新型钠离子电池正极材料Na(Ni_(0.5)Mn_(0.5))O_2的制备和电化学性能

以C H 3C O O N a,N i（ C H 3C O O ）2 ,4 H 20 和M n （ C H 3C O O ）2 ,4 H 20 为原料,经过溶解、干燥和焙烧,得到产物N a （ N i0.5M n 0.5） 0 4 . 利用X R D ,S E M 对材料进行了结构和形貌的分析,结果显示产物含有少量的N iO 相,呈片状形貌,颗粒小于5μm ,有一定程度的团聚. 对材料进行了不同倍率的充放电性能测试,产物展示了较好的电化学性能,0. 1 ,0 . 2 , 0 . 5 ,1 和5 倍率时的放电容量分别为1 24,1 21,1 1 6 .7 ,110. 1 和7 3 .8 m A . h /g .产物在2. 0 - 4. 0 V 电压区间充放电循环3 0 次后,室温和55 t 下的容量保持率分别为94. 8 % 和91. 1% ,显示具有较好的髙温性能,可以作为钠离子电池正极材料.

Mn掺杂的Na_xCoO_2多晶制备与电输运性质研究

采用固相反应法制备了沿(00l)面高度择优取向的γ相NaxCoO2(x=0.5+δ,0.7)和Na0.5+δCo0.95Mn0.05O2系列多晶,且微量Mn掺杂阻碍了晶粒的长大。77～300K电阻率-温度曲线表明,NaxCoO2为金属的电输运行为,在相同烧结工艺下,Mn掺杂导致Na0.5+δCo0.95Mn0.05O2电阻率有很大提高且为绝缘体行为,但经920℃/10h进一步烧结后,转变为电阻率大大降低的金属行为。分析认为,Mn4+的3d轨道交叠能带e′g+a1g的电子数比Co3.5+少,使得载流子数量降低;并且Mn4+的t2g轨道的电子最高占据能级比Co3.5+低,使电子在Mn4+和Co3+/Co4+之间跃迁时存在能隙,从而电子跃迁几率降低,载流子局域化。晶界增多导致的晶界散射,也增加了电阻率。

共沉淀法制备微纳结构LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4材料性能研究

以Na_2CO_3、NaHCO_3为沉淀剂,采用共沉淀法制备镍锰碳酸盐前驱体,结合固相法合成高电压尖晶石LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4正极材料。利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和傅里叶转换红外线光谱(FTIR)等对前驱体和LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4材料的结构、形貌及组成进行表征。研究表明共沉淀法可制备比例精确和元素分布均匀的Ni_(0.25)Mn_(0.75)CO_3前驱体,以Na2CO_3为沉淀剂制备的前驱体微球更加完整,有利于保证烧结过程中材料的结构稳定,经高温处理后所得的尖晶石LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4正极材料是具有微纳结构的多孔材料,基元颗粒和二次颗粒尺寸分别为800 nm和4μm左右,这种结构有利于改善材料的高倍率性能。电化学测试结果表明,以Na2CO_3为沉淀剂制备的尖晶石LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4正极材料以0.2 C充放电,初始放电比容量达到118.5 m Ah/g,100次循环后容量保持率为95.62%,20 C下仍能保持初始放电容量的50.7%。

钙钛矿吸附剂用于制备高温富O_2-CO_2混合气体的性能研究

采用固相反应法制备钙钛矿型吸附剂Ba0.95Ca0.05Co0.5Fe0.5O3-δ(BCCF)和Sr0.95Ca0.05Co0.8Fe0.2O3-δ(SCCF)。XRD结果显示两种物质均形成了纯的钙钛矿结构。利用TGA实验研究了吸附剂的理论氧吸附容量,氧吸附/脱附转化率及循环稳定性。结果显示,由于785℃时,吸附剂SCCF发生了氧空位的无序-有序的相转变,SCCF比BCCF具有更高的理论氧吸附容量。在700～900℃范围内,吸附剂的氧吸附/脱附转化率随着温度的升高而增大,但脱附过程都没有进行完全,吸附剂BCCF、SCCF的脱附转化率只达到了59.44%、38.36%。在测试温度范围内,BCCF和SCCF的最佳氧脱附温度是850℃和900℃,最佳的氧吸附温度应分别大于850℃和800℃。多次吸附/脱附循环试验显示BCCF吸附剂具有很高的活性和循环稳定性,而SCCF经过3次循环后,其转化率明显降低。

P2型层状钠离子电池正极材料的研究

采用溶胶-凝胶法合成前驱体,再结合高温固相法得到P2型层状结构钠离子电池正极材料Na0.5Ni0.25Mn0.75O2,并研究该材料的最佳制备条件。研究结果表明,在空气气氛下900℃煅烧16 h制备的材料具有最佳的性能。电镜结果显示结构呈现P2型层状结构、形貌呈现为片状,粒径大小均匀。电化学性能显示,1.5~4.2 V电压范围内,在0.1 C电流下,首次放电比容量达到205 mAh/g,首次充放电效率达99.86%,且循环性能良好,循环60次后容量达到130 mAh/g,充放电效率为100%,容量保持率约为65%。