纳米级LiMn_2O_4尖晶石合成及电化学性能研究

以Ｌｉ２ＣＯ３和Ｍｎ（ＮＯ３）２为原料，以聚丙烯酰胺为高分子网络剂制得前驱体后，用微波加热技术合成了纳米晶尖晶石ＬｉＭｎ２Ｏ４粉体，通过循环伏安及充放电技术对其进行电化学性能测试表明，该材料的电化学比容量为 １２０ｍＡｈ／ｇ；循环 ５０次后衰减率为 ４．７％；通过 ＳＥＭ及ＸＲＤ分析其微观形貌表明，该材料不仅相纯度高，而且颗粒粒度近于纳米级，有利于Ｌｉ＋的嵌入／脱嵌．本文所提供的微波一高分子网络技术不仅为合成具有优良性能的锂锰尖晶石氧化物材料提供了一个新方法，而且为合成其他类型高性能氧化物陶瓷材料提供了一条新思路．

稀土掺杂对锂离子电池正极材料LiMn_2O_4结构及电性能的影响

利用微波加热技术合成稀土掺杂基锂离子电池正极材料LiMn2-xRExO4(RE=Y,Nd,Gd,Ce),通过XRD、循环伏安及恒电流充放电测试研究了稀土掺杂离子对合成正极材料结构及电化学性能的影响。XRD测试结果表明,合适的掺杂量可以起到扩展锂离子脱嵌通道和稳定骨架结构的作用,稀土离子的引入可以部分取代原有的三价锰离子,由于稀土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;循环伏安及恒电流充放电测试结果表明稀土掺杂有效提高了LiMn2O4材料的电化学循环可逆性及循环稳定性。

掺钇α-Ni(OH)_2的研究

采用均匀络合共沉淀法 ,首次合成出了掺杂钇基 α-Ni(OH) 2 .并采用 XRD,FTIR和 SEM分析技术 ,对其结构及形貌进行了研究 .电化学测试表明 ,所制得的掺杂钇基 α-Ni(OH) 2 与掺铝的 α-Ni(OH) 2 和球形 β-Ni(OH) 2 相比 ,敲实密度 1 .6g/cm2 ,电化学比容量 3 3 0 m A·h/g以上 ,活性物质利用率大于 95 % ,循环可逆性好等优点 .

PAM软模板法合成LiFePO_4/C纳米共生物

采用聚丙烯酰胺(PAM)软模板法合成了LiFePO4/C正极材料。在0.1 mA/cm2电流密度下,PAM软模板法合成的LiFePO4/C材料的放电比容量可达120 mAh/g,且可逆性增强。材料的振实密度达到1.19 g/cm3。透射电镜和原子力显微镜图像研究表明:合成的活性材料和所掺杂的碳具有纳米共生结构,且颗粒具有较大的电化学活性比表面,颗粒间无团聚现象。采用X射线衍射实验,对PAM软模板剂在合成过程中的改性作用进行了研究。

微波-高分子网络法制备可充锂离子电池正极材料LiM_xMn_2O_4(M=La,Nd,Y)

微波 高分子网络技术 (m p)作为一种新方法合成可充锂离子电池负极材料的同时 ,也被用于制备良好结晶的LiMxMn2 O4(M =La ,Nd ,Y)。XRD测试结果表明 ,用此法可合成尖晶石LiMn2 O4及掺杂LiMn2 O4。通过电化学测试证明 ,所合成样品的容量高 ,循环效率高。循环伏安及计时电量数据表明Li+在LiMxMn2 O4中嵌入 /脱嵌更容易。最后通过磁性测试对Li+在LiMxMn2 O4中的扩散行为作了说明。

PVDF为基的聚合物固态电解质离子导电膜的结构与性能研究

制备了聚偏氟乙烯 (PVDF) 锂盐 增塑剂聚合物固态电解质 ,并测定了该类电解质的电导率 ,结果表明 :以聚偏氟乙烯为基的凝胶电解质的室温电导率超过了 10 -3 S·cm-1,电导率与温度的关系服从VTF方程。并对该电解质进行了红外、扫描电镜、X衍射分析 ,发现了一个新相 ,并证实了在聚偏氟乙烯、锂盐、增塑剂三者之间共存的相互作用规律。

钽离子掺杂对LiFePO_4/C物理和电化学性能的影响

采用PAM(聚丙烯酰胺)模板-溶胶凝胶法在惰性气氛下合成钽掺杂的LiFePO4/C复合正极材料,考察了钽对目标化合物的物理和电化学性能的影响。研究结果表明,0.33C的电流下充放电时,掺杂前后第2个循环的放电容量分别为138.6mAh·g-1和155.5mAh·g-1,循环20次后容量为141mAh·g-1和156mAh·g-1。电化学交流阻抗表明,掺杂后的材料阻抗Rct从180Ω减小到120Ω。振实密度比掺杂前提高0.312g·cm-3。

镁离子掺杂对LiFePO_4/C电化学性能和结构的影响

以乳酸镁做为Mg^(2+)的掺杂源和部分的碳源,在惰性氛围下用模板-固相合成法合成了掺Mg^(2+)的LiFePO_4/C复合正极材料,考察了Mg^(2+)对于目标化合物电化学和物理性能的影响.研究结果表明,在C/3倍率下材料掺杂前后第二个循环的放电容量分别为140.5和159.9mAh/g,循环20次后容量为140.4和162.1mAh/g.电化学交流阻抗表明,掺杂后的材料阻抗R_(ct)从180Ω减小到120Ω.掺杂后振实密度比掺杂前提高了0.229g·cm^(-3).

修饰石墨用作锂离子电池负极材料的研究

来用将高分子聚合物（例如酚醛树脂）包覆于石墨表面形成高分子碳化膜的方法，对石墨进行表面修饰处理，大大改善了石墨用作锂离子电池负极的性能。通过电化学测试发现，修饰石墨首次充放电效率达到９４．９ ％，比容量为３０６．１ｍＡｈ／ｇ，并且经过 １００次循环后，比容量衰减率仅为 ８．２％。通过 ＳＥＭ观察和ＸＲＤ衍射分析发现，石墨颗粒表面修饰对颗粒细化，提高锂离子嵌入活性点，防止溶剂分子共嵌入均有增强作用。

稀土掺杂锂锰氧化物LiMn_(2-x)Nd_xO4_(X=0.005～0.1)的结构和电性能研究

采用微波与传统加热相结合的方法首次合成了稀土掺杂基锂锰氧化物LiMn2-xNdxO4(z=0.005～0.1)材料,电化学性能测试结果表明材料在掺杂量为x=0.01时表现出最大放电比容量,同时具有很好的循环稳定性,经过100次循环其容量衰减仅为14.9％;XRD测试结果表明在LiMn2O4尖晶石晶格中掺入合适量的Nd对稳定尖晶石骨架结构起重要作用;FTIR分析技术揭示了容量少量衰减的原因.

软模板剂对LiFePO_4/C正极材料性能的影响

采用软模板-固相合成法合成橄榄石型LiFePO4/C正极材料。通过XRD、SEM以及交流阻抗等对材料的晶体结构和电化学性能进行研究,并研究了葡萄糖、丙烯酰胺和乳酸亚铁作为软模板剂对材料性能的影响。结果表明:以葡萄糖为软模板剂合成的LiFePO4/C材料的首次放电比容量高达140.2 mAh/g,循环20次后,放电容量无明显的衰减现象。

亚微米级球形α-Ni(OH)_2的制备、结构及性能

采用均匀络合共沉淀法，用 Ａｌ部分替代Ｎｉ，选择合适的成球剂，合成分子式为Ｎｉ０．８Ａｌ０．２（ＯＨ）２·（ｎ－ｘ）Ｈ２Ｏ·ｘＮＨ３的亚微米级球形α－Ｎｉ（ＯＨ）２。并采用Ｘ射线衍射（ＸＲＤ）、差热技术、扫描电镜和傅立叶变换红外（ＦＴＩＲ），对其结构以及相组成进行研究。电化学测试表明：制得的亚微米级球形α－Ｎｉ（ＯＨ）２与普通的α－Ｎｉ（ＯＨ）２和球形β－Ｎｉ（ＯＨ）２相比。具有电化学比容量高、活性物质利用率高和循环可逆性好等优点。

质子交换膜燃料电池(PEMFC)新型纳米稀土催化剂的制备与性质

采用超声共沉淀法制备了多孔状稀土合金氧化物前驱体,将其与CaH2/H2进行低温还原扩散反应得到合金粉样品,并采用TEM、XRD、电化学工作站测定了样品的粒径、晶相变化及其电催化性能,探讨了稀土合金催化剂的微观形貌、晶相结构和电催化性能之间的关系。TEM、XRD测试结果表明样品粒径均匀,颗粒大小约20nm。在此合金粉上化学修饰Pt后用作质子交换膜燃料电池的阳极催化剂,组装成单电池进行电催化性能评价,测试结果表明具有良好的氢传质动力,提高PMEFC在室温下操作时的功率输出。

MH/Ni电池正负极材料研究进展(I)——正极材料

MH/Ni电池是一种正在发展中的新型高容量绿色二次电池 .电池采用正极限容设计 ,负极过量 ,因此电池的容量主要由正极来决定 .本文评述了目前 MH/Ni电池中所用镍电极材料的分类、晶体结构、制备方法以及国内外的研究现状 .

新型聚合物固体电解质的红外光谱研究

采用微波热交联技术制备出了多孔状的聚偏氟乙烯 /聚甲基丙烯酸甲酯 (PVDF PMMA)共混的聚合物固体电解质薄膜材料 ,电性能测试表明该固体电解质薄膜在室温下的电导率可达到 2 0 5× 10 - 3S·cm- 1 ,并具有良好的机械性能。用红外光谱对该膜进行了分析 ,结果表明在聚合物固态电解质中的PVDF ,PMMA ,LiClO4 和γ 丁内指 (BL)之间并不是简单的混合 ,而是存在着某种相互作用 ,并且这种作用只有在生成聚合物固态电解质时 ,才明显地得到了加强。

微波合成掺杂LiM_xMn_2O_4(M=La,Nd,Y)的电化学性能

以 L i2 CO3、Mn( NO3) 2 和 M( NO3) 3( M=L a,Nd,Y)为原材料 ,用溶胶 -凝胶方法和微波加热技术合成了纳米级尖晶石 L i Mx Mn2 O4 ( M=L a,Nd,Y)材料 ,XRD实验表明 ,微波合成的材料相纯度较高 ,充放电实验表明 ,在 L i Mn2 O4 中掺杂摩尔比为 0 .0 0 6的 L a、Nd和 Y可以提高其电化学比容量和充放电循环性能 .

掺钴LiMn_2O_4材料的微波模板法合成

利用微波模板法制备了尖晶石型LiMn2-xCoxO4(x=0、0 1、0 2和0 4)锂离子电池正极材料。利用XRD和SEM等方法对样品进行了表征,结果表明:掺杂后的材料仍是尖晶石相,掺杂Co可提高材料的尖晶石结构稳定性。电化学测试结果显示:与纯的LiMn2O4材料相比,掺杂后的材料循环性能得到提高。x=0 2为最佳值,其初始容量为112mAh/g,40次循环后,容量衰减率为9%。

合成条件对LiNi_(0.5)Co_(0.5)O_2结构和性能的影响

以聚丙烯酰胺（PAM）为模板剂，用微波加热法合成了锂离子电池层状正极材料LiNi0．5Co0．5O2。通过SEM、激光粒度分析和XRD等技术，研究了PAM和微波处理对材料的形貌、粒度和晶相结构的影响。结果表明：PAM可以有效地控制材料的形貌及粒度。充放电测试表明：在3．0-4．3V电压范围内，充放电倍率为0．2C，PAM用量为原材料总质量的2％时，材料的放电比容量达154mAh/g；除首次循环外，前10次循环的充放电效率平均在98．5％以上。

以荷叶制备多级孔碳硫复合正极材料及性能研究

以荷叶为原料,采用多阶炭化的方法,得到高比表面积(572.1 m^2/g)和存在大量多级孔尤其微孔(平均孔径3.31 nm)结构居多的炭骨架,继而用高能球磨法及熔融法与单质硫进行复合制备出不同含硫量(48wt%,62wt%,71wt%)碳/硫复合材料。通过XRD、FESEM、EDS和TG对材料结构和形貌进行表征,结果表明硫被均匀固定在多孔碳材料的类石墨烯层状结构和类微米棒结构中。充放电测试表明,62wt%含硫量的复合正极材料性能表现最佳,在0.1C,1.2~2.8 V范围内充放电,首次放电比容量达1246 m Ah/g,100次循环后依旧保持在600 m Ah/g,制备出的复合正极材料对多硫化物的"穿梭效应"起到了抑制作用。

微波热处理对La-Ni-Pt纳米合金催化剂性质的影响

采用改进的多元醇还原法以乙二醇为反应介质、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为保护剂、水合肼为还原剂,制备出了AB5型La-Ni-Pt纳米合金催化剂。同时采用了液相微波高温高压热处理对样品进行合金化处理。并采用XRD、TEM、SEM研究了其对样品的晶相结构和微观形貌的影响。测量结果表明,与传统的高温固相热处理相比,液相微波热处理能在较低的温度400-600℃和较短的时间120s使样品合金化,同时并没有引起样品的晶粒和颗粒的明显长大。将微波热处理过的样品和未经微波热处理过的样品作为PEMFC阳极催化材料,进行电池性能比较,测试结果表明了经过微波热处理的样品其电催化性能得到较大的提高。