以Fe2P2O7为前驱体制备LiFePO4及其电化学性能

以磷铁废渣（Fe_1.5P）和温室效应气体CO₂为原料,以磷酸为补充磷源合成磷酸铁锂（LiFePO₄）的前驱体Fe₂P₂O₇,并研究了其合成过程对LiFePO₄正极材料储能性能的影响。采用SEM观察了LiFePO₄的表面形貌,采用XRD分析了LiFePO₄和Fe₂P₂O₇的晶体结构。进一步对该方法进行优化,发现Fe_1.5P与磷酸混合物（n_Fe1.5P：n_H3PO4=1：1）在800℃热处理6 h合成的Fe₂P₂O₇对应的LiFePO₄/C电化学性能最好,在0.1C,0.2C,0.5C和1C倍率下的容量分别可达130,126,117和108 mAh·g^-1。     

钒掺杂对正极材料LiFePO4/C的电化学性能影响

以LiH₂PO₄和廉价的Fe₂O₃为原料,葡萄糖为有机碳源,通过选择高价V⁵⁺进行铁位掺杂固相合成碳包覆复合改性的LiFe_1-xV_xPO₄/C（x=0,0.01,0.03,0.05,0.07,0.1）材料。700℃下处理得到结晶性好、电化学性能良好、较高振实密度ρ=1.2g·cm^-3的材料。X射线光电子能谱（XPS）测试结果表明掺入的钒为高价态V⁵⁺,能产生更多的过剩电子,从而提高了电子电导率,且V⁵⁺的掺入没有改变Fe的价态。交流阻抗测试结果进一步证明了V⁵⁺的掺入降低了电荷迁移阻抗,提高了材料的电子电导率。其中优化的材料LiFe_0.95V_0.05PO₄显示了不同倍率下良好的充放电比容量,在0.1C、1C、2C和5C倍率的放电比容量分别为155、146.5、135.3和125.9mAh·g^-1,5C循环500次后容量为119.5mAh·g^-1,容量保持率为94.9%,材料循环性能较好,具有良好的实际应用价值。     

Fe2O3填充碳纳米管作为锂离子电池负极材料的电化学性能

通过碳纳米管与硝酸铁水热反应和随后烧结处理合成了Fe₂O₃填充多壁碳纳米管，透射电子显微镜(TEM)和X-射线衍射(XRD)分析显示，Fe₂O₃多数填充入碳纳米管管腔内，在碳纳米管外壁极少发现有附着物，碳纳米管中Fe₂O₃颗粒具有γ-Fe₂O₃结构，这与水热法制备的的纺锤状Fe₂O₃(α-Fe₂O₃相)明显不同。这是因为硝酸将管壁及管端腐蚀，Fe³⁺由于毛细管作用进入管腔。文章初步研究了Fe₂O₃填充多壁碳纳米管、水热法合成的纳米Fe₂O₃颗粒和硝酸纯化的多壁碳纳米管的电化学嵌/脱锂性能。研究发现，Fe₂O₃填充多壁碳纳米管具有Fe₂O₃的高的放电容量和碳纳米管的低放电电位特征。由于碳纳米管的限定作用，缓解了碳纳米管空腔内γ-Fe₂O₃在反复锂嵌/脱过程中的结构应变，该复合材料表现出具有良好的循环稳定性。     

鸟巢状分级结构LiFePO4的合成及其电化学性能研究

采用溶剂热法,以乙二醇为溶剂,P₁₂₃为软模板剂,制备了锂离子电池正极材料磷酸铁锂(LiFePO₄),其振实密度约为1.2g·cm^-3。利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)和BET对样品的成分、晶型,形貌和孔结构进行了表征。结果表明：鸟巢状LiFePO₄由单晶纳米片组成,具有开放的三维多孔分级结构。通过时间单因素实验探讨鸟巢状分级结构LiFePO₄的生长机理,其生长过程可以概括为：成核定向生长团聚定向生长。电化学性能测试结果表明材料在0.1C倍率下充放电时,其首次放电比容量达132.5mAh·g^-1。     

石墨烯修饰改性制备锂离子电池LiFePO4/LiNi0.8Co0.15Al0.05O2复合正极材料及其性能

采用两步干混-球磨方法制备了石墨烯掺杂改性的锂离子电池LiFePO_4/LiNi_(0.8)Co_(0.15)Al_(0.05)O_2复合正极材料,实现LiNi_(0.8)Co_(0.15)Al_(0.05)O_2材料的高容量和高安全性。借助X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)以及电化学测试等表征手段对材料的晶体结构、微观形貌和电化学性能进行了较系统的研究。结果表明,石墨烯的存在实现了Li Fe PO4材料在LiNi_(0.8)Co_(0.15)Al_(0.05)O_2材料表面的完全包覆,形成致密的包覆层,进一步抑制LiNi_(0.8)Co_(0.15)Al_(0.05)O_2与电解液之间的副反应,提高活性材料利用率和循环性能。三者之间构成导电网络,加快电子渗透和传输,提高倍率性能。Li Fe PO4质量分数为20%的Li Fe PO4-Graphene/LiNi_(0.8)Co_(0.15)Al_(0.05)O_2样品具有最佳的容量性能和长循环性能,0.1C时放电容量达到202.5 m Ah·g~(-1),3C时放电容量仍然可保持在160.5 m Ah·g~(-1)。50℃在2.8~4.3 V,0.5C下循环100次后,容量保持率为91.9%,优于LiNi_(0.8)Co_(0.15)Al_(0.05)O_2和LiFePO_4/LiNi_(0.8)Co_(0.15)Al_(0.05)O_2样品的72.9%和82.0%。     

锂离子电池正极材料LiFePO4的结构与电化学性能的研究

利用固相法和球化工艺合成了橄榄石型LiFePO4粉体.该粉体由直径为10-15μm的团簇体组成.以合成材料为正极的锂离子电池的循环伏安特性表明,在循环过程中,锂离子插入和脱出具有单一的可逆机制.在不同温度下,材料的交流复阻抗谱表明,随着温度的升高,电池电化学阻抗明显减小.充放电测试结果表明,在17mA/cm2的电流密度下,材料工作电压平稳,电极极化效应较小,容量接近其理论值.在170mA/cm2的电流密度下,电池容量没有明显的减小趋势,而在170mA/cm2电流密度以上时,电池容量迅速降低,且电极极化效应比较显著.经过较大的电流密度测试后,材料在小电流密度下仍然保持着接近理论容量的循环容量.     

一锅法制备S型异质结光催化剂Fe2O3/Fe2TiO5及其高效降解有机污染物性能

首次采用简单的一锅法制备了Fe₂O₃/Fe₂TiO₅异质结纳米材料。构建S型异质结后,与纯的Fe₂O₃和Fe₂TiO₅相比,Fe₂O₃/Fe₂TiO₅复合材料表现出更高的光催化降解速率和效率。经过2.5 h的光照后,Fe₂O₃/Fe₂TiO₅可以降解接近100%的亚甲基蓝（MB）。在Fe₂O₃/Fe₂TiO₅复合材料中,Fe₂O₃和Fe₂TiO₅之间形成了内建电场,可以促进光生电子-空穴对的分离。因此,具有更高能量的Fe₂TiO₅导带中的电子和具有更高能量的Fe₂O₃价带中的空穴可以得到有效的保留,从而使它们更加有效地扩散到催化剂表面,并参加降解反应。此外,Fe₂O₃/Fe₂TiO₅复合材料具有很好的光催化稳定性。     

LaF3表面修饰LiMn2O4的合成方法及电化学性能的研究

通过高温固相法制得尖晶石LiMn₂O₄,然后在通过简单易行的无水乙醇蒸干法包覆LaF₃来修饰LiMn₂O₄。利用XRD,SEM来表征LaF₃修饰的LiMn₂O₄的结构和形貌特征,并通过电化学测试研究LaF₃修饰LiMn₂O₄的高温和常温下的电化学性能,另外结合电化学阻抗谱（EIS）和循环伏安（CV）考察表面修饰的锰酸锂的循环阻抗和循环可逆性。结果显示：经LaF₃修饰过的LiMn₂O₄仍具有尖晶石结构,并且具有良好的电学性能。其中,以3wt%的修饰效果最好,常温循环100次和高温循环50次的循环保持率分别是91%和90%;而且,EIS和CV分别表明经LaF₃修饰的LiMn₂O₄的电荷传递阻抗明显减小,其循环可逆性也明显提高。     

碳包覆LiFePO4的一步固相法制备及高温电化学性能

Carbon coated LiFePO₄ cathode material was synthesized by one-step solid-state reaction and characterized by X-ray diffraction (XRD), field-emission-scanning electron microscope (FESEM). Electrochemical performances of the material as cathode in lithium-ion battery were investigated at medium and elevated temperature (30 and 55 ℃) by galvanostatic charge-discharge and A.C. impedance tests. The results show that carbon coated LiFePO₄ powder exhibits a well-crystallized olivine structure and spherical morphology with an average particle size of about 500 nm. Galvanostatic charge-discharge tests show that the reversible discharge capacity at 1 C and 1.5 C rates was improved from 121 and 105 mAh·g^-1 at 30 ℃ to 136 and 123 mAh·g^-1 at 55℃, respectively, while the enhancement of high temperature on electrochemical performance is less obvious at a rate lower than 0.5 C. Impedance spectra analyses indicate that the cathode material has a remarkably higher lithium-ion diffusivity at 55 ℃ than that at 30 ℃, which improves the electrochemical performance at high temperature.     

LiFePO4在饱和LiNO3溶液中的锂化行为

锂离子电池是目前应用最广泛的二次电池,均利用有机电解液。然而,有机体系锂离子电池存在易燃、易爆的安全隐患,限制了其使用范围。水溶液锂离子电池作为一类新型的二次电池[1￣10],使用水溶液电解液代替有机电解液,消除了因有机电解液与电极材料反应形成枝晶可能造成的燃烧、爆炸等安全隐患,使其在低电压电池如铅酸电池、碱锰电池等领域的应用有很大的竞争潜力[10]。目前,大量研究集中在选择合适的电极材料来组装水溶液锂离子电池,文献报道的水溶液锂离子电池正极材料主要有LiMnO4[1￣9]、LiNi1-xCoO2[10],但是LiMnO4在循环约20次后容…     

多元醇还原法合成锂离子电池正极材料LiFePO_4

以三甘醇为还原剂,Li2CO3和三价铁源FePO4为原料,通过多元醇还原法在低于300℃下直接制备了结晶良好的纯相LiFePO4,无须后续热处理。0.1C首次放电比容量为140.5mAh·g-1。为了进一步改善纯相LiFePO4的电导率,以聚乙烯醇为碳源,在700℃下热处理进行了碳包覆改性,获得了LiFePO4/C复合正极材料。合成的LiFePO4/C在0.1C下放电容量为155mAh·g-1,5C倍率下放电比容量保持在125mAh·g-1,具有很好的倍率性能和循环稳定性。     

水热法制备树叶状LiFePO4/C复合正极材料

采用柠檬酸辅助水热法合成了高分散性树叶状LiFePO₄/C复合正极材料。利用X射线衍射、傅里叶红外光谱、扫描电镜、高分辨率透射电镜和选区电子衍射分析了材料的形貌结构。结果表明,柠檬酸对树叶状LiFePO₄/C复合材料的形成具有促进作用。该材料的最大暴露晶面为(010)晶面,且分散性较好。与颗粒状LiFePO₄/C材料相比,该材料呈现出更高的放电比容量和更好的倍率性能,在0.1C和5C倍率下,放电比容量分别为158和126mAh·g^-1,其原因是由于锂离子沿[010]方向的扩散距离缩短,从而使锂离子扩散系数显著增大。     

喷雾干燥-高温固相法制备纳米LiFePO4与LiFePO4/C材料及性能研究

采用喷雾干燥-高温固相法制备纳米LiFePO₄与LiFePO₄/C正极材料，用X-射线衍射，扫描电镜等对合成材料进行了表征，并对以LiFePO₄为正极的电池进行了电化学性能测试。结果表明:材料合成最佳煅烧温度为600 ℃;合成过程中由于碳对LiFePO₄晶型的生长有一定的抑制作用，相对于纯LiFePO₄材料，LiFePO₄/C材料粒径更小;并且，在此最佳合成温度下合成的LiF     

以微乳液法制备的锰源合成LiMn2O4

采用CTAB-C₈H₁₈-C₄H₉OH-H₂O微乳体系制备出MnCO₃，将其灼烧成Mn₂O₃之后，与Li₂CO₃混合，800 ℃高温焙烧，获得了颗粒大小为数百纳米，均匀分布的纯相尖晶石LiMn₂O₄。这一材料的电化学性能优秀，0.5C的电流在3～4.2 V之间充放电时，首次放电比容量为124 mAh·g^-1，经过110次循环，保留比容量118 mAh·g^-1，平均每次容量损失<0.05%。该材料的倍率性能尤为优异，10C放电的比容量在110 mAh·g^-1以上，功率约为0.2C时功率的45倍。     

焦磷酸钠对液相碳化法制备纳米碳酸钙形貌的影响

利用液相碳化法制备了不同形态的纳米碳酸钙颗粒，用TEM、XRD和IR等手段分析表征了纳米碳酸钙的形态和结构，研究了焦磷酸钠对液相碳化法制备纳米碳酸钙合成过程及颗粒形态结构的影响规律。结果表明反应温度是影响纳米碳酸钙形态的关键因素，温度升高时纳米碳酸钙由立方形转变为纺锤形。焦磷酸钠能够促进碳酸钙的晶体成核，抑制晶体生长，在碳化温度大30 ℃时生成链状和棒状的纳米碳酸钙。另外，还分析了链状和棒状纳米碳酸钙的形成机理。     

Energetics of copper diphosphates – Cu2P2O7 and Cu3(P2O6OH)2

Differential scanning calorimetry and high temperature oxide melt solution calorimetry are used to study enthalpy of phase transition and enthalpies of formation of Cu₂P₂O₇ and Cu₃(P₂O₆OH)₂. α-Cu₂P₂O₇ is reversibly transformed to β-Cu₂P₂O₇ at 338–363 K with an enthalpy of phase transition of 0.15 ± 0.03 kJ mol⁻¹. Enthalpies of formation from oxides of α-Cu₂P₂O₇ and Cu₃(P₂O₆OH)₂ are −279.0 ± 1.4 kJ mol⁻¹ and −538.8 ± 2.7 kJ mol⁻¹, and their standard enthalpies of formation (enthalpy of formation from elements) are −2096.1 ± 4.3 kJ mol⁻¹ and −4302.7 ± 6.7 kJ mol⁻¹, respectively. The presence of hydrogen in diphosphate groups changes the geometry of Cu(II) and decreases acid–base interaction between oxide components in Cu₃(P₂O₆OH)₂, thus decreasing its thermodynamic stability.     

熔融浸渍法合成单晶锰酸锂作为锂离子电池阴极材料

以二氧化锰和氢氧化锂为原料,通过熔融浸渍法合成具有尖晶石构型的单晶锰酸锂。前驱体β-MnO₂以乙酸锰和过硫酸钠为原料通过水热反应合成。基于TGA/DTA测试,确定了单晶锰酸锂的煅烧温度为470℃预烧5h,再升温至750℃保温12h。XRD,FTIR和SEM结果表明,合成的单晶锰酸锂具有均一的棒状结构以及良好的结晶性。电化学性能测试结果表明材料在0.1C倍率下充放电时,其首次放电比容量可达126mAh·g^-1,且在一百次循环之后容量保持率为91%。     

熔融盐法制备LiMn2O4材料的合成条件研究

采用熔融盐法制备锂离子电池正极材料LiMn₂O₄,对制备过程中熔融盐种类、焙烧时间和焙烧温度等影响因素进行了系统研究。通过XRD、SEM和充放电测试,研究了产物的组成结构、形貌及电化学性能。研究结果表明,合成的LiMn₂O₄样品具有完整的尖晶石结构;样品的粒径分布范围小,平均粒径为几百纳米;优化实验条件之后制备得到的材料,在电压范围3.3～4.3 V,充放电电流值为60 mA·g^-1(0.5C)时     

熔融浸渍法合成单晶锰酸锂作为锂离子电池阴极材料(英文)

以二氧化锰和氢氧化锂为原料,通过熔融浸渍法合成具有尖晶石构型的单晶锰酸锂。前驱体β-MnO2以乙酸锰和过硫酸钠为原料通过水热反应合成。基于TGA/DTA测试,确定了单晶锰酸锂的煅烧温度为470℃预烧5 h,再升温至750℃保温12h。XRD,FTIR和SEM结果表明,合成的单晶锰酸锂具有均一的棒状结构以及良好的结晶性。电化学性能测试结果表明材料在0.1C倍率下充放电时,其首次放电比容量可达126 mAh·g-1,且在一百次循环之后容量保持率为91%。