其晶体结构和形貌进行了表征,利用恒流充放电测试等手段对其进行电化学性能测试。测试结果表明,材料表现出优异的电化学性能。在200 mA/g的电流密度下循环150次后,ZnO超细纳米线阵列仍然约有730 mAh/g的充放电比容量,库伦效率保持在95%以上。在1 200 mA/g的大倍率条件下,材料的充放电比容量依旧可达481 mAh/g左右,表现出十分良好的循环稳定性和可逆性能,是一种较为理想的锂离子电池负极复合材料。     

碳气凝胶修饰SnSb复合负极材料的制备及性能研究

采用超临界干燥法制备了碳气凝胶( Carbon Aerogels,CA),然后通过简单的化学还原法制备CA/SnSb复合负极材料。采用XRD和SEM等手段对材料的结构及形貌进行了表征,利用恒电流充放电测试了材料的循环性能。研究结果表明,碳气凝胶表现出纳米多孔三维网络结构,当对SnSb合金采用碳气凝胶修饰后,纳米SnSb颗粒包含在碳气凝胶的网络骨架中,呈现出碳气凝胶和纳米SnSb合金颗粒相互交错分布的结构,极大改善了复合材料的团聚性。 CA/SnSb复合负极材料首次放电容量高达1120.2 mAh·g-1,循环50次后放电容量仍达到557.3 mAh· g-1,远高于未经碳气凝胶修饰的SnSb合金。循环性能的改善主要归因于碳气凝胶的引入,不仅极大的改善了复合材料的团聚现象,而且可以缓冲SnSb合金在充放电过程中体积变化。     

铜锌锡硫正极全固态薄膜锂离子电池的研究

采用铜锌锡硫(CZTS)四元硫化物材料作为全固态薄膜锂离子电池(TFLB)的正极功能层.通过磁控溅射及硫化工艺制备了CZTS多晶薄膜,并经过组分调控及硫化工艺控制等方案,提高了CZTS正极薄膜的电子导电性.此外,通过引入疏松的微观结构,抑制了由充放电过程中的体积膨胀所导致的容量衰减,提升了TFLB循环性能.所制得的TFLB结构为玻璃/Mo/CZTS/LiPON/Li,首圈放电容量高达200μAh·cm-2 ·μm-1(482 mAh ·g-1),放电平台约为1.1V.     

负极材料Li4Ti5O12的制备与性能研究

利用纳米二氧化钛(P25)粉为钛源,Li2CO3为锂源,采用固相法及高能球磨法制备亚微米级尖晶石Li4Ti5O12.将Li4Ti5O12与碳纳米管(CNTs)制备成复合电极作为工作电极与锂片组成电池进行电化学性能测试.通过SEM,XRD等表征材料形貌、结构及粒径分布,通过充放电测试表征其电化学性能.结果表明,在800℃合成温度及8h合成时间制备条件下可以得到小尺寸且颗粒均匀的亚微米晶体Li4Ti5O12,且合成的产物电化学性能最佳.在800℃及8h合成条件下,产物首次充放电容量分别为188.0 mAh/g和189.1 mAh/g,首次充放效率为99.4％,且具有良好的可逆性.     

CoO/NiO/CoNi复合材料的制备及其储锂性能的研究

将Al72 Ni13.4 Co14.6十次准晶作为前驱体合金,通过去合金化法制备了CoO/NiO/CoNi微纳复合材料作为锂离子电池负极材料。采用X射线衍射( XRD)、扫描电镜( SEM)等材料结构分析方法对产物进行表征。通过恒电流充放电技术研究该电极材料的电化学性能,结果表明,在200 mA·g-1电流密度下,首次充放电容量为417 mAh·g-1和617 mAh·g-1,库伦效率为67.6;,经过500圈循环后放电容量仍保持为585 mAh·g-1,表现出良好的循环性能。     

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.