钛掺杂对不同形貌LiCoO2电化学性能的影响

采用SEM、XRD、恒电流充放电、电化学交流阻抗谱等方法研究了钛掺杂对不同形貌LiCoO2电化学性能的影响. 结果表明, 钛掺杂在不改变材料晶体结构的情况下, 能显著地改善LiCoO2的电化学性能, 且在较高倍率放电制度下(1 C), 掺杂对不同形貌LiCoO2的放电电压平台的影响效果不同. 掺杂后的二次粒子团聚体以1 C放电, 20次循环后3.8 V平台(电压大于3.8 V时的放电容量占总放电容量的百分比) 的保持率为60％, 优于掺杂后的大粒径一次粒子分散体的平台保持率(40％). 电化学交流阻抗谱研究表明, 钛掺杂对于抑制LiCoO2二次粒子在高倍率放电制度下循环过程中电化学阻抗的增加更为有效.     

锂空气电池空气电极LiCoO2电催化性能研究

自设计建立锂空气电池实验装置,研究以掺入LiCoO2作为电催化剂的空气正极的电化学性能及其放电前后催化剂结构的变化.循环伏安、XRD及充放电测试等表明,LiCoO2能够很大程度地改善空气电极的放电性能.尤其是在放电前,将掺有LiCoO2的空气正极充电至4.1 V,此时LiCoO2的Co元素呈现较高的价态（Co3＋/Co...     

采用新颖喷墨打印技术制备的薄膜LiCoO2电极及其电化学性能

采用喷墨打印技术制备了LiCoO2薄膜电极. 用X射线衍射、扫描电镜(SEM)、循环伏安和恒电流充放电试验对薄膜电极进行结构表征和电化学性能测试. SEM结果表明, 所制备的薄膜电极表面粒子分布均匀, 厚度约为1.27 μm. 经过轻微热处理(450 ℃, 30 min)的薄膜LiCoO2电极呈现出稳定的充放电循环性能. 当以20 μA/cm2进行充放电时, 第50次循环容量保持率约为首次放电容量(81 mA·h/g)的87%, 10次循环后的充放电过程的充放电效率均接近100％.     

LiCoO2梯度包覆LiNi0.96Co0.04O2电极材料的电化学性能

镍钴酸锂(LiNi0.8Co0.2O2)与目前商业用锂离子电池正极材料钴酸锂(LiCoO2)相比,具有成本低、实际比容量高和环境友好等优势。但LiNi0.8Co0.2O2的充放循环性能还有待提高,对其进行阳离子掺杂或表面修饰可以改善其电化学性能,这方面的研究已经成为热点。Fey等人[1]用溶胶凝胶法制     

TiO_2包覆Co_9S_8的制备及其电化学储氢性能

目前,寻找新型能源成为解决能源和环境问题的关键,氢能以其高效能、无污染等优点成为研究重点。其中,开发具有高储氢量和优异循环稳定性的新材料是利用氢能的重要研究方向。近些年,Co_9S_8凭借其优良的电化学储氢性能和较高的储氢容量成为目前研究热点,但其抗粉化性能仍有待于进一步提高。本文采用溶胶凝胶法和煅烧法得到了不同质量分数TiO_2包覆Co_9S_8的电极材料,利用X射线粉末衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和电化学测试系统分析包覆材料组成与性能,研究不同质量分数的TiO_2对材料电化学储氢性能的影响。结果表明,当TiO_2质量分数为3%时,产物的储氢性能和循环稳定性最好,最大储氢容量(质量分数)为2.03%,且经过30次充放电后,其放电容量仍能保持在60%。     

掺杂P,Al和La元素的锂离子电池材料的微波合成研究

采用微波合成法制备了含掺杂P,Al和La元素的正极材料LiCoO2,确定了工艺条件,包括反应时间、微波功率和反应温度.采用XRD,SEM和电化学测试仪研究了添加元素对LiCoO2结构和电化学性能的影响.研究发现,微波功率和反应时间对产物的结构有比较明显的影响.充放电试验结果表明,掺加La元素正极材料LiCoO2首次充放电容量达到了130 mAh.g-1.     

金属间化合物LaCo13的电化学储氢性能研究

研究了金属间化合物LaCo13的电化学储氢性能,分别考察了LaCo13电极的活化、电化学容量、温度特性、电位特性、循环寿命和高倍率放电性能,并采用电化学阻抗谱技术研究了LaCo13电极过程的动力学性能.结果表明,LaCo13在电解液中具有较高的电化学容量和良好的循环寿命,温度由30℃升高到60℃时,LaCo13电极的电化学容量从339升高到388 mAh·g-1,但放电平台压较低,高倍率放电性能不如AB5型合金.LaCo13电极过程动力学性能表明,其吸放氢是由电化学反应和氢的扩散混合控制.     

超声电化学制备PbSe纳米枝晶

近年来，纳米晶态半导体粒子因其具有大的表面体积比、高的活性、特殊的电学性质和独特的光学性质引起了科学界的广泛关注犤１，２犦。基于半导体纳米粒子的量子尺寸效应和表面效应，半导体纳米粒子在发光材料犤３犦、非线性光学材料犤４犦、光敏传感器材料犤５犦、光催化材料犤６犦等方面具有广阔的应用前景。如何实现对半导体纳米粒子的尺寸大小、粒度分布以及形状和表面修饰的控制，寻找更简便的合成方法以及改善制备环境等是半导体纳米粒子研究的关键。超声电化学是结合了电化学和超声辐照而建立起来的一种新方法，它显示了两者的优点犤…     

微波法合成锂离子材料LiCoO2的研究

以氧化钴和氢氧化锂为原料,采用微波技术合成锂离子电池正极材料LiCoO2.主要考查的微波合成条件有反应时间、输出功率与反应温度.采用XRD、SEM方法和电化学测试手段研究了产物的结构与性能.研究结果表明微波合成法可以制备层状结构、电化学性能稳定的LiCoO2材料.在充放电实验中,电池的首次放电容量达到140 mAh·g-1.与传统的合成方法相比,微波合成技术具有节省能源、提高效率和环境友好的特点.     

超级电容器用镍锰基二元金属氧化物电极材料

赝电容电容器相比于双电层电容器拥有更高的比容量(大约10~100倍),由于在充电/放电过程中法拉第反应同时在电极材料表面和内部发生。因此,会产生更多电子,拥有更大的比容量。目前,赝电容电极材料的研究主要集中在金属氧化物和导电聚合物。镍锰基金属氧化物具有较高的理论比容量、成本低、无毒、环境友好等优点,但是其实际的电化学性能远低于理论值。因此,为了提升材料的电化学表现,研究者提出许多有效的策略,例如:制备不同种类金属氧化物作为电极材料;采用不同的工艺制备高比表面积的材料以及不同材料之间的复合产生协同作用等。本文综述了镍锰基二元金属氧化物(NiMnO₃、NiMn₂O₄和Ni₆MnO₈)作为赝电容电极材料在超级电容器上的应用进展,同时结合目前研究方法进一步提出未来金属氧化物电极材料方面的发展方向,为继续深入研究提供一定的指导作用。     

LiCoO2掺杂对锰酸锂结构和性能的影响

用固相反应合成了LiCoO2掺杂改性的LiMn2O4锂离子电池正极材料,优化了LiMn2O4的改性路径及制备条件.利用SEM、XRD对产物的结构进行了表征,并测试了产物的电化学性能.结果表明:所得产物均具有尖晶石型LiMn2O4结构.LiCoO2的掺入增加了尖晶石结构的稳定性,改善了尖晶石型LiMn2O4的充放电循环性能.     

以LiCoO2为阴极的全固态薄膜锂电池的研究

Amorphous and oriented polycrystalline LiCoO2 thin films, used as cathode material for an all-solid-state thin film battery, were fabricated by using RF magnetron sputtering and annealed at different temperatures. The morphology and structure of LiCoO2 thin films were characterized by scanning electron microscopy and X-ray diffraction. All-solid-state thin film batteries, comprised of LiCoO2 cathode films with different structures, lithium phosphorous oxynitride electrolyte film and metallic lithium anode film, was successfully prepared and their properties were examined by chronopotentiometry. Results showed that the structure and crystallinity of the LiCoO2 films strongly influenced the electrochemical performance of all-solid-state thin film lithium batteries. Worth nothing was the battery with an oriented polycrystalline LiCoO2 film it exhibited the best electrochemical performance, and delivered a discharge capacity of ～55.4 μAh/cm2μm. Furthermore, when subjected to over 450 charge/discharge cycles, that battery suffered no obvious fode in capacity.     

高容量的Li1.1Mn2O3.95F0.05锂离子二次电池正极材料

以无水乙醇为分散剂在行星式球磨机中对原料进行预处理后,经固相反应制备了富锂化合物Li1.1Mn2O3.95F0.05,并以该化合物作为锂离子二次电池正极材料,进行了电化学测试。结果表明,加氟后的富锂化合物Li1.1Mn2O3.95F0.05可与LiCoO2相比,可逆容量高达143nA·h/g,且具有良好的循环稳定性,循环115次后,容量保持率在95%以上。SEM和TEM的表征,说明该方法制备的样品颗粒均匀,具有较好的晶体外观,XRD表征,说明该化合物具有完美的尖晶石结构。锂含量的原子吸收光谱(AAS)表征说明该化合物为富锂化合物Li1.1Mn2O3.95F0.05。电化学测试结果和SEM,TEM,AAS表征支持掺氟后的富锂化合物Li1.1Mn2O3.95F0.05晶胞内空缺增大,使锂离子的嵌入脱出更加容易,并且使更多的锂离子参与嵌入脱出反应。     

Effect of Additional Poly Vinyledene Fluoride (PVDF) on LiCoO2 Cathodes

LiCoO2 as one of cathodes in lithium ion battery was prepared using ball mill on 800 Hz for 10 h, followed by ultra–sonic process in order to form LiCoO2 nanoparticle. Poly(vinyledene fluoride) PVDF was added into LiCoO2 nanoparticle using dimethylsulfoxide (DMSO) to form LiCoO2/PVDF composite. The addition of PVDF was able to fill the voids on LiCoO2 matrix, therefore the space gap between particles in the matrix could be eliminated. The morphology, crystal structure and composite conductivity of LiCoO2/PVDF were analysed using scanning electron microscope (SEM), X-ray diffraction (XRD) and conductivity meter. The results showed that LiCoO2 with PVDF had bigger conductivity value than LiCoO2 without PVDF.     

基片温度对LiCoO2薄膜结构与电化学性能的影响

采用射频(RF)磁控溅射技术制备了用于全固态薄膜锂电池的非晶态和多晶LiCoO2阴极薄膜,利用XRD和SEM研究了沉积温度对LiCoO2薄膜结构和形貌的影响,并研究了高温退火后薄膜的电化学性能.研究结果表明,随著基片温度的不同,薄膜成分、表面形貌以及电化学行为有明显差异.室温沉积的薄膜很难消除薄膜中Li2CO3的影响,经过高温退火处理后也无法形成有效的多晶LiCoO2薄膜,而150℃沉积的薄膜经过高温退火后形成了有利于锂离子嵌入的多晶LiCoO2结构,薄膜显示出了较好的电化学性能.     

Synthesis and electrochemical properties of nanostructured LiCoO2 fibers as cathode materials for lithium-ion batteries

Nanostructured LiCoO2 fibers were prepared by the sol-gel related electrospinning technique using metal acetate and citric acid as starting materials. The transformation from the xerogel fibers to the LiCoO2 fibers and the nanostructure of LiCoO2 fibers have been investigated in detail. The LiCoO2 fibers with 500 nm to 2 mum in diameter were composed of polycrystalline nanoparticles in sizes of 20-35 nm. Cyclic voltammetry and charge-discharge experiments were applied to characterize the electrochemical properties of the fibers as cathode materials for lithium-ion batteries. The cyclic voltammogram curves indicated faster diffusion and migration of Li+ cations in the nanostructured LiCoO2 fiber electrode. In the first charge-discharge process, the LiCoO2 fibers showed the initial charge and discharge capacities of 216 and 182 (mA.h)/g, respectively. After the 20th cycle, the discharge capacity decreased to 123 (mA.h)/g. The X-ray diffraction and high-resolution transmission electron microscopy analyses indicated that the large loss of capacity of fiber electrode during the charge-discharge process might mainly result from the dissolution of cobalt and lithium cations escaping from LiCoO2 to form the crystalline Li2CO3 and CoF2 impurities.     

晶体的择优取向与LiCoO2正极材料X射线衍射峰的强度比

采用高温固相反应法合成了锂离子电池正极材料LiCoO2, 用粉末X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)等技术对材料的形貌与结构进行分析. 平面反射和透射X射线粉末衍射数据表明, 目前商品LiCoO2样品XRD图谱的(104)和(003)衍射峰强度比(I(104)/I(003))主要反映了LiCoO2晶体c轴方向的择优取向, 而不是Li、Co原子的占位有序程度. I(104)/I(003)比值越小, 晶体择优取向度越高. 晶体无择优取向LiCoO2粉末材料的衍射峰强度比I(104)/I(003) 应为95%左右. 因此, 不能用I(104)/I(003) 的比值大小作为实际LiCoO2材料晶体内Li、Co 原子排列是否有序的主要证据. 澄清了长期有争议的关于锂离子二次电池正极材料LiCoO2的X射线衍射峰强度比问题.     

尖晶石LiMn2O4前驱体的低热固相反应法合成机理及其结构与热分解过程研究

以氢氧化锂、醋酸锰和柠檬酸为原料,采用低热固相反应法制备了Li+与Mn2+摩尔比为1∶2的前驱体化合物LiMn2L(Ac)2.通过元素分析、红外光谱、质谱和热重/差热等测试方法对前驱体的组成、结构、合成反应机理及热分解过程进行了研究.结果表明,可在全固相条件下通过低热固相反应得到锂离子与锰离子达到分子级混合水平的前驱体,该前驱体在350℃下焙烧4h即可出现明显的尖晶石相LiMn2O4产物.     

纳米CeO2的形貌控制与表征

以Ce(NO3)3·6H2O和(NH4)2CO3为沉淀源,利用柠檬酸作为络合剂和分散剂,实现了对CeO2前驱体的形貌和尺寸控制,并采用TEM,TGA和XRD等方法对前驱体及其热分解所得纳米CeO2的形貌及结晶性等进行了表征.结果表明,随着柠檬酸加入量的提高,前驱体形貌从纳米线向类球形颗粒变化,焙烧生成的纳米CeO2颗粒的形貌具有明显继承性,所得CeO2属于立方萤石结构,且随焙烧温度的提高,晶化程度增大.     

Preparation of spinel ferrite NiFe2O4 fibres by organic gel-thermal decomposition process

Functional spinel ferrite fibers are attractive for high-tech applications. The spinel NiFe₂O₄ fibres have been successfully prepared by the organic gel-thermal decomposition process from raw materials of Ni, Fe nitrate salts and citric acid. The gel spinning performance was a major factor for preparation of uniform gel fibrous precursors. The gel spinnability was related to the citrate-metal complex structure and linear-type structural molecules [(C₆H₆O₇)₄NiFe₂]_n for the gel precursor was possibly formed during the complexation reaction between the citric acid and metal ions at pH 5. The composition, structure of the gel precursors and products derived from thermal decomposition of these precursors were characterized by FTIR, XRD, and SEM. The thermal decomposition process of the gel precursors was investigated by TG-DSC. The prepared spinel NiFe₂O₄ fibres having grain sizes of 60–70 nm were featured with diameters of about 1 μm, and aspect ratios up to 10⁶ (length/diameter).