锂电池纳米结构正极材料LiV3O8的制备及性能

采用水热合成法,在不同温度下制备了具有纳米结构的锂电池正极材料LiV3O8.并利用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、恒流充放电、循环伏安以及电化学交流阻抗等测试手段对其结构、形貌和性能做了研究.结果表明,随水热温度的升高,粒子直径增大,形貌和尺寸的均一性有所降低,材料的电荷转移电阻减小,有利于Li+的嵌入与脱出,比容量也随之增加.180 ℃得到的产物在1.8～3.8 V的电位范围内,首次放电比容量达290 mA·h/g,30周充放电循环后仍有200 mA·h/g以上的容量,具有良好的电化学可逆性.材料存在一定的非晶缺陷,其粒子具有较宽范围的粒径分布,对材料的电化学性能有改善作用.     

三维花状Fe_2(MoO_4)_3微米球的水热制备及电化学性能

以Fe Cl3·7H2O和Na2Mo O4为原料,采用水热合成法制备三维花状Fe2(Mo O4)3微米球。探讨不同合成温度对样品形貌的影响,利用XRD、SEM和EDS等分析技术对样品的结构、形貌进行了表征,对该材料的电化学性能进行了测试。结果表明:Fe2(Mo O4)3微米球是由二维纳米片自组装而成的花状结构,合成温度为160℃时,制备的样品具有良好的电化学性能,当电流密度为100 m A·g-1,首次放电比容量为1 431 m Ah·g-1;并具有较好的循环性能和倍率性能。并对160℃合成样品表现较好电化学性能的原因进行了探讨。     

微波合成法制备锂离子电池正极材料Li2FeSiO4

研究了一种制备锂离子电池正极材料Li2FeSiO4的新方法. 采用机械球磨结合微波热处理合成了Li2FeSiO4正极材料. 通过XRD、SEM和恒流充放电测试, 对样品结构、形貌和电化学性能进行了表征和分析. 与传统固相法合成的材料在晶体结构、微观形貌以及充放电性能方面进行了比较. 结果表明, 微波合成法可以快速制备具有正交结构的Li2FeSiO4材料; 在650 ℃时处理12 min, 获得了纯度高、晶粒细小均匀的产物, 该产物具有较高的放电比容量和良好的循环性能. 在60 ℃下以C/20倍率(电流密度, 1C=160 mA·g-1)进行充放电, 首次放电容量为119.5 mAh·g-1, 10次循环后放电容量为116.2 mAh·g-1. 与传统高温固相法相比, 微波合成法制备的材料具有较高的纯度、均匀的形貌和较好的电化学性能.     

微波合成法制备锂离子电池正极材料Li2FeSiO4

研究了一种制备锂离子电池正极材料Li2FeSiO4的新方法.采用机械球磨结合微波热处理合成了Li2FeSiO4正极材料.通过XRD、SEM和恒流充放电测试,对样品结构、形貌和电化学性能进行了表征和分析.与传统固相法合成的材料在晶体结构、微观形貌以及充放电性能方面进行了比较.结果表明,微波合成法可以快速制备具有正交结构的Li2FeSiO4材料;在650 ℃时处理12 min,获得了纯度高、晶粒细小均匀的产物,该产物具有较高的放电比容量和良好的循环性能.在60℃下以C/20倍率(电流密度,1C=160mA·g-1)进行充放电,首次放电容量为119.5 mAh·g-1,10次循环后放电容量为116.2 mAh·g-1.与传统高温固相法相比,微波合成法制备的材料具有较高的纯度、均匀的形貌和较好的电化学性能.     

xLi2MnO3-(1-x)LiNi0.7Co0.3O2的低温燃烧合成及电化学性能研究

采用低温燃烧法合成了锂离子电池正极材料xLi2MnO3-(1-x)LiNi0.7Co0.3O2,对合成产物的结构、形貌和电化学性能进行了系统的研究,通过单因素试验对合成条件和材料的组成进行了优化。结果表明:采用低温燃烧法合成的富锂层状正极材料具有α-NaFeO2型层状结构、球状形貌和良好的电化学性能;其最佳合成条件为:回火温度850℃,回火时间20 h;Li2MnO3的最佳配比为x=0.7。在此条件下合成的0.7Li2MnO3-0.3LiNi0.7Co0.3O2,最高放电比容量达到263.1 mAh.g-1,并具有良好的循环性能和倍率性能。     

不同形貌和尺寸的锂离子电池SnS负极材料

通过高能球磨、微波辅助合成和化学合成方法制备不同形貌和不同尺寸的SnS材料. 运用X射线衍射和透射电镜对其结构和形貌进行分析. 在透射电镜下观察发现, 所得SnS材料呈现出纳米颗粒、层片和纳米棒状. 电化学测试结果表明, 高能球磨和化学合成(无表面活性剂加入)得到的SnS材料有较好的电化学性能, 在循环40个周期后仍分别有375和414 mAh·g-1 的电化学容量. 纳米级SnS电极材料良好的电化学性能有赖于其紧凑的纳米结构, 一定的形貌及合适的尺寸. 尽管非活性相Li2S可以帮助维持SnS电极在充放电过程中的稳定结构, 但SnS的形貌及尺寸才是获得良好电化学性能的SnS电极的关键因素.     

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。     

CoV2O6纳米线／微米棒的制备及其在锂离子电池中的应用

采用水热法制备了纳米线／微米棒结构的CoV2O6电极材料,并探讨了纳米线／微米棒的形成机理．通过XRD、BET、SEM、TEM／HRTEM等测试手段对合成产物的结构、形貌、组成、表面性质进行了表征,结果表明,水热条件例如反应温度、反应时间对于产物的结构和形貌起关键作用．在220℃,水热反应1h可以得到直径为60nm的CoV2O6纳米线,而在220℃,水热反应6h可以得到直径10μm的CoV2O6微米棒．研究了CoV2O6纳米线／微米棒作为锂离子电池负极材料的电化学性能,结果显示,与CoV2O6微米棒相比,CoV2O6纳米线具有高的初始放电容量（1235mAh/g）和较好的循环稳定性,CoV2O6纳米线有希望作为锂离子电池的负极材料．     

微波法合成锂离子材料LiCoO2的研究

以氧化钴和氢氧化锂为原料,采用微波技术合成锂离子电池正极材料LiCoO2.主要考查的微波合成条件有反应时间、输出功率与反应温度.采用XRD、SEM方法和电化学测试手段研究了产物的结构与性能.研究结果表明微波合成法可以制备层状结构、电化学性能稳定的LiCoO2材料.在充放电实验中,电池的首次放电容量达到140 mAh·g-1.与传统的合成方法相比,微波合成技术具有节省能源、提高效率和环境友好的特点.     

LiFePO4纳米晶的尺寸、形貌调控及锂电池性能研究

由于材料的电化学性能与其尺寸、形貌和结构密切相关,本文围绕乙二醇体系制备LiFePO_4纳米晶展开了材料的尺寸和形貌调控合成探索,并对材料进行了锂电池性能表征。改变体系的反应物浓度,LiFePO_4纳米晶的尺寸明显发生变化,当体系中FeSO_4的浓度为0.15mol/L时,得到的LiFePO_4纳米晶尺寸最小,其锂离子电池的容量稍高于其他尺寸的LiFePO_4纳米晶。葡萄糖的添加量对LiFePO_4纳米晶的形貌会产生影响,但对锂离子电池性能影响不大。     

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.     

LiV3O8在Li2SO4水溶液中的电化学性能

采用低温固相法合成了具有纳米结构的LiV₃O₈材料.扫描电子显微镜（SEM）及透射电子显微镜（TEM）测试显示该材料具有纳米结构.X射线衍射（XRD）表明该材料属于单斜晶系,P2₁Im空间群.并采用循环伏安法（CV）及电化学阻抗谱图测试对该材料在1、2 mol·L^-1Li₂SO₄水溶液及饱和Li₂SO₄水溶液中的电化学行为进行了研究.结果表明,LiV₃O₈在饱和Li₂SO₄水溶液中具有最好的电化学性能.以LiV₃O₈作为负极材料,LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂作为正极材料,饱和Li₂SO₄水溶液作为电解液组成了水性锂离子电池,进行恒流充放电测试,结果表明,在0.5C(1C=300 mA·g^-1)的充放电倍率下,该水性锂离子电池的首次放电比容量为95.2 mAh·g^-1,循环100次后仍具有37.0 mAh·g^-1的放电比容量.     

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.     

Microwave solid-state synthesis of LiV(3)O(8) as cathode material for lithium batteries

A novel and economical microwave route has been developed for the synthesis of electrochemically active LiV(3)O(8) material by using a domestic microwave oven. The heating behavior of the designed reaction system guided the preparation of LiV(3)O(8) at a suitable irradiation power (i.e. heating rate), reaction time, and temperature. At the lowest irradiation power, the conversion fraction of reactants was mainly controlled by reaction temperature. Characterization results of X-ray diffraction (XRD), Fourier transform infrared (FTIR) and Raman spectroscopy, scanning (SEM) and transmission (TEM) electron microscopy, and BET surface areas indicated that the phases of samples prepared by microwave and traditional methods were in good agreement. Nevertheless, the crystallinity, crystallite configuration, and morphology of the samples were different, and were affected by the irradiation time and power. A floppy superposition structure of nanosheets (the size of one nanosheet was about 4.5 microm x 1.2 microm x 3 nm) was preferentially grown at the lowest irradiation power, and this effect on structure was more in evidence as the nanorods formed at the highest irradiation power. Electrochemical studies on ionic conductivity, electrochemical impedance spectroscopy (EIS), and charge-discharge capacity were carried out. It was found that the conductivity, first discharge capacity, and cycle performances of the samples were affected by the crystal size, crystallinity, and crystal configuration and defection concentration. The sample L30 prepared at the lowest irradiation power and the shortest time (30 min) showed the highest discharge capacity (335 mAh/g), but its discharge capacity decreased rapidly. By comparison, the sample L100 had a floppy superposition structure of nanosheets and a high surface area, provided a good two-dimensional channel for the transition of Li(+) ions, and was stable during the intercalation/deintercalation process of Li(+) ions, therefore the high ionic conductivity, high discharge capacity, and good cycle performance were presented. The relationship between the electrochemical properties and the irradiation power was discussed.     

花状NH4V4O10微纳米结构的水热制备及电化学嵌锂性能

通过水热法制备了花状NH4V4O10微纳米结构. 采用XRD,SEM,TEM,XPS等测试手段对样品结构、形貌和组成进行了表征. 实验结果表明,所制得的NH4V4O10花状结构是由直径约100 nm,长度为几微米的纳米带团簇而形成. 研究了反应体系中温度、时间等因素对NH4V4O10产物形貌的影响. 将制备的NH4V4O10组装成锂模拟扣式电池,考察了其电化学嵌锂性能. 研究结果显示,所制备的花状NH4V4O10具有较高的比容量（307 mAh?g-1）,有望作为锂离子电池的新型正极材料.     

单斜层状LiMn0.97Al0.03O2-x(PO4)x材料的合成及其电化学性能

以Na₂CO₃, (CH₃CO₂)₂Mn·4H₂O, Al₂O₃, Na₃PO₄·12H₂O和CH₃COOLi·2H₂O为原料, 通过2次高温固相法和一步水热离子交换法得到一系列铝和磷掺杂的LiMn_0.97Al_0.03O₂, LiMnO_1.99(PO₄)_0.01和LiMn_0.97Al_0.03O_2-x(PO₄)_x(x=0.01, 0.03, 0.05)化合物. 用X射线衍射(XRD)表征了前驱体及交换产物的晶体结构, 用扫描电镜(SEM) 测定了晶体的形貌. 通过X射线光电子能谱(XPS)、傅里叶红外光谱及恒电流充放电测试, 研究了掺杂离子对合成材料结构及电化学性能的影响. 研究结果表明, Al-PO₄复合掺杂综合了Al³⁺掺杂提高材料的电化学反应活性和减低材料的电化学反应阻抗以及PO₄^3-掺杂增大材料的晶胞体积的特点, 提高材料中Li⁺的扩散能力, 有效地抑制了材料由于Jahn-Teller效应引起的结构畸变, 改性后的LiMnO₂正极材料既保持了较高的容量又获得了良好的电化学循环性能.     

镍系复合氧化物Li_aNi_(0.78)Co_(0.2)Cd_(0.02)O_2的合成及电化学性能

以LiOH·H2O,含镉球状Ni(OH)2和Co2O3为原料,采用改进固相反应法合成镍系复合氧化物LiaNi0.78Co0.2Cd0.02O2锂离子电池正极材料,并通过ICP＿AES,XRD,SEM,TEM及电化学性能测试对该材料进行表征.实验表明,由Co和Cd部分取代Ni元素的复合正极材料LiaNi0.78Co0.2Cd0.02O2仍具有较完好的层状结构,表面分布均匀,颗粒粒径分布窄,且电化学性能稳定.常温下具有较高的可逆容量和优异的循环稳定性,其可逆容量最高达157.8mAh/g,循环50次后容量仍保持138.3mAh/g左右.     

Facile controlled synthesis of MnO2 nanostructures of novel shapes and their application in batteries

In this paper, MnO2 nanomaterials of different crystallographic types and crystal morphologies have been selectively synthesized via a facile hydrothermal route and electrochemically investigated as the cathode active materials of primary and rechargeable batteries. Beta-MnO2 nano/microstructures, including one-dimensional (1-D) nanowires, nanorods, and nanoneedles, as well as 2-D hexagramlike and dendritelike hierarchical forms, were obtained by simple hydrothermal decomposition of an Mn(NO3)2 solution under controlled reaction conditions. Alpha- and gamma-MnO2 nanowires and nanorods were also prepared on the basis of previous literature. The as-synthesized samples were characterized by instrumental analyses such as XRD, SEM, TEM, and HRTEM. Furthermore, the obtained 1-D alpha- and gamma-MnO2 nanostructures were found to exhibit favorable discharge performance in both primary alkaline Zn-MnO2 cells and rechargeable Li-MnO2 cells, showing their potential applications in high-energy batteries.     

Enhancement of the electrochemical properties of LiMn2O4 through Al3+ and F- co-substitution

The cathode-active materials LiMn2O4, LiAl0.1Mn1.9O4, and LiAl0.1Mn1.9O3.9F0.1 were synthesized by a microwave-assisted sol-gel method. The influence of different doping elements on the structural and electrochemical properties of the as-prepared samples was investigated by thermogravimetric analysis (TGA), X-ray diffraction (XRD), transmission electron microscopy (TEM), and electrochemical experiments. The results indicated that fluorine plays an important role in controlling the morphology, and the doped aluminum could enhance significantly the stability of spinel-type LiMn2O4. The initial discharge capacity of the Al3+ and F- co-substituted specimen reached 129.8 mA h/g and has a high capacity retention after 40 cycles. The outstanding electrochemical properties of LiAl0.1Mn1.9O3.9F0.1 make it a possible promising cathode material for lithium-ion batteries.     

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.