以Fe2O3为原料制备LiFePO4/C复合材料及其性能研究

以Fe2O3为铁源原料, 利用热还原法成功地制备了LiFePO4/C复合材料. 用XRD以及SEM对材料的晶体结构以及表面形貌进行了表征. 通过循环伏安和充放电测试研究了材料的电化学性能. 研究结果表明， 于700 ℃下制备的LiFePO4/C复合材料在0.1C的倍率下可以得到放电容量144.8 mA·h/g, 在循环160次后, 容量仍保持在141.4 mA·h/g. 这种以廉价的Fe2O3代替目前常用的二价铁盐原料方法, 具有减少LiFePO4合成成本的优点.     

层状化合物La2Ni1-yCoyO4+δ的合成、结构与性能

采用氨基多羧酸配合物法合成La2Ni1-yCoyO4+δ(y=0~0.2)超细粉料, 研究陶瓷样品的结构和混合导电性能. 研究结果表明, La2Ni1-yCoyO4+δ具有正交结构(Fmmm空间群), Co离子取代增加了钙钛矿层中ab平面上Ni/Co—O键的键长、岩盐层中沿c 轴方向上La—O键的键长和非化学计量氧含量, 并有利于改善材料的烧结性能. 随着Co离子含量的增加, 总电导率的峰值温度向高温移动, 高温段总电导率随温度的变化趋于平缓, 但总电导率水平出现降低; 增加Co离子含量还有利于提高氧离子导电性能. Co离子取代对陶瓷样品混合导电性能的影响与晶体结构参数的变化紧密相关.     

ABO3型钙钛矿结构的可见光光催化剂LaCo0.5Ti0.5O3的设计与合成

采用溶胶-凝胶法在较低温度条件下设计合成了新型的具有ABO3型钙钛矿结构的三元金属复合氧化物LaCo0.5Ti0.5O3. 通过TG-DTA, XRD, XPS, UV-Vis DRS等测试技术和可见光光催化活性测试对其进行了表征. 结果表明, 与LaCoO3和La2Ti2O7相比, LaCo0.5Ti0.5O3样品表现出相对较高的可见光光催化活性, 并且合成温度较低. 这是由于原料中的Co2+和Ti4+离子通过电荷补偿作用使产物B位的两种金属均以+3价氧化态分布所致.     

金属富勒烯Y＠C36结构和性能的密度泛函研究

采用Cerius 2中的GGA/PW91密度泛函方法对具有D6h对称性的C36及其衍生物Y＠C36进行结构全优化, 系统地分析了Y在C36笼内不同占位时系统的能量及稳定性等, 并在同一方法下对结构全优化后的C36和Y＠C36进行了能量、能级、态密度及光学性能分析, 研究了Y原子的嵌入对C36结构和性能的影响.     

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%.     

锂电池正极材料Li1.06Mn0.8Cr0.14O2的水热合成及其光谱研究

采用水热方法合成了掺铬锂锰氧化合物, X射线衍射和Raman光谱分析结果表明, 所得材料为具有NaFeO2结构的晶体. 由等离子发射光谱(CIP)确定其组分为Li1.06Mn0.8Cr0.14O2. X射线光电子能谱(XPS)研究结果表明, 与未掺杂的LiMnO2相比, 所得材料中Mn的平均价态增加, 这将抑制因Mn3+离子的存在而产生的Jahn-Teller畸变, 有利于提高材料的电化学循环性能.     

等离子体协同CuO/TiO2-γ-Al2O3催化CH4脱除NO

对合成的12%CuO/15%TiO2/γ-Al2O3催化剂进行了BET和XRD表征, 并结合等离子体与催化协同脱除NO的反应装置, 考察了单一等离子体、单一催化剂以及等离子体与催化协同脱除NO+CH4+O2的反应结果, 研究了上述三种条件下NO和CH4的转化率. BET表征结果表明, 15%TiO2/γ-Al2O3的孔径分布在微孔和介孔之间; XRD结果表明, 催化剂表面有CuO晶相; 反应活性数据表明, 单一等离子体存在时, NO和CH4的转化率随着等离子体的输入功率增大而逐渐增加, 反应体系引入体积分数为2.5%的O2气促进了NO和CH4的转化; 使用单一催化剂时, NO和CH4的转化率随温度升高而分别增大至30%和20%. 同时NO转化率随O2气浓度的增加先增加后降低, CH4随O2气浓度的增加转化率逐渐增大; 等离子体与催化剂协同作用NO+CH4+O2反应中, NO和CH4的转化率随O2气浓度的增加与只有催化剂存在条件下的变化趋势一致, 但是增大了NO的低温转化率, 同时CH4的转化率提高到了90%.     

正丙醇诱导合成WO3粉体与光致变色性质

采用正丙醇为有机诱导剂, 在水热条件下制备了形貌新颖的WO3粉体, 使用XRD, SEM和TEM等手段进行了结构和形貌表征, 并用紫外-可见(UV-Vis)光谱仪及测色计测试了光致变色性能. 结果表明, 正丙醇诱导合成的WO3粉体仍为六方相, 但形成了特殊的海胆状纳米结构, SEM和TEM测试结果表明, 海胆状WO3微球由大量的WO3纳米杆簇集形成. 该诱导产物的纳米杆簇集成的海胆状结构显著地改善了光生质子的传输过程, 提高了合成的WO3粉体的光致变色性能.     

纳米BaAl2S4:Eu2+发光材料的制备及性能

采用溶胶-凝胶法合成了纳米荧光粉BaAl2S4:Eu2+, 并对其性能进行了研究.     

酸蒸气水热免洗法制备前驱物ZrMo2-xWxO7(OH,Cl)2·2H2O和立方ZrMo2-xWxO8热收缩化合物

采用酸蒸气水热免洗方法合成了立方ZrW2O8类型化合物的系列前驱物ZrMo2-xWxO7(OH, Cl)2·2H2O(x=0, 0.2, 0.4, 0.6, 0.8, 1.0, 1.2, 1.4, 1.6, 1.8), 并由此制备了纯立方相ZrMo2-xWxO8(x=0.6, 0.8, 1.0, 1.2, 1.4, 1.6, 1.8). 提出了用X射线粉末衍射相对积分强度表征有序-无序介稳态晶体有序度的方法, 发现在制备条件下, 随着Mo/W摩尔比的减小, 立方相ZrMo2-xWxO8有序-无序介稳态的饱和有序度增加的规律. 讨论了原料选择以及中间产物的形貌对合成目标产物的影响, 探讨了以铵盐为原料制备前驱物反应的微观过程.     

掺杂Mo的LiFePO4正极材料的电化学性能

通过固相法以(NH4)6Mo7O24·4H2O为钼源, 在氮气气氛下合成出掺杂Mo的LiFePO4正极材料. 采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、扩展X射线吸收精细结构(EXAFS)和正电子湮没进行结构表征, 通过不同放电倍率研究掺Mo的LiFePO4电化学性能. 结果表明, 掺Mo的LiFePO4呈橄榄石结构, Mo6+同时占据着Fe位及Li位, 提高了LiFePO4的电导率, 1C放电可逆容量为141 mAh·g-1, 表现出良好的电化学性能.     

大功率LiFePO4/C复合材料的简易合成

本文采用碳热还原法,以廉价的FeCl3.6H2O、LiOH.H2O和NH4H2PO4为原料,以淀粉为还原剂和碳源,经600℃烧结制备了LiFePO4/C复合材料,方法重现性好且易规模化生产.采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)测试材料结构,观察材料形貌.结果表明,经600℃烧结10 h所得产物具有纯相的橄榄石型晶体结构,良好的结晶性和规整的球状形貌,粒径为60～100 nm.包覆LiFePO4晶粒的碳层厚度为2 nm左右,碳含量为5%(by mass).材料的振实密度高达1.3 g·cm-3,在0.2C倍率下首次放电比容量为162 mAh·g-1,在0.5C、1C、2C、5C和10C倍率下首次放电比容量分别为143、135、127、116和105 mAh·g-1,10C倍率下500周期循环,其比容量仍有81 mAh·g-1.     

Synthesis and Electrochemical properties of Phospho-olivine Type LiFexM(1-x)PO4(1 ≥x≥0) Compounds

Olivine-type LiFePO4 appears to be the best candidate for large size Lithium ion batteries compared with conventional cathode materials such as LiCoO2, LiNiO2 and LiMnO4 based on cost,environmental benign and safety. In addition, LiFePO4 has a large theoretical capacity of 170 mAhg-1, good cycle stability, and a flat discharge potential of 3.4V versus Li/Li+. However, its low ionic/electronic conductivity limits the electrochemical prosperities of this material, especially its rate capability. Many efforts have been devoted to increase and optimize the conductivity of LiFePO4 besides minimizing the particle size and making an intimate carbon coating around the particles, though it is not the way to change intrinsically the electrical conductivity of LiFePO4.In this research, LiFePO4 was synthesized by solid-state reaction. A discharge capacity of around 110mAhg-1 was achieved under a low current density of 17mAg-1 at room temperature. In order to compounds were prepared, respectively. As an example, LiFe0.9Ti0.1PO4 had the same XRD pattern as LiFePO4 but more developed crystalline intensity. The charge-discharge capacities of LiFe0.9Ti 0.1PO4 at the first cycle were 134mAhg-1 and 129 mAhg-1, respectively. The efficiency of charge-discharge was larger than 96%. A reversible capacity of 110 mAhg-1 was obtained after 20cycles and the capacity retention was over 85%. Moreover, the discharge voltage flat was maintained at 3.4V verse Li/Li+ after the first cycle. At even higher rates, it also exhibited good electrochemical performances.     

含空位和杂质缺陷的LiFePO4电子结构的第一性原理计算

采用基于密度泛函理论的第一性原理研究了含空位和杂质缺陷的LiFePO_4电子结构,通过能带、态密度、布居分布分析,阐明缺陷及阴离子掺杂对材料电化学性能的影响,为LiFePO_4的结构设计和实验研究提供理论基础。结果表明,Li、Fe和O空位型缺陷对LiFePO_4的带型变化影响较小,禁带中无新的导带,禁带宽度有一定程度缩小,有利于电子的传导,但总能量上升,造成结构的不稳定性,在实际高温制备过程中,可能产生少量杂相,影响LiFePO_4正极材料的电化学性能;P空位缺陷对LiFePO_4的带型影响同样较小,但在禁带中产生了两条新的导带,禁带宽度明显变窄,有利于电子的传导,虽然总能量上升,造成结构的不稳定性,但在实际高温制备过程中,可能产生微量有利于电化学性能的杂相;F掺杂LiFePO_4的带型出现了明显的变化,半导体类型由p型转变为n型,极大地促进了电子的导电性,总能量下降,结构稳定,对LiFePO_4正极材料的电化学性能有正面的影响。     

Characterization and Electrochemical Performance of ZnO Modified LiFePO4/C Cathode Materials for Lithium-ion Batteries

To improve the electrical conductivity of LiFePO4 cathode materials, the ZnO modified LiFePO4/C cathode materials are synthesized by a two-step process including solid state synthesis method and precipitation method. The structures and compositions of ZnO modified LiFePO4/C cathode materials are characterized and analyzed by X-ray diffraction, scanning electron microscopy, transmission electron microscopy and energy dispersive spectroscopy, which indicates that the existence of ZnOhas little or no effect on the crystal structure, particles size and morphology of LiFePO4. The electrochemical performances are also characterized and analyzed with charge-discharge test, cyclic voltammetry and electrochemical impedance spectroscopy. The results show that the existence of ZnO improves the specific capability and lithium ion diffusion rate of LiFePO4 cathode materials and reduces the charge transfer resistance of cell, and the one with 3 wt% ZnO exhibits the best electrochemical performance.     

锂离子电池正极材料LiFePO4在Fe位掺杂的研究进展

橄榄石型LiFePO4是近年发展起来的一种锂离子电池正极材料,但是LiFePO4的电子导电率低和锂离子扩散速度慢限制了其实用化,需要改进.其中一种很有效的方法就是在LiFePO4的晶格中掺杂金属离子,使其产生晶格缺陷,促进Li+扩散,改善晶体内部的导电性能.LiFePO4有Li(M1)和Fe(M2)2个金属位,可使用金属离子对其改性.本文综述了对锂离子电池正极材料LiFePO4在Fe(M2)位掺杂的研究进展.LiFePO4在Fe(M2)位的掺杂主要采用Mn2+,Ni2+,Co2+,Mg2+等几种金属离子.     

动力型锂离子电池正极材料LiFePO4的改性研究

橄榄石型LiFePO4具有高的理论比容量、高倍率特性、优越的电化学和热稳定性能、循环寿命长且绿色环保等优点,被认为是新一代动力型锂离子电池理想的正极材料之一.LiFePO4因本身结构的缺陷导致了其极低的电导率和Li+扩散速率,限制了该材料在动力电池的中实际应用.本文综述了通过表面包覆修饰、金属阳离子晶体结构内掺杂和导电...     

包覆碳掺CoLiFePO4正极的电化学性能研究

应用水热法在200 oC下合成了橄榄石结构LiFePO4正极材料,合成过程中添加蔗糖作为包覆用碳源,并同时掺Co. 实验表明,包覆碳掺Co能更有效地改善LiFePO4电极的电化学性能. 样品可后退火处理,400 oC 退火LiFePO4样品结晶度和颗粒尺寸均影响了其电化学性能,包覆碳掺CoLiFePO4样品可使颗粒细化,改善电极倍率性能.     

微波法制备掺碳LiFePO4正极材料

Cathode material LiFePO₄ of lithium-ion battery was synthesized by microwave heating. The “carbon-included” LiFePO₄ with improved conductivity was synthesized by the addition of graphite. And the influence of microwave-heating time on structure, morphology and charge/discharge performance of the products was discussed. The results of XRD, SEM, XPS, CV and charge/discharge testing measurements showed that the LiFePO₄ product after 9 min in microwave oven had more advantages than other products.     

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%.