钠掺杂磷酸铁锂晶格变化和电化学性能

利用固相法合成了钠掺杂的LiFePO₄,结构表征显示钠离子成功地掺入到了晶格中．SEM显示其粒径在1～3 μm．XRD显示钠掺杂样品晶胞变大．电池测试表明样品0.1 C放电150 mAh/g,5和7.5 C下分别放电109和107 mAh/g．1和5 C循环时,与初始放电容量相比,样品容量保持率分别为84%(1000次循环后)和86%(350次循环后),表现了优异的结构稳定性和循环性能．研究表明钠离子掺杂可以有效地提高磷酸铁锂的电化学活性,尤其是循环性能．     

离子束辅助沉积硅薄膜负极材料的研究

采用离子束辅助沉积法制备了锂离子电池硅薄膜负极材料,研究了硅薄膜的晶体结构、表面形貌和电化学性能.研究结果表明：硅薄膜是非晶态的结构;非晶态硅薄膜发生嵌脱锂反应的电位分别为0.03 V与0.34 V和0.16 V与0.49 V;硅薄膜表现出很高比容量和充放电效率,其可逆比容量和库仑效率分别为3134.4 mAh/g和87.1％;硅薄膜具有优异的循环性能,在0.5C倍率下200次循环后容量保持率为92.2%. 关键词： 硅薄膜 离子束辅助沉积 锂离子电池 负极材料     

电极活性材料精细结构与MH-Ni电池性能关系研究的一些进展

为了更深入地研究正负极活性材料精细结构与MH-Ni电池性能之间的关系,本文在介绍了简单而较适用的处理X射线衍射数据的方法之后,系统综述了电池活化前后、循环过程中正负极活性物质结构和微结构与电池性能之间关系研究的一些进展.主要包括:(1)具有适当晶粒大小和较大层错几率的βNi(OH)2物质,能获得较大的充放电容量;(2)没有观测到MH/Ni电池在充放电过程中有β-Ni(OH)2 β-NiOOH的相变,只有满充和过充电时才发生部份β-Ni(OH)2 γNiOOH的相变;MH/Ni电池的物理导电机制是在正负极活性物质中嵌入和脱嵌的氢离子形成固相质子在电极间定向运动.(3)循环性能的衰减、内阻、容量的变化与正负极活性物质的微结构变化有良好对应关系.微结构变化消耗电解液,并改变电解液的性能.正极、负极和电解液三者的共同作用是循环性能衰减的主导原因.(4)正极添加剂与电池性能之间的关系.由于正极添加剂Lu2O3和CaF2能抑制正极活性物质的微晶细化、减缓总的层错几率降低,对于储氢合金能抑制品粒增大,特别能抑制A(0H)3和B的析出,故能提高了电池的循环性能和寿命.(5)电池储存前后的容量衰减和内阻增加是其在储存过程中CoOOH析出和晶粒细化双重作用的结果.     

锂离子电池SnSb/MCMB核壳结构负极材料嵌锂性能研究

以酸处理的中间相碳微球(MCMB)为载体, 用化学还原法在碳球表面沉积SnSb合金, 合成SnSb 包覆碳球的核壳结构负极材料. 采用XRD, SEM技术对材料的结构和形貌进行了表征, 用恒电流充放电(CC)、循环伏安(CV)和交流阻抗(EIS)测试了材料的电化学性能. 实验结果表明: SnSb/MCMB样品呈现纳米晶与非晶态的混合组织; 单一SnSb合金的容量衰减较快, 而对于SnSb/MCMB复合材料, 细小的合金颗粒均匀钉扎在MCMB表面, 不仅改善了颗粒的团聚现象, 而且增强了材料的导电能力, 使材料的循环稳定性得到改善, 复合材料具有936.161 mAh/g的首次放电比容量, 首次库仑效率80.3%, 50次循环后容量维持在498.221 mAh/g. 关键词： SnSb合金 锂离子电池 中间相碳微球(MCMB) 电化学性能     

Sc3+掺杂的尖晶石型LiMn2O4正极材料制备及性质

采用固相分段反应的方法,以LiOH·H2O、MnO2 和Sc2O3 为原料,合成了一系列Sc3+掺杂的尖晶石型锂离子电池正极材料Li1+xScyMn2-yO4 (y=0. 01、0. 02、0. 06、0. 10).利用X射线衍射测试研究了材料的结构,掺杂后的Li1+xScyMn2-yO4 保持了尖晶石相Fd3m结构.测试了材料的电化学性能,初次放电容量最高可达到135mAh/g, 40次循环后容量衰减率小于2%, X射线衍射测试显示尖晶石相得到了很好的保持. Sc3+掺杂显著提高了尖晶石型LiMn2O4 材料的性能.     

电极活性材料精细结构与MH-Ni电池性能关系研究的一些进展

为了更深入地研究正负极活性材料精细结构与MH-Ni电池性能之间的关系,本文在介绍了简单而较适用的处理X射线衍射数据的方法之后,系统综述了电池活化前后、循环过程中正负极活性物质结构和微结构与电池性能之间关系研究的一些进展。主要包括:(1)具有适当晶粒大小和较大层错几率的β-Ni(OH)2物质,能获得较大的充放电容量;(2)没有观测到MH/Ni电池在充放电过程中有β-Ni(OH)2β-NiOOH的相变,只有满充和过充电时才发生部份β-Ni(OH)2γ-NiOOH的相变;MH/Ni电池的物理导电机制是在正负极活性物质中嵌入和脱嵌的氢离子形成固相质子在电极间定向运动。(3)循环性能的衰减、内阻、容量的变化与正负极活性物质的微结构变化有良好对应关系。微结构变化消耗电解液,并改变电解液的性能。正极、负极和电解液三者的共同作用是循环性能衰减的主导原因。(4)正极添加剂与电池性能之间的关系。由于正极添加剂Lu2O3和CaF2能抑制正极活性物质的微晶细化、减缓总的层错几率降低,对于储氢合金能抑制晶粒增大,特别能抑制A(OH)3和B的析出,故能提高了电池的循环性能和寿命。(5)电池储存前后的容量衰减和内阻增加是其在储存过程中CoOOH析出和晶粒细化双重作用的结果。     

纳米氧化锡负极材料锂化反应机理的原位透射电镜研究

二氧化锡(SnO_2)材料因具有储量丰富、理论容量高、嵌脱锂电位安全等一系列优点,在锂离子电池负极材料研究中受到广泛关注.然而, SnO_2纳米材料在锂化反应过程中的机理,尤其是第一步转化反应是否可逆尚存在争议.本文利用常规水热法成功制备了平均粒径为4.4 nm的SnO_2纳米颗粒,并在透射电子显微镜中构建了微型锂离子电池原型器件,对SnO_2纳米颗粒在充放电过程中的微观形貌和物相演变进行原位表征.实验结果表明, SnO_2纳米颗粒在嵌锂过程中率先生成了纳米尺寸的中间相Sn,随后发生了合金化反应转变为Li_(22)Sn_5相.脱锂反应后, Li_(22)Sn_5相转变为SnO_2.分析认为,纳米晶界阻碍了Sn颗粒的聚集长大,使得Sn和Li_2O能够充分接触,进而使脱锂反应能够完全进行,生成SnO_2.研究结果对于如何提高SnO_2基电极材料可逆比容量和循环性能具有一定的指导意义.     

SnO2/C复合纳米材料的制备及储钠性质的研究

二氧化锡由于其低电位和高储钠理论容量以及绿色无毒的优点被认为是最有前途钠离子电池负极材料之一。但其导电性不好，且在嵌/脱钠的过程中会发生体积膨胀，从而导致电池的容量和循环稳定性等电化学性能下降。碳具有良好的导电性，同时能减缓材料在脱/嵌钠过程的体积膨胀，本文采用一步合成制备SnO₂/C复合纳米材料，并将其作为钠离子电池的负极材料进行研究。结果发现碳包覆花瓣状SnO₂复合材料相比于纯的SnO₂具有良好的储钠性能     

高性能的钛掺杂O3相Na_(1-x)Cr_(1-x)Ti_xO_2(x=0,003,005)用于钠离子电池正极材料的研究（英文）

本文通过凝胶热聚合路线合成了层状的O3相正极材料Na_(1-x)Cr_(1-x)Ti_xO_2(x=0 0.03, 0.05),采用X射线衍射、扫描电子显微镜来分析其晶体结构和微观形貌.研究发现,适量的钛掺杂有助于形成更均匀的颗粒并且会改变样品的颜色.作为钠离子电池正极材料,Na//Na_(0.97)Cr_(0.97)Ti_(0.03)O_2具有非常高的库伦效率(首次高于96%),并且在2.0-3.6 V的电化学窗口下,用0.2 C的倍率循环100次,只有4%的容量衰减;在32 C倍率下有110 mAh/g的比容量.     

锂离子电池Sn-Ti合金负极材料的制备及性能研究

采用磁控溅射沉积技术制备了纳米级Sn-Ti合金负极材料,并用X射线衍射和扫描电子显微镜进行表征,用高精度电池测试系统进行充放电和循环伏安测试.结果表明先镀Sn后镀Ti（Sn/Ti复合膜）和先镀Ti后镀Sn（Ti/Sn复合膜）具有很大的性能差异,其中Sn/Ti复合膜具有优异的循环稳定性和较高的可逆容量.首次放电容量和充电容量分别为9275 mAh/g和6954 mAh/g,首次库仑效率为75％,经30次循环后,该电极的放电容量保持为4152 mAh/g,这主要归因于活性物质Sn与电解液界面之间存在非活 关键词： 锂离子电池 磁控溅射 Sn-Ti合金 电化学性能     

LiNi1-x-yCoxMnyO2正极材料的制备与电化学性能

LiNi_1-x-yCo_xMn_yO₂正极材料作为最有商业化前途的锂离子电池正极材料，近年来成为研究者关注的焦点。但目前针对该材料合成工艺的研究还较少。对LiNi_0.8Co_0.15Mn_0.05O₂开展了不同的烧结工艺研究，并对制备出的正极材料进行了表征和性能测试。研究发现在0.1C (电池容量额定值)倍率下充放电比容量为200 mA·h·g-1左右，在1C倍率循环100次下，480 ℃@3 h + 780 ℃@5 h和500 ℃@5 h + 780 ℃@10 h两种烧结工艺下容量保持率分别为94%和86%，说明用这两种工艺制备的正极材料的综合性能最优。     

锂离子电池LiMn1-xFexPO4(0<x<1)正极材料的制备及性能研究

本文采用固相法制备了纯相LiMn_1-xFe_xPO₄/C (x=0.2,0.4,0.6)正极材料,并用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)进行表征,用高精度电池测试系统进行充放电和循环伏安测试.结果表明不同Mn和Fe原子比的电极材料具有很大的性能差异,其中当x=0.4时,材料具有优异的循环稳定性和较高的可逆容量.首次充电容量和放电容量分别达到141.5 mAh/g和125.7 mAh 关键词： 锂离子电池 固相法 1-xFe_xPO₄')" href="#">LiMn_1-xFe_xPO₄ 正极材料     

碳热还原法制备V2O3-C双层包覆磷酸铁锂及其电化学性能

通过V₂O₅的碳热还原反应制备了具有优异倍率性能和循环稳定性的V₂O₃-C双层包覆的磷酸铁锂正极材料. 粉末X射线衍射、元素分析、高分辨投射电镜和拉曼光谱研究表明V2O3相与碳层共包覆于磷酸铁锂颗粒表面. 在V₂O₅的碳热还原反应后,碳含量明显降低,但石墨化程度未发生明显改变. 电化学测试结果表明少量V₂O₃显著改善了磷酸铁锂正极材料的倍率性能和高温循环性能,包含1%氧化钒的复合正极材料在0.2 C放电容量为167 mAh/g,5 C时放电容量为129 mAh/g,并且循环稳定性优异;在55 oC和1 C时放电容量为151 mAh/g,循环100次后无明显容量衰减.     

包含液相扩散方程简化的锂离子电池电化学模型

锂离子电池的电化学模型对于电池特性分析和电池管理具有重要意义,但是准二维(P2D)模型复杂度太高,为了在保证模型精度的基础上尽量降低复杂度,本文提出了一种包含液相简化的P2D (LSP2D)模型,该模型首先基于电化学平均动力学将电池端电压化简成为仅耦合固相Li+浓度c_s和液相Li+浓度c_e的方程,然后进一步对表达c_s和c_e演化规律的偏微分方程进行抛物线近似化简,使得最终的模型由多项式组成.COMSOL仿真表明在放电倍率为1C时该模型与单粒子(SP)模型的估算精度和速度相当,但在放电倍率为3C时,该模型的估算时间比P2D模型减少了99.73%,与SP模型相当,估算精度相比SP模型有大幅度提升.     

高性能的钛掺杂O3相O3-Na1-xCr1-xTixO2(x=0, 0.03, 0.05)用于钠离子电池正极材料的研究

本文通过凝胶热聚合路线合成了层状的O3相正极材料Na_1-xCr_1-xTi_xO₂(x=0, 0.03, 0.05),采用X射线衍射、扫描电子显微镜来分析其晶体结构和微观形貌. 研究发现,适量的钛掺杂有助于形成更均匀的颗粒并且会改变样品的颜色. 作为钠离子电池正极材料,Na//Na_0.97Cr_0.97Ti_0.03O₂具有非常高的库伦效率(首次高于96%),并且在2.0-3.6 V的电化学窗口下,用0.2 C的倍率循环100次,只有4%的容量衰减;在32 C倍率下有110 mAh/g的比容量.     

锂离子电池Sn-Al薄膜电极的制备及电化学性能研究

采用磁控溅射沉积技术制备了纳米级Sn-Al合金薄膜电极材料,并用X射线衍射和扫描电子显微镜进行表征,用高精度电池测试系统进行充放电和循环伏安测试.结果表明直流DC与射频RF两种不同的溅射方法制备的Sn-Al薄膜电极具有很大的性能差异,前者DC法制备的材料颗粒细小,表现出稳定的循环性能,其首次放电容量为1060 mAh/g,首次效率为71.7％,电极经过50次循环后比容量保持在700 mAh/g以上.后者RF法制备的材料颗粒较大,放电比容量开始上升,第五次循环后接着逐渐衰减,表现出较差的循环性能. 关键词： 锂离子电池 磁控溅射 Sn-Al合金 电化学性能     

聚苯胺在电化学电容器中的应用

采用化学氧化聚和法制备了聚苯胺电极材料,所制备的聚苯胺具有高于420F/g的法拉第赝电容和良好的电化学特性.分别采用聚苯胺作为正极材料,高比容量活性碳作为负极,38%硫酸作为电解液制备了复合型电化学电容器.复合型电容器工作电压达到1.4V,最大电容器比容量达到57F/g,最大比能量达到15.5Wh/kg.电容器200mA/cm2放电条件下真实功率达到2.8W/g,峰值比功率达到20.4W/g.循环工作寿命超过1000次.     

溶剂热制备锂电池负极材料CNT-ZnFe2O4及其电化学性能

为了改善锂离子电池负极材料ZnFe₂O₄导电性差和循环寿命低的缺点,利用溶剂热反应方法制备了ZnFe₂O₄,并通过复合碳纳米管对ZnFe₂O₄进行改性。充放电测试结果表明：经过50次充放电后,碳纳米管复合改性后的ZnFe₂O₄容量保持在860 mA·h·g^-1,具有较好的循环稳定性。碳纳米管具有良好的导电性与导热性,改善了ZnFe₂O₄导电性差的缺点。     

锂离子电池SnSb/C复合负极材料的热碳还原法制备及电化学性能研究

采用高温还原技术,以SnO2,SbO3为原料,分别以葡萄糖、中间相碳微球(MCMB)作为还原剂,制备了两种结构的SnSb/C复合材料,并对比了它们的形貌和电化学性能.采用X射线衍射技术、拉曼技术、扫描电子显微镜技术对材料的结构和形貌进行了表征,并且通过测试恒电流充放电曲线、循环伏安曲线和交流阻抗谱分析了材料的电化学性能.实验结果表明:葡萄糖作为还原剂时,形成以合金颗粒为内核,絮状碳壳均匀包裹的微米球状结构,首次放电比容量为793.379 mA·h·g-1,循环50周后仍维持在449.987 mA·h·g-1;而以MCMB作为还原剂时,形成合金颗粒与MCMB混合共存并部分包覆的结构,首次放电比容量为1164.938 mA·h·g-1,50周后的比容量仅有290.807 mA·h·g-1.     

界面润湿性及固相体积分数对颗粒粗化动力学影响的相场法研究

利用多相场模型模拟了液-固两相体系中固相颗粒的粗化过程, 分析了界面润湿性及固相体积分数对粗化指数、粗化速率及颗粒尺寸分布的影响.结果表明, 不同固相体积分数下粗化指数基本不变, 但粗化速率常数及尺寸分布与固相体积分数及界面润湿性密切相关.在完全润湿条件下, 随着固相体积分数的增加, 粗化速率常数逐渐增大; 而非完全润湿条件下, 随着固相体积分数的增加, 粗化速率常数增大速度变缓, 且当润湿性较低、 固相分数较大时, 粗化速率常数还将随体积分数的增加而下降. 此外, 模拟结果表明各种润湿条件下颗粒的尺寸分布均随着固相分数增加而变宽, 分布峰值降低, 但非完全润湿条件下峰值下降变缓.模拟结果为理解不同实验观测结果之间的分歧提供了依据. 关键词： 粗化 相转变 相场法 润湿性