铁基普鲁士蓝正极的制备及电化学储钠性能

通过引入抗氧化剂(抗坏血酸)和配位剂(柠檬酸钠),采用共沉淀法在室温下制备出了高钠含量、低缺陷的铁基普鲁士蓝材料。由于高的钠含量和低的晶体缺陷,该材料在0.1C时容量可达110.0 mAh·g^-1。除了普鲁士蓝材料独特的开放框架结构,其多边界结构和低的缺陷,使该材料表现出优异的倍率性能和循环稳定性。在10C大电流下,容量仍有86.6 mAh·g^-1,1C电流下经过1300次循环,容量保持在90.1 mAh·g^-1,容量保持率达到86.9%。     

铁基普鲁士蓝正极材料的宏量制备及电化学储钠性能

以柠檬酸钠作为配位剂,采用共沉淀法,在室温下制备了铁基普鲁士蓝材料(FePB).当使用20 L容积的反应釜,并将前驱体亚铁氰化钠(Na4[Fe(CN)6])的浓度提高至0.5 mol·L-1时,制备一次可实现高达500 g的产量.电化学测试显示,所得FePB材料具有较高的容量、优异的倍率性能和良好的循环寿命.在0.1C...     

普鲁士蓝及其类似物作为钠离子电池正极材料的研究进展

普鲁士蓝及其类似物具有独特的开放框架结构、丰富的储钠位点及较大的钠离子迁移通道,是最有商业化前景的钠离子电池正极材料之一.该类材料主要是利用共沉淀法或单一铁源自分解的方法合成.其超低的沉淀溶解平衡常数导致该类材料在制备过程中极易产生晶格缺陷和结晶水,造成比容量低、倍率能力欠佳和长期稳定性差.本文主要介绍了普鲁士蓝及其类似物材料的结构特征及其电化学特性,综述了该类材料的制备和改性方法,并对其作为钠离子电池正极材料的发展进行了展望.这一综述将推动普鲁士蓝材料在钠离子电池中的进一步研究,尤其是其新兴商业化进展.     

纳米锰基普鲁士白的制备及电化学储钠性能

采用高温共沉淀法制备锰基菱方相的普鲁士白正极材料,研究合成温度对产物微结构和电化学性能的影响。研究发现,随着合成温度的提高,产物的结晶度、颗粒尺寸和嵌钠容量明显提高。当合成温度为90℃时,产物在15 mA·g^-1下首次充放电容量分别达到142和139 mAh·g^-1。在30和50 mA·g^-1分别循环300和600次时,容量仍保持在111和89 mAh·g^-1。     

阶梯形貌铁基普鲁士蓝制备及性能

采用柠檬酸辅助单一源法水热制备了具有表面从边缘向中心依次凹陷降低形貌的铁基普鲁士蓝（SFePBA）。与典型立方形貌FePBA(C-FePBA)相比,BET测试证明阶梯型特殊形貌使其具有增大一倍的比表面积,EIS测试证明其具有更低的阻抗。不同扫描速率下的循环伏安分析证明其具有赝电容效应,从而具有优异的倍率性能。电流密度由0.1 A/g增大到5 A/g,容量几乎不变,保持率为94%。此外不同电压下的非原位XRD测试证明其具有良好的结构可逆性,循环稳定性优良,在0.6 A/g电流密度下循环1500次后容量保持率为89%。     

铁铁基普鲁士蓝钠离子电池正极材料的共沉淀反应控制

铁铁基普鲁士蓝(NaFeHCF)是一种较为理想的钠离子电池(SIBs)正极材料.但是,如何有效控制合成反应参数来提升NaFeHCF电极材料的循环稳定性仍然是当前需要解决的问题.采用简单的共沉淀法,探索了合成过程中配位剂添加与否和反应温度(0～80℃)的变化对NaFeHCF沉淀产物的形貌结构和电化学性能的协同影响.结果 ...     

电感耦合等离子体发射光谱法测定普鲁士蓝类正极材料中铁和钠

采用电感耦合等离子体发射光谱法同时测定钠离子电池普鲁士蓝类正极材料中铁、钠元素的含量。分别对称样质量、样品消解用酸的种类和用量进行了研究,结果表明20 mg普鲁士蓝类正极材料加入15 mL浓盐酸,加热保温约1 h,可完全消解。目标物的分析谱线为Fe 238.204 nm,Na 589.592 nm。仪器最佳工作参数：发射功率为1.2 kW,雾化器流量为0.6 L/min,观测方向为轴向。综合采用基体匹配法和多谱线拟合校正方法消除干扰。按照该方法测定,铁、钠标准曲线的线性相关系数均大于0.999,检出限小于0.05 μg/mL。样品加标回收率为100.7%～102.3%。对同一样品处理6次,测定值的相对标准偏差为0.817%～1.980%。     

锂离子电池正极材料的晶体结构及电化学性能

正极材料是锂离子电池的重要组成部分。作为提供自由脱嵌锂离子的正极材料,其晶体结构的特点决定了锂离子脱嵌路径方式的不同,并对锂离子电池的电化学性能等产生明显影响。本文根据正极材料的晶体结构和锂离子“脱嵌/嵌入”路径方式的不同,重点讨论了一维隧道结构、二维层状结构和三维框架结构正极材料的晶体结构特点、锂离子“脱嵌/嵌入”路径和其电化学性能之间的关系,主要包括一维隧道结构正极材料LiFePO₄,二维层状结构正极材料LiMO₂(M=Co, Ni, Mn)、Li_1+xV₃O₈和Li₂MSiO₄ (M=Fe, Mn) 以及三维框架结构正极材料LiMn₂O₄和Li₃V₂(PO₄)₃。揭示了目前锂离子电池正极材料的研究现状和存在问题,并对今后的发展方向进行了评述。     

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%.     

有序介孔磷酸钛锂离子电池正极材料制备及电化学性能

选用合适模板剂由溶胶凝胶法合成高度有序介孔结构的磷酸钛正极材料.研究煅烧温度对材料孔结构及材料的电化学性能的影响,合成样品的结构形貌和比表面分别用XRD、BET、TEM及元素分析仪表征.充放电测试结果表明,该介孔结构正极材料表现出优越的电化学性能,以150 mA/g充放电,首次放电容量高达94 mAh/g,而不含模板剂无孔结构的材料放电容量仅37 mAh/g.     

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%.     

锂硫电池硫膨胀石墨正极材料的电化学性能

应用高温气相扩散沉积法由单质硫制备硫膨胀石墨.该硫膨胀石墨正极可降低反应界面电荷传递阻抗,提高扩散阻抗抑制单质硫或多硫化物在充放电过程的穿梭.其首次放电容量达到972 mAh.g-1,容量保持率为78%,循环效率在80%以上.     

新合成方法制备的LiCoO2正极材料的结构和电化学性能研究

采用新合成方法制备了锂离子二次电池正极材料LiCoO₂。通过ICP-AES、XRD、SEM、电化学方法等测试分析了所合成材料的物理性质和电化学性能，并与商品LiCoO₂材料作了对比研究。同时分别以国产MCMB和石墨作负极活性物质、合成的LiCoO₂作正极活性物质做成锂离子电池，对其电化学性能进行了测试。实验结果表明，所合成的LiCoO₂材料的电化学性能优于其它两种商品LiCoO₂材料，其初始放电容量为155.0 mAh·g^-1，50次循环后的容量保持率达95.3%，而且以此为正极的锂离子电池也表现出优良的电化学性能。计时电位分析结果还表明，合成的材料在充放电循环过程中发生了三次相转变过程，但相变过程具有良好的可逆性。     

Prussian Blues as a Cathode Material for Lithium Ion Batteries

Prussian blues (or iron cyanides) and their analogues are attractive in both fundamental studies and industrial applications owing to their chemical and structural diversity. The large open space in their framework provides tunnels and space for the transport and storage of lithium ions. Two Prussian blues were synthesized by a co‐precipitation method. The nanosized Fe₄[Fe(CN)₆]₃ and cubic FeFe(CN)₆ deliver reversible capacities of 95 mAh g^?1 and 138 mAh g^?1, respectively. In comparison, FeFe(CN)₆ shows cycling and rate performances superior to Fe₄[Fe(CN)₆]₃.     

锂离子二次电池正极材料LiVPO4F的制备及其电化学性能的研究

A new cathode material, LiVPO₄F, has been synthesized through two steps of solid-state reactions. In the first step, vanadium pentoxide, ammonium dihydrogen phosphate, and a high surface area carbon were pre-heated at 300 ℃ and reacted at 750 ℃ under an inert atmosphere to yield the trivalent vanadium phosphate VPO₄. In the second step, the product LiVPO₄F was synthesized by the reaction with VPO₄ and LiF. The LiVPO₄F was characterized by X-ray diffraction, scanning electron microscopy, cyclic voltammetry and charge/discharge testing measurements. The LiVPO₄F is triclinic crystalline system. At 0.1 C rate, the first charge/discharge capacities were 150.1 mAh·g^-1 and 132.6 mAh·g^-1; At 0.2 C rate, the first charge/discharge capacities were 142.9 mAh·g^-1 and 125.2 mAh·g^-1. The LiVPO₄F from this work has higher charge/discharge voltage 4.3 V and 4.1 V, respectively.