碳包覆改性制备高倍率性能的锂离子电池正极材料LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2

采用碳酸盐共沉淀-高温固相法制备了一系列表面碳包覆改性(w=1.0%,2.0%,3.0%)的LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2正极材料,借助X射线衍射(XRD)分析、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、电化学阻抗谱(EIS)和恒电流充放电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,碳成功地包覆在了材料颗粒的表面,碳包覆改性后的材料具有良好的α-Na Fe O2结构(空间群:R3m),且随着包碳量的增加,一次颗粒平均尺寸逐渐增大(从177 nm增至209 nm)。表面的无定形碳层可以提高材料的电子导电率,减少电极材料与电解液的副反应,故而碳包覆材料的电化学性能都有了一定程度提升。包覆碳量为2.0%的样品高倍率和长循环性能最好,在2.7~4.3 V,1C下循环100次后,容量保持率为93%;在0.1C、0.2C、0.5C、1C、3C、5C、10C和20C时的放电比容量分别为:155、148、145、138、127、116、104和96 m Ah·g-1。在超高倍率50C(9 A·g-1)时,其放电比容量还能达到62 m Ah·g-1(原始LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2材料仅为30 m Ah·g-1),倍率性能十分优异。

TiO_2包覆LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2的高温与高倍率性能

用载体转移工艺制备TiO2包覆的LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2(TZ-NCM)材料,产物为层状α-NaFeO2结构,TiO2均匀包覆在LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2(NCM)的表面。在2.8～4.3 V循环,TZ-NCM的5.0C首次放电比容量为111.8 mAh/g;在55℃下以1.0C循环50次,TZ-NCM的放电比容量为151.0 mAh/g。包覆TiO2能提高高倍率性能、高温稳定性和循环性能。

La和F复合掺杂对LiMn_2O_4高倍率性能的影响

采用分段高温氧化固相法合成了掺杂La3+、F-的锂离子电池正极材料LiLa x Mn2-x F x O4-x(x=0、0.01、0.02和0.05)。结果发现,在小于等于1C时,掺杂与否对其放电容量影响不大;在2~10C时,掺杂可明显改善倍率性能;在15C时,掺杂量也显示出重要影响,未掺杂的LiMn2O4的高倍率放电能力仅为4%,而掺杂x=0.02的达到56%。XRD物相、CV循环伏安和EIS电化学阻抗分析支撑了倍率性能的实验结果,当不出现第二相时,随掺杂量增加,电荷转移电阻、阳极和阴极反应极化逐渐减小,反应可逆性逐渐增大,但当x=0.05出现第二相时,电荷转移电阻、阳极和阴极反应极化又开始增大。

LiFePO_4正极材料高倍率性能的研究进展

动力汽车中锂电池的大电流充放电性能制约着锂电池广泛应用。锂电池大电流充放电与正极材料的倍率性能有直接的关系。LiFePO4正极材料的制备方法是材料改性与研究的基础。结合近几年的研究,综述了常用的制备方法的步骤,对比了各种方法合成材料的倍率性能,总结了各种合成方法对于高倍率性能的影响。通过制备方法的优化与创新来提高LiFePO4正极材料高倍率性能将是未来的研究与发展方向。

化学镀铜对贮氢电极高倍率放电性能的影响

以A2B7型贮氢合金La1.5Mg0.5Ni6.5Co0.5为对象,用不同浓度硫酸溶液浸蚀合金粉末进行化学镀铜,系统研究了未包覆以及表面包覆Cu后对La1.5Mg0.5Ni6.5Co0.5合金电极动力学性能的影响,从动力学的角度对贮氢电极高倍率放电性能进行了分析.结果表明,与未包覆Cu相比,包覆后合金电极的交换电流密度增大且随着H2SO4浓度的增加而增大.其极限电流也逐渐增大,从H2SO4浓度为0.025mol/L时的2166.01mA/g增加到0.1mol/L时的2681.93mA/g.合金电极中氢的扩散速率得到不同程度的提高.表明化学镀铜能有效地提高贮氢合金电极吸、放氢过程的动力学性能.其高倍率放电性能的改善是源于电极表面的电子迁移速率和氢在合金体相中扩散速率共同作用所引起的.

贮氢合金高倍率放电性能的研究

研究了贮氢合金表面处理、粒度分布、稀土组成、Al含量和添加剂硼对贮氢合金高倍率放电性能的影响。采用物理方法和化学方法对贮氢合金进行表面处理 ,提高了合金表面电化学反应速度 ,同时促进了氢原子在合金本体中的扩散 ,从而改善了合金的活化性能、放电容量和高倍率放电能力。贮氢合金粉粒度太粗和太细都使合金电极阻抗增大 ,导致放电容量和高倍率放电能力下降 ,而且大电流放电平台也较低。选择合适的贮氢合金粉粒度分布既可提高合金的活性和放电容量 ,又能改善合金高倍率放电能力。随着合金中La含量的增加和Al含量的减少 ,提高了合金的表面活性 ,使合金的大电流放电性能得到改善。贮氢合金中加入少量元素B ,形成第二相 。

锂一次电池正极材料CFx-Cu的高倍率性能研究

采用一种简单新颖的原位化学改性方法制备了锂电池用CFx-Cu复合正极材料。采用XRD、SEM、EDS、TGA、EIS、CV和恒电流放电对正极材料的结构、形貌、反应机理和电化学性能进行了表征。Cu O与分布在CFx边缘或表面的非活性基团反应原位生成纳米铜,有效地提高了材料的电子导电性和锂离子扩散率,从而使改性材料显示出优异的比容量、倍率性能及功率密度。CFx-Cu复合材料在5 C的高倍率下,其放电比容量高达546 m Ah/g,最大功率密度为8393 W/kg,放电电压平台为2.0 V。

铁电极活性粉的制备及其高倍率放电性能的研究

采用无机合成技术，通入Ｏ２及滴加ＮａＯＨ溶液，加热硫酸亚铁与ＮＨ４ＮＯ３的混合溶液使部分二价铁被氧化成三价，沉淀物经过滤和干燥后，在氩气氛下６７０℃焙烧１ｈ得到铁电极活性粉．经Ｘ射线衍射分析，该活性粉的成分是单相四氧化三铁．利用该活性粉所制备的铁电极，在不添加任何添加剂的条件下，以１００ｍＡ／ｇ放电的容量为２４５．５ｍＡ·ｈ／ｇ．该电极的高倍率放电性能好，以１２０ｍＡ／ｇ放电的容量为２１６ｍＡ·ｈ／ｇ．

热处理温度对储氢合金高倍率放电性能的影响

研究了不同温度下的热处理对MLNi3.8Co0.75Mn0.4Al0.2储氢合金高倍率放电性能的影响。XRD测试结果表明热处理之后合金结晶度增加。电化学性能测试结果表明热处理明显改善了储氢合金电极的高倍率放电性能,在900mA/g的放电电流下,经热处理的储氢合金电极的高倍率放电能力(HRD)均在80%以上,而原始合金电极在相同的放电条件下却不能放电。经过热处理提高了电极的交换电流密度,降低了电极的极化电阻,改善了电极在放电过程中的去极化作用。热处理温度在673 K时合金电极的交换电流密度最高,极化电阻值最低,高倍率放电性能最好。

影响锂离子电池高倍率充放电性能的因素

影响锂离子电池高倍率充放性能的因素很多,包括电池设计、电极组装、电极材料的结构、尺寸、电极表面电阻以及电解质的传导能力和稳定性等。为了探究其原因和机理,本文主要从正极、负极和电解质材料三方面对它们在高倍率充放电时各自的影响因素进行了综述和分析,并讨论了利于高倍率充放的电极和电解质材料的发展方向。

贮氢合金高倍率放电性能的研究

利用正交实验研究了贮氢合金的组成及各元素的含量对高倍率放电性能的影响,得出最佳配比为La0 71Ce0 1Pr0 09Nd0 1Ni4 4Co0 2Mn0 2Al0 2。随着La含量在一定范围内的增加或者Co和Al含量的减少,合金高倍率放电能力会得到改善,Mn含量在一定范围内变化对高倍率放电性能的影响不大。研究了粒度对高倍率放电性能的影响,粒度为200～300目最佳。

ZnO@Mo-CNT-MnO_(2)纳米阵列用于构筑超高倍率性能的柔性非对称超级电容器

MnO_(2)作为超级电容器电极材料具有理论比电容高、成本低、环境友好等优点,但其低导电性和低利用率阻碍了其潜在应用.本研究首先在柔性碳布上电化学生长ZnO纳米棒阵列作为电极衬底,然后通过阳极电沉积法在ZnO纳米棒阵列表面外延生长了Mo和碳纳米管(CNTs)共掺杂的MnO_(2)薄膜,可控构筑了有效、高导电性的MnO_(2)纳米阵列电极(定义为ZnO@Mo-CNT-MnO_(2)NA).柔性ZnO@Mo-CNTMnO_(2)NA电极在100 A g^(-1)的大电流充放电密度下比电容可达237.5 F g^(-1),10,000次循环后电容保留率高达86%.采用ZnO@Mo-CNTMnO_(2)NA电极组装成水系非对称超级电容器,弯曲状态下在132.35 mW cm^(-3)(5mA cm^(-2))高功率密度下获得了1.13 mW h cm^(-3)的高能量密度,5mA cm^(-2)充放电倍率下循环7600次后电容保留率高达88%.本研究构筑的MnO_(2)基纳米阵列电极结构可提高其电导率和利用率,为柔性金属氧化物超级电容器电极的设计与制备提供新途径.

AB_5型储氢合金的高倍率放电性能及机制

本文研究了储氢合金表面处理,粒度分布,稀土组成和添加剂硼对储氢合金高倍率放电性能的影响及机制的探讨。采用物理方法和化学方法对储氢合金进行表面处理,提高了合金表面电化学反应速度,同时促进了氢原子在合金本体中的扩散,从而改善了合金的活化性能、放电容量和高倍率放电能力。储氢合金粉粒度太粗和太细都使合金电极阻抗增大,导致放电容量和高保率放电能力下降,而且大电流放电平台也较低,选择合适的储氢合金粉粒度分布既可提高合金的活性和放电容量又能改善合金高倍率放电能力。随着合金中La含量的增加和Ce含量的减少,提高了合金的表面活性,使合金的大电流放电性能得到改善。储氢合金中加入元素B,使合金易粉化并形成少量的第二相,不但改善了合金的活性和放电容量而且显著地提高了合金高倍率放电能力。

四硫化钒/钼复合石墨烯基锂硫电池正极材料电化学性能研究

为了提高锂硫电池电化学性能,针对其面临的多硫化锂穿梭问题,本文以还原氧化石墨烯(rGO)为生长基质,结合四硫化钒(VS4)与多价态钼(Mo)带来的吸附性能及硫空位修复优势,采用水热法制备了复合材料VS4/Mo@rGO作为锂硫正极材料中的载体组分,它不仅有更多的活性点位缓解穿梭效应,还能减少VS4本征硫空位的体积膨胀,为克制电解液中多硫化锂的溶解及极片失效粉化提供了较大帮助。通过熔融扩散法载硫后,该正极在负载量8 mg cm−2、0.3 C时首次放电915 mAh g−1,在10 mg cm−2负载电极的倍率测试中,其放电比容量中值仍有513 mAh g−1,整体倍率性能远高于rGO/S和CB@rGO/S。

一种新型的负极材料助力高倍率及长寿命的锂/钠储存

在锂离子电池(LIBs)和钠离子电池(SIBs)中,设计同时适用的负极材料,使其具有高倍率性能和超长循环寿命是亟需解决的工作。本文采用静电纺丝技术和硫化工程技术成功制备了一种均匀分布在N,S-掺杂炭纳米纤维上的MoO_(2)/MoS_(2)异质结构(MoO_(2)/MoS_(2)@NSC)。其中一维炭骨架作为导电框架可缩短Li^(+)/Na^(+)的扩散途径;炭纳米纤维中N/S杂原子的掺杂引入了丰富的活性位点,显著增强了离子扩散动力学。此外,在MoO_(2)相中通过原位形成的MoS_(2)纳米片强化了异质界面,MoO_(2)和MoS_(2)之间异质界面的构建使得Li^(+)/Na^(+)的快速传输成为实现高效储能的关键。因此,作为LIBs负极材料时,MoO_(2)/MoS_(2)@NSC电极在5.0 A g^(−1)的电流密度下循环2000圈后,仍具有640 mAh g^(−1)的优异放电比容量,每圈的容量衰减率仅为0.002%;在10.0 A g^(−1)的高电流密度下可达到614 mAh g^(−1)的放电比容量。对于SIBs,在2.0 A g^(−1)的电流密度下循环2000圈后其可逆容量仍能达到242 mAh g^(−1)。本工作采用一种新颖的界面调控策略来合理地设计负极材料,从而提高Li^(+)/Na^(+)储存动力学,实现超长寿命的循环性能。

制粉工艺对贮氢电极高倍率放电性能影响的动力学分析

研究了干法、湿法和湿法加添加剂三种制粉工艺条件下得到的贮氢合金粉末电极的交换电流密度、电化学反应电阻、阳极极化和阴极极化 ,从动力学的角度对贮氢电极高倍率放电性能进行了分析。结果表明 :湿法制粉工艺能大大的提高贮氢电极的交换电流密度 ,从干法制粉的 85 6 4mA·g-1增加到湿法加添加剂工艺的 16 6 99mA·g-1;降低电极电化学反应电阻 ,采用干法、湿法或湿法加添加剂制粉工艺贮氢电极的反应电阻分别为 0 30Ω、0 2 4Ω和 0 15Ω ;湿法加添加剂制粉时氢在α相中的扩散系数Dα 差不多达到干法制粉的二倍 ;湿法加添加剂的条件下 ,阴极极化和阳极极化均达到最小。表明湿法制粉工艺能有效地提高贮氢合金电极的电化学反应活性 ,从而提高贮氢合金电极吸。

电化学自组装Fe/Cu纳米复合材料对铁镍电池高倍率及低温性能改性（英文）

通过在碱液中阴极还原铁酸铜(t-CuFe_2O_4)简便地实现了纳米Fe/Cu复合材料的自组装。采用循环伏安(CV)与X射线衍射(XRD)分析了自组装过程中的相变。通过透射电镜(TEM)、选区电子衍射(SAED)以及扫描透射-能谱分析(STEM-EDX)的表征可以发现电结晶得到的铁、铜纳米颗粒分布均匀且接触紧密。当用于铁镍电池负极时,Fe/Cu纳米复合电极展现了较好的放电容量与充电接收能力,并具备优异的高倍率与低温性能。当电流密度高达4 500 m A·g_(Fe)^(-1)或运行温度仅为-40℃时,该电极仍拥有很好的输出容量与电位特性。线性扫描伏安(LSV)分析证明了该电极中原位生成的Cu纳米颗粒催化了活性Fe的阳极溶解动力学性能,因而明显改善了电极的高倍率与低温放电性能。

发泡镍和隔膜对高倍率电池放电性能的影响

文章研究了发泡镍的面密度和孔数以及不同隔膜对高倍率电池电化学性能的影响。通过SEM和充放电循环测试等手段来研究不同隔膜和发泡镍对电池性能的影响,结果表明,面密度越高越有利于高倍率放电,但孔数不宜过高;孔径分布均匀的、骨架独立的隔膜更有利于电池的充放电性能。

LiFePO_4纳米棒的合成与电化学性能

采用水热-固相二步法合成了纳米棒状磷酸铁锂（LiFePO4）正极材料，并对晶体结构、形貌和性能进行了XRD、SEM、透射电子显微镜（TEM）和恒流充放电分析。利用水热法可合成纳米棒状磷酸亚铁[Fe3（PO4）2·H2O]前驱体，固相法可得到纯相LiFePO4纳米棒。在2．5～4．2V充放电，产物的1．0C、5．0C放电比容量分别为125mAh／g和104mAh／g，具有良好的高倍率性能。

Ti、La对贮氢合金ZrMn_(0.7)V_(0.2)Co_(0.1)Ni_(1.2)相结构和电化学性能的影响

研究了贮氢电极合金Zr1-xTixMn0.7V0.2Co0.1Ni1.2的相结构和电化学性能。结果表明,随着掺Ti量的增加,该合金主相中C15型Laves相含量逐渐减少而C14型Laves相含量逐渐增加,同时非Laves相Zr7M10和TiNi相全部消失,说明元素Ti掺杂量的增加抑制了第二相的产生。当含Ti量x=0.2时,该合金具有最大放电容量Cmax为354mAh/g,在放电电流为300mAh/g条件下,高倍率放电性能比母体合金提高了15%。而对于合金Zr0.75Ti0.2La0.05Mn0.7V0.2Co0.1Ni1.2,其活化性能被大大提高,只需4次就能达到最大放电容量372mAh/g,而且经过30次循环仍能保持最大放电容量的93%。