钡镁锰矿/水羟锰矿型锂离子电池阴极材料的结构和电化学性能研究

利用ＸＲＤ、ＴＥＭ、ＩＣＰ、低速ＣＶ以及恒流充放电等方法研究了一种３Ｖ锂离子电池阴极材料的结构及其电化学性能。样品主要由大隧道型结构的钡镁锰矿和层状结构的水羟锰矿组成,该样品的微观形貌为层间距约１０ｎｍ的叠片状结构。Ｌｉ＾＋在样品中的嵌入脱出过程具有较好的可逆性和循环稳定性。未经提纯的样品前３０次循环的放电比容量达到１２９ｍＡｈ／ｇ,１００次循环后为９６ｍＡｈ／ｇ。材料结构中嵌入隧道及层间的杂质金     

Mn－Ag／γ－Al_2O_3催化剂中氧的性能

本文运用ＴＰＲ、ＴＰＤ－ＭＳ、ＸＲＤ等技术研究了Ｍｎ－Ａｇ／γ－Ａｌ_２Ｏ_３催化剂的还原性能和再氧化能力．结果表明，Ｍｎ－Ａｇ／γ－Ａｌ_２Ｏ_３中银物相由Ａｇ￣０和Ａｇ_２Ｏ组成，锰物相由β－ＭｎＯ_２和Ｍｎ２Ｏ_３组成．Ｍｎ／γ－Ａｌ_２Ｏ_３催化剂的ＴＰＲ有二个还原峰，分别是ＭｎＯ_２和Ｍｎ_２Ｏ_３的还原．Ａｇ促使ＭｎＯ_２和Ｍｎ_２Ｏ_３的还原明显向低温方向移动，而且ＭｎＯ_２和Ｍｎ_２Ｏ_３的还原峰融合成一个还原峰．Ｍｎ－Ａｇ／γ－Ａｌ_２Ｏ_３的ＴＰＤ有三个脱氧峰，随着Ａｇ含量增加，峰Ⅰ向高温方向移动，Ｍｎ￣（４＋）２ｐ３／２的电子结合能增加，并且催化剂的再氧化能力增强．催化剂ＣＯ的氧化活性与催化剂的再氧化能力有很好的对应关系．     

Mn—Ag／r—Al2O3催化剂中氧的性能

本文运用ＴＰＲ、ＴＰＤ－ＭＳ、ＸＲＤ等技术研究了Ｍｎ－Ａｇ／ｒ－Ａｌ２Ｏ３催化剂的还原性能和再氧化能力。结果表明，Ｍｎ－Ａｇ／ｒ－Ａｌ２Ｏ３中银物相由Ａｇ＾０和Ａｇ２Ｏ组成，锰物相由β－ＭｎＯ２和Ｍｎ２Ｏ３组成。Ｍｎ／ｒ－Ａｌ２Ｏ３催化剂的ＴＰＲ有二个还原峰，分别是ＭｎＯ２和Ｍｎ２Ｏ３的还原。Ａｇ促使ＭｎＯ２和Ｍｎ２Ｏ３的朱明显向低温方向移动，而且ＭｎＯ２和Ｍｎ２Ｏ３的还原峰融合成一个还原峰。Ｍｎ     

二次Li／LiNi0.3Co0.7O2电池反应研究

利用循环伏安，库仑滴定，Ｘ射线衍射，恒电流阶跃等方法研究了Ｌｉ／ＬｉＮｉ０．２Ｃｏ０．７Ｏ２电池反应。结果表明该电池在４．３０－３．００Ｖ间放电容量可达１２０－１４０ｍＡ．ｈ．ｇ＾－１，充，放电机理为Ｌｉ＾＋在ＬｉＮｉ０．３Ｃｏ０．７Ｏ２中进行两步脱嵌与嵌入反应。     

高碘酸钾-酸性品红-NTA-DDMAA体系催化光度法测定良量锰

报道了以氨三乙酸为活化剂，以Ｎ－十二烷基二甲基铵基乙酸（ＤＤＭＡＡ）为增敏剂，高碘酸钾氧化酸性品红催化光度法测定痕量锰的新方法，在ＤＤＭＡＡ存在下，灵敏度提高了７倍（Ｍｎ２＋量为１．２～２．４μｇ／Ｌ）和１４倍（Ｍｎ２＋量为２．４～５．２μｇ／Ｌ），相对标准偏差为２．０％，检出限为１．４×１０－７ｇ／Ｌ，可用于茶叶中锰的测定。     

溶胶-泥浆化学反应法制备尖晶石锂离子二次电池正极材料

以氢氧化锂、电解超细二氧化锰为原料,在不同条件下用溶胶－泥浆法制备了尖晶石型ＬｉＭｎ２Ｏ４,优化了反应条件并以此作正极材料进行了电化学测试。结果表明,首次充电比容量达１２５ｍＡｈ．ｇ＾－１～１４５ｍＡｈ．ｇＡ＾－１,放电比容量达１１５ｍＡｈ．ｇＡ＾－１～１２５Ａｈ．ｇ＾－１。可逆充放电效率在９０％以上,循环２８次后其充电比容量仍然保持在１１０ｍＡｈ．ｇ＾－１～１１５ｍＡｈ．ｇ＾－１,放电比容量达１     

改性电解二氧化锰研究

用电解法制备一种掺杂铋的改性二氧化锰材料（Ｂｉ－ＥＭＤ），通过Ｘ射线衍及光电子能谱分析，Ｂｉ－ＥＭＤ属于γ－ＭｎＯ２，Ｂｉ以Ｂｉ２Ｏ３形式存在于改性中，且材料中Ｂｉ含量随电解时Ｂｉ＾３＋浓度增加而增加，当电解液中Ｂｉ＾３＋浓度为０．００８ｍｏｌ．Ｌ＾－１时，材料中Ｂｉ含量１４．３％（重量百分比），用Ｂｉ－ＥＭＤ装配民ＡＡ型Ｚｎ／ＭｎＯ２试验电池，通过循环寿命实验，Ｂｉ－ＥＭＤ表现出良好的可逆性。     

ZrO2对Mn—O／γ—Al2O3催化剂中表面氧性能的影响

用ＴＰＤ－ＭＳ和ＴＰＲ技术研究了Ｍｎ－Ｏ／γ－Ａｌ２Ｏ３和Ｍｎ－Ｏ／ＺｒＯ＋γ－Ａｌ２Ｏ３催化剂中表面氧的脱附、还原性能和再生氧化恢复性能，并用ＸＲＤ对催化剂的固相结构进行了表征。结果表明，Ｍｎ－Ｏ／γ－Ａｌ２Ｏ３或Ｍｎ－Ｏ／ＺｒＯ２＋γ－Ａｌ２Ｏ３催化剂上存在ＭｎＯ２、Ｍｎ２Ｏ３和少量Ｍｎ３Ｏ４物种。ＺｒＯ２的存在不影响Ｍｎ－Ｏ／γ－Ａｌ２Ｏ３的ＴＰＲ的ＴＰＤ的特征峰，但使ＭｎＯ２的量明显增加，     

巴基管嵌锂电极性能的研究

用化学气相沉积法制备的巴基管作为锂离子电池的负极活性物质可以达到７００ｍＡｈ／ｇ的容量，远超过了石墨嵌锂化合物理论容量。ＣＶＤ巴基管电极经２０次充放电循环后，放电容量保持率为６５．３％，尽管ＣＶＤ巴基管电极初次充放电效率低，但经表面镀铜修饰后，初次充放电效率可提高到５５．９％。     

Mn（Ⅲ）—苯甲酰丙酮缩乙二胺—有机碱配合物的合成及结构

合成了４种锰（Ⅲ）－苯甲酰丙酮缩乙二胺－有机碱配合物：Ｍｎ（ｂｚａｃｅｎ）ＬＣｌＯ４．（Ｌ为哌嗪，吡啶，γ－甲基吡啶和乙腈）。测定了配合物［Ｍｎ（ｂｚａｃｅｎ）（ＣＨ３ＣＮ）ＣｌＯ４］的结构，晶体属正交晶系。空间群Ｐｎｍａ。晶胞参数：ａ＝０．９０７７（１），ｂ＝１．５５６３（１）ｎｍ，ｃ＝１．７２０５（２）ｎｍ，Ｖ＝２．４３０５ｎｍ＾３，Ｚ＝４，Ｄｃ＝１．４８ｇ／ｃｍ＾３，Ｄｍ＝１．４９ｇ／ｃｍ＾     

LiFePO4的制备、结构与电性能研究

应用高速球磨-高温固相反应法于不同煅烧温度(400~700℃)下合成L iFePO4锂离子电池正极材料,X-射线衍射、扫描电镜和恒电流充放电等测试表明,煅烧温度对合成的L iFePO4晶体结构、表观形貌以及电化学性能均有很大影响;经600℃煅烧得到的L iFePO4样品具有良好的充放电性能,以0.1C倍率充放电,首次放电比容量为128.8 mAh/g,第15次放电比容量为129.1 mAh/g,充放电效率在99.7%以上;其高温充放电性能亦佳.     

锂离子电池正极材料LiV3-xMnxO8的水热合成与性能

采用水热法制备了Mn掺杂改性的锂二次电池钒基层状正极材料LiV3-xMnxO8(x=0.00, 0.01, 0.02, 0.04, 0.06, 0.08, 0.10). 用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)对材料的晶体结构和形貌进行表征, 并以50 mA·g-1的电流对材料进行恒流充放电测试. 研究了Mn掺杂对材料晶体结构和电化学性能的影响. 结果表明, Mn掺杂能够明显改善材料的电化学性能. 在掺杂改性的LiV3-xMnxO8材料中, LiV2.94Mn0.06O8的初始容量最高, 达到295 mAh·g-1. 当掺杂量控制在0.01≤x≤0.08范围内时, LiV3-xMnxO8材料均具有较好的循环性能和充放电可逆性, 经20次循环后放电比容量都保持在120 mAh·g-1以上, 40次循环后都保持在100 mAh·g-1以上, 且材料的充放电效率始终维持在93%以上.     

低共熔混合锂盐相图的绘制及应用

采用热分析法对不同组成的混合锂盐二元体系进行研究, 绘制了混合锂盐体系的步冷曲线和T-x相图, 结果表明体系均为具有最低共熔点的二元体系. LiOH-LiNO3、LiOH-LiCl、LiOH-Li2CO3及LiNO3-LiCl体系的最低共熔点分别为175.7、294.5、418.2及221.6 ℃. 利用低共熔混合物LiNO3-LiOH为锂盐与不同前驱体反应, 制备出了层状结构良好的锂离子电池正极材料LiNiO2、LiNi0.8Co0.2O2及LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2. X射线衍射分析表明, 合成的材料具有规整的层状NaFeO2结构, 且XRD衍射峰强度之比I(003)/I(104)>2.0, 电性能测试表明, 在2.7-4.3 V(vs Li/Li+)的电压范围内进行0.1C倍率充放电, LiNiO2、LiNi0.8Co0.2O2、LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2首次充电比容量分别达168.0、225.4、194.0 mAh·g-1, 放电比容量分别为138.4、165.8、157.7 mAh·g-1.     

高比能LiFePO4的制备及性能研究

应用液相沉淀法-固相烧结法制备高密度的LiFePO4/C及纯相LiFePO4.X射线衍射、扫描电镜、傅立叶红外光谱仪、电化学性能测试表明:该样品具有单一的橄榄石结构和3.4 V左右的放电平台,掺碳的LiFe-PO4具有更优良的性能,粒度较小粒径分布均匀,振实密度达1.46 g/cm3,0.1C首次放电比容量为144.6mAh/g,循环20次后容量保持率为93.2%,1C倍率首次放电比容量为133.5 mAh/g,循环20次后容量下降8.76%.     

Li2MnSiO4/CNTs复合正极材料的合成与电化学性能

采用水热辅助溶胶-凝胶工艺,通过原位复合的方法合成了锂离子电池用Li2MnSiO4/CNTs复合正极材料.分析了复合正极材料的形貌和组成特征,并对每摩尔分别复合5,10,20和30 g碳纳米管(CNTs)及未复合CNTs的样品进行了电化学性能测试.结果显示,所合成的Li2MnSiO4颗粒尺寸分布均匀,粒径在100 nm左右,易团聚.但随着CNTs复合量的增加,团聚现象逐渐改善.合成的Li2MnSiO4材料结晶度良好,属于正交晶系Pmn21空间群.电化学测试结果表明,每摩尔复合20 g CNTs的样品电化学性能最佳,在10 mA/g电流密度下,首周放电容量为150 mA.h/g,循环20周后仍保持在80 mA.h/g;CNTs的原位复合可提高Li2MnSiO4材料的导电性能,并改善其电化学性能.     

Na-Mn-O正极材料的合成及电化学性能

以Mn(CH3COO)2·4H2O为锰源, 以Na2CO3为钠源, 通过溶液-凝胶法合成干凝胶前驱体, 将前驱体在空气气氛中焙烧得到Na-Mn-O正极材料. 并用傅立叶红外光谱(FT-IR), 热重分析(TG), X射线衍射(XRD), 扫描电镜(SEM), 恒流充放电测试等对材料结构和性能进行研究. 结果表明,600 ℃焙烧的样品为结构稳定的层状锰酸钠, 属于六方层状P2结构, 空间群为P63/mmc, 通过PowderX软件计算得到其晶胞参数为a=0.284 nm, c=1.116 nm. Na-Mn-O正极材料在Li+嵌入和脱出过程中, 部分Na+从层状主晶格中脱出, 使得Li+在MnO6层间的嵌/脱阻力减小(由于Na+(0.095 nm)半径比Li+(0.076 nm)大), 电化学性能明显改善. 在充放电电流密度为25 mA·g-1, 电压在2.0-4.3 V范围时, 600 ℃焙烧的样品第二次放电容量高达176 mAh·g-1, 20次循环后, 容量保持率仍有90.9%.     

LiNi_(0.8)Co_(0.2)O_2的络合法合成及其电化学性能研究

采用络合法制备了锂离子电池的活性正极材料LiNi0.8Co0.2O2粉体,该合成材料结晶良好,层状结构发育完善.电池充放电测试表明,作为锂离子电池正极,其电化学性能与LiNi0.8Co0.2O2粉体的合成温度有关,其中以900℃下合成得到的材料性能最优:第1次放电比容量高达142mAh/g,循环30次后可逆比容量仍高达122mAh/g,容量损失为14.5%.文中对容量退化的原因进行了分析.     

氨基蒽醌衍生物的合成及其用作锂电池正极材料的电化学性能

合成了两种新型的有机正极材料——5-氨基-2,3-二氢-1,4-二羟基蒽醌(ADDAQ)和5-氨基-1,4-二羟基蒽醌(ADAQ),用核磁氢谱(1H-NMR)、质谱(MS)、元素分析(EA)、傅里叶红外(FTIR)光谱、紫外-可见(UV-Vis)光谱等方法对材料进行了表征,应用恒流充放电(GD/C)、循环伏安法(CV)、交流阻抗(EIS)等测试手段对材料的电化学性能进行了测试.实验结果表明:相比ADDAQ,ADAQ首次放电容量和循环性能都有显著提高.ADAQ的首次放电比容量为185mAh·g-1,50次循环之后容量为93mAh·g-1.并讨论了ADDAQ和ADAQ电化学性能差异的原因.     

单斜层状结构锂离子电池正极材料LiYxMn1-xO2的合成及电化学性能

以Na2CO3 、(CH3CO2)2Mn•4H2O、Y2O3和CH3COOLi•2H2O为原料,采用高温固相法经过2次灼烧和水热离子交换法得到一系列钇掺杂的LiMn1-xYxO2 (x=0.01,0.02,0.03,0.05) 化合物。通过XRD、XPS、循环伏安及恒电流充放电测试,研究了钇掺杂离子对合成正极材料结构及电化学性能的影响。X射线衍射测试结果表明,所得产物均具有单斜层状结构。循环伏安及恒电流充放电测试结果表明,合适的钇掺杂可以起到扩展锂离子脱嵌通道和稳定骨架结构的作用, 钇离子的引入可以部分取代原有的三价锰离子, 由于钇离子的离子半径较三价锰离子大, 因此稀土掺杂锰酸锂材料的晶胞参数比未掺杂材料大, 在一定程度上扩充了锂离子迁移的三维通道, 更有利于锂离子的嵌入与脱嵌,提高单斜层状LiMnO2 材料的电化学循环可逆性及循环稳定性。通过对所得化合物进行了钇掺杂量及电化学性能的研究,得到性能比较优良的LiY0.021Mn0.979O2化合物,其首次放电比容量为125.7 mA·h/g,100次循环以后,放电比容量达212.1 mA·h/g,远高于未掺杂材料的放电容量138 mA·h/g。交流阻抗测试结果表明, Y3+的掺入能降低材料的电化学反应阻抗和提高材料中Li+的扩散能力。