新型聚阴离子型正极材料的合成、结构表征及电化学性能

寻求廉价、安全、环境友好并具有高比能量的可充锂电池正极材料成为目前锂离子电池材料研究的热点之一。聚阴离子型正极材料（如：橄榄石型LiFePO4材料）作为新一代锂离子电池正极材料引起了人们的广泛关注，给锂离子电池正极材料带来了安全、廉价、环境友好的希望，为动力及储能电池的发展提供一个很好的材料体系选择。硅酸盐材料（Li2MSiO4，M为金属元素）理论上可以允许可逆的嵌脱两个锂，因而具有较高的理论容量，     

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     

溶胶-凝胶法制备Li3V2(PO4)3及其性能研究

0引言具有类NASICON结构的Li3V2(PO4)3是继过渡金属氧化物LMO后的一种新型的锂离子二次电池正极材料。与目前市场上应用最为广泛的正极材料LiCoO2相比,Li3V2(PO4)3具有超常的稳定性,即使在脱出的Li 与过渡金属原子的物质的量之比大于1的时候仍然具有超乎寻常的稳定性,而通常情况下1mol LiCoO2在脱出0.5mol Li 就会变得不稳定。并且Co是一种战略物资,全球储量十分有限;Co也是一种有毒金属,对于环境污染较为严重。LiNiO2因其合成较为困难而使应用受限,尖晶石LiMn2O4虽然属于环境友好型化合物,但其理论比容量仅为148mAh·g-1,且…     

锂离子电池石墨烯-LiMPO4（M=Fe,V和Mn）复合正极材料的研究进展

锂离子电池具有工作电压高、比能量大、循环寿命长和安全性能好等优点,在电动车动力电池领域具有重要发展前景.开发高性能的正极材料又是动力电池研究的热点.与已商业化的正极材料钴酸锂相比,橄榄石结构Li MPO4(M=Fe,V和Mn)材料具有理论容量高、成本低、安全性能好和循环性能稳定等优点,非常适宜发展为电动汽车用锂离子电池正极材料,但是Li MPO4材料较低的电子及离子传导性成为其产业化必须克服的难题.石墨烯是一种只有一个碳原子厚度的二维材料,其碳原子以sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格结构.由于其具有高比表面积、优异的导电性能和化学稳定性,用于Li MPO4复合材料时可以很好地控制Li MPO4粒径,提高材料导电性能和机械性能.本文综述石墨烯-Li MPO4(M=Fe,V和Mn)复合材料在国内外最新研究进展,重点针对石墨烯-Li MPO4(M=Fe,V和Mn)复合材料合成方法、形貌控制及电化学性能进行总结和探讨.     

锂离子电池正极材料LiMn2O4的低热固相合成与性能表征

锂离子电池具有比能量高、环境污染小等优点,广泛应用于手提电话、便携式电脑、摄像机等设备中。其正极材料的研究是锂离子电池的研究重点。层状结构的LiCoO2、LiNiO2和尖晶石结构的LiMn2O4是仅有的三种能在3.5V以上电位可嵌入Li的正极材料[1~3]。目前市售的锂离子电池主要采用LiCoO2作正极材料,但由于Co资源缺乏和价格相对昂贵,而锰资源丰富,价格低廉且无毒,对环境友好,因此世界各国都在大力进行以LiMn2O4为正极材料的锂离子电池的实用化研究。LiMn2O4传统的制备方法是高温固相反应合成法[4~7],但由于Mn的变价多,与Li形成贫Li或…     

锂离子电池正极材料研究的新动向和挑战

调研了全球锂离子电池正极材料LiCoO2、LiNiO2、LiMn2O4、LiFePO4 LiNi0.8 Co0.2 O2和Li(CoMnNi)1/3O2的学术研究论文和技术专利申请与授权数按年和语言分布情况。综述了前4种材料作锂离子电池正极材料尚存在的问题和解决对策进展。例如,通过掺杂其他元素、表面包覆、细化材料颗粒及改善正极结构设计来提高正极材料的充放电容量、寿命、功率密度和电池高功率密度使用时的安全性。     

基于磷酸铁锂的锂离子动力电池性能

磷酸铁锂(LiFePO4)因其无毒、对环境友好、原材料来源丰富、比容量高、循环性能好、安全性能优异等特点已被公认为突破正极材料制约的新一代安全低成本高容量大功率型动力或储能锂离子电池首选正极材料,已成为我国及世界主要发达国家锂离子动力电池的重点发展方向[1,2].     

碳掺杂磷酸锰铁锂的制备、结构与性能

1、引言: 作为锂离子电池的正极材料,LiMnyFe1-yPO4中的Mn3 /Mn2 电对在4.0V(vs Li /Li)附近能实现锂离子的嵌脱,获得4.0V平台的容量而提高了电池的能量密度,因而引起了人们的极大兴趣[1].Yamada[2],Li[3]已经用固相法合成了LiMnyFe1-yPO4,发现当Mn的含量y=0.5～0.75之间时,材料的电性能达到最优.     

富锂掺杂Li1.06Co0.05Cr0.1Mn1.85O4的合成及电化学性能研究

锂离子电池具有比能量高、功率大、使用寿命长、无记忆效应、性能价格比高等优点,从而成为可充式电源的主要选择对象.锰由于资源丰富、价廉、环境友好等优点,使锰酸锂(LiMn2O4)成为最有希望取代钴酸锂的正极材料.但锰酸锂的放电容量相对较低,结构欠稳定,容量衰减严重,作为正极材料还无法与钴酸锂相比,近年来做了大量的研究工作以改善它的电化学性能[1～6].最近Youngjoon Shin等研究发现[7]用少量的Li与Ni共同替代LiMn2O4中的Mn得到的LiMn2-2yLiyNiyO4的电化学性能要优于单元素替代的LiMn2-xMxO4(M=Li,Cr,Fe,Co,Ni)的电化学性能.     

动力型锂离子电池富锂三元正极材料研究进展

随着电动汽车、智能电网以及大规模储能领域的快速发展,对作为储能设备的锂离子电池的各项性能指标,如能量密度和功率密度等,提出了更加苛刻的要求。因此,开发稳定性好、比容量高的新型正极材料是进一步提高锂离子电池能量密度的关键。富锂三元正极材料xLi_2MnO_3·(1-x)Li Mn_(1/3)Ni_(1/3)Co_(1/3)O_2(0.1≤x≤0.5)具有工作电压高、比容量高、环境友好等优点,引起了广大科研工作者的高度关注和广泛研究。本文就此类新型富锂三元正极材料的研究进展进行了总结,对该类材料的晶体结构特征以及首次充放电机理、电化学性能的改善等进行了评述,并对其未来的发展方向进行了展望。     

准固态锂离子电池正极材料柱[5]醌的研究

锂离子电池的有机正极材料由于具有比容量高、环境友好和廉价等优点,近年来成为研究的热点.但是,有机电极材料在液态电解液中的溶解流失易导致其容量迅速衰减,严重限制了它们的实际应用.本工作基于聚(甲基丙烯酸酯)/聚乙二醇的准固态电解质,考察了以柱[5]醌为正极的准固态锂二次电池的电化学性能.结果显示,柱[5]醌正极不仅保持了高容量的特性(首次放电容量410 mA h/g),并且循环寿命得到了有效提高.0.2 C下循环100周后,电极的容量保持率为88.5%,显示了柱[5]醌在高比能量准固态锂离子电池中的应用潜力.     

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.     

基于磷酸铁锂的锂离子动力电池性能

磷酸铁锂（LiFePO4）因其无毒、对环境友好、原材料来源丰富、比容量高、循环性能好、安全性能优异等特点已被公认为突破正极材料制约的新一代安全低成本高容量大功率型动力或储能锂离子电池首选正极材料，已成为我国及世界主要发达国家锂离子动力电池的重点发展方向。     

LiCoO2对LiMn2O4改性过程的研究

在LiCoO2、LiMn2O4、LiNiO2这三种锂离子电池正极材料中,尖晶石LiMn2O4由于具有价廉、对环境友好、使用安全的显著优点,被普遍认为是最有希望的新型正极材料。但该材料在高温下较快的容量衰减制约了其规模应用[1~3]。为改善LiMn2O4的高温性能,各国学者普遍采用掺杂法,即在制备L     

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.     

锂离子电池正极材料Li_3V_2(PO_4)_3/C的制备及电化学性能

以球磨结合焙烧的方法制备锂离子电池正极材料Li3V2(PO4)3/C.XRD、EIS表征及以该材料作正极的恒电流循环测试表明,所得产物为晶体结构发育良好的单斜晶系Li3V2(PO4)3.在0.1C、0.25C和0.5C倍率下,首次放电比容量分别为150.6、134.1和107.1mAh·g-1.0.25C循环130周后容量保持率为87.3%,而0.5C循环105周后容量保持率仍达到87.2%.锂离子在材料中的嵌入、脱出伴随明显的两相转变过程.电荷传递阻抗和SEI膜阻抗是影响材料倍率性能的主要因素.     

制备纳米V2O5的新方法及其电化学性能的研究

目前对锂离子电池正极材料的研究主要为达到如下目标而进行:高的比容量和能量密度,良好的循环性和寿命,资源丰富、价格便宜以及环境友好。已进行了广泛研究的LiCoO_2、LiNiO_2、LiMn_2O_4等锂离子电池正极材料,虽然具有较高的电压平台、良好的稳定性和寿命,但其容量相对较低和价格较高限制了其进一步的应用和发展。     

高倍率尖晶石型Li4Ti5O12/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)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Li4Ti5O12/TiN材料.考察了TiN膜对尖晶石型Li4Ti5O12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,Li4Ti5O12/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、111.0 mAh·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Li4Ti5O12锂离子电池负极材料的电化学性能.     

利用湿法反应制备的LiV3O8的锂离子扩散特性

利用V2O5•nH2O湿凝胶和Li2CO3作原料,通过溶液反应和低温焙烧的方法合成了用于锂离子电池正极的LiV3O8.对其前驱体和产品分别进行DTA-TG、XRD表征.LiV3O8用作锂离子电池正极的电化学性能利用恒电流充放电测试进行研究.实验表明活性材料LiV3O8具有较高的充放容量和良好的循环性能.LiV3O8电极的锂离子化学扩散系数由恒电位间歇滴定技术(PITT)来确定，其值依据Li1＋xV3O8中x值的不同在10－8～10－10 cm2•s－1的变化范围内.获得的锂离子的扩散活化能为：Ea=25～42 kJ•mol－1(x=0.18～2.5).认为锂离子扩散的最大活化能是由锂离子在Li4V3O8相中的扩散决定的.     

高倍率性能正极材料LiFe_(0.9)Mg_(0.1)PO_4的结构

应用高温固相反应合成锂离子电池正极材料LiFePO4和LiFe0.9Mg0.1PO4.不同浓度的K2S2O8水溶液氧化LiFe0.9Mg0.1PO4制备部分脱锂两相混合物Li0.4Fe0.9Mg0.1PO4及完全脱锂单相化合物Li0.1Fe0.9Mg0.1PO4.X射线衍射物相分析(XRD),选区电子衍射(SAED)和高分辨原子图像(HRTEM)测试表明,脱锂相Li0.1Fe0.9Mg0.1PO4是单相化合物,没有发生相分离.点阵参数计算表明,LiFe0.9Mg0.1PO4体系嵌锂相和脱锂相的晶格错配度与LiFePO4体系相比有所降低,这正是锂离子电池正极材料LiFe0.9Mg0.1PO4具有高倍率循环充放电比容量的结构基础.