一步固相法合成Li_(1.2)Ni_(0.13)Co_(0.13)Mn_(0.54)O_2正极材料的工艺优化

以球形前驱体Ni0.13Co0.13Mn0.54(OH)0.8以及Li2CO3为原料,用正交实验方法优化一步固相法制备Li1.2Ni0.133Co0.133Mn0.534O2正极材料的合成工艺,考察焙烧温度、焙烧时间以及锂盐过量分数等因素对材料电化学性能的影响,得到最佳工艺组合:焙烧温度850℃;焙烧时间18 h;锂盐过量分数2%。按最佳工艺合成的样品0.2 C、1 C首次放电容量分别为262.6 mAh/g和234.6mAh/g,且表现出良好的循环稳定性。

一步固相法合成锂离子电池高镍层状正极材料

高镍层状正极材料因其比容量高进而满足电动汽车的续航要求,是锂离子电池中占主导地位的正极材料之一。通常,商业化的高镍层状氧化物是由共沉淀前驱体合成的,而在共沉淀过程中需要对温度、pH、搅拌速率等条件的精确控制,以确保镍、钴和锰等阳离子的原子级混合。本文采用了简单的一步固相法成功合成了超高镍含量的层状氧化物材料。通过使用与目标产物具有相似层状结构的前驱体氢氧化镍,成功合成了LiNiO_(2)和LiNi_(x)Co_(y)O_(2)(x=0.85,0.9,0.95;x+y=1),其电化学性能可与共沉淀前驱体制备的高镍材料相媲美。通过XRD和XPS测试证实了Co掺杂到LiNiO_(2)中,并抑制了高镍氧化物中的锂镍混排。掺杂剂Co在提高高镍材料的放电容量、倍率性能和循环性能方面具有明显的优势。一步固相法为未来制备下一代高性能超高镍锂离子正极材料提供了一种简单有效制备方法。

一步固相法批量制备LiFePO_4/C的研究

以磷酸铁为铁源,氢氧化锂为锂源,可溶性淀粉为还原剂和碳源,先通过球磨混料与喷雾干燥获得成分均匀的前驱体,再采用一步固相法,在氮气保护推板窑中合成了LiFePO4/C正极材料,进行了日产100kg级的批量制备研究。结果表明合成的LiFePO4/C材料的碳含量为3.2%～3.4%(质量分数),材料粒度D50为2.1μm,颗粒结晶完整、尺寸均匀,具有单一的橄榄石型晶体结构。电化学测试表明,三步升温方法合成的LiFePO4/C正极材料具有较高的比容量,在0.1、1、5C,充放电倍率下首次放电比容量分别为157、127、97mAh/g。100次循环后,1C和5C放电比容量分别为126mAh/g和94mAh/g,表现出良好的高倍率循环性能。

一步固相法合成四钛酸钾片晶的研究

采用一步固相法制得四钛酸钾片晶(K_2Ti_4O_9,KTO)。通过加镁诱导以及熔盐量的调控促使KTO朝二维方向生长,实现对片晶形貌的控制。用X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)、热重分析仪(TG-DSC)以及粒度仪研究了诱导剂和KCl的量对KTO晶相结构、形貌演变和粒径大小的影响,并对其反应机理进行了初步的探讨。结果表明:熔盐量会对产物的组成产生影响,当原料中加入质量分数50%的KCl后,产物组成为KTO;随着诱导剂镁源的加入,KTO的形貌由一维生长的晶须向二维方向的片晶转变,当Mg(OH)_2的添加量为4. 3 wt%,此时形貌为片状、分布均匀的KTO即可生成,粒径范围1-10μm,D_(50)为2. 7μm。

碳包埋固相法制备LiFePO_4及其电化学性能研究

用石墨粉包埋取代保护性气氛,一步固相法制备LiFePO4.采用XRD,FTIR,SEM和恒电流充放电等方法对材料结构、形貌和电化学性能进行了表征.利用循环伏安法研究了Li+在LiFePO4中的嵌/脱过程.结果表明,这种改进的固相法可以合成亚微米级纯相橄榄石结构LiFePO4,所得材料具有良好的倍率性能和循环稳定性,在0.1C和1C倍率首次放电比容量分别为148.3和131.9mAh.g-1,1C和5C倍率下循环50次容量保持率分别为96%和90%.由循环伏安法计算得到阳极峰和阴极峰处Li+的表观扩散系数分别为1.64×10-13和1.94×10-13cm2.s-1.

无水草酸辅助硝酸铁热分解制备高饱和磁化强度γ-Fe_(2)O_(3)纳米粒子

采用硝酸铁和无水草酸为原料,通过简便的一步固相法焙烧制备γ-Fe_(2)O_(3)纳米粒子。采用XRD、SEM-EDS、N_(2)-吸附/脱附和VSM等表征手段分析了样品的结构、形态和磁性能。研究表明,在Fe(NO_(3))_(3)·9H_(2)O中添加C_(2)H_(2)O_(4),可以制备出饱和磁化强度为76.3 emu/g的棒状γ-Fe_(2)O_(3)。

不同方法合成的LiVPO_4F/C的电化学性能(英文)

通过一步固相反应和两步固相反应分别合成LiVPO4F/C,采用XRD、SEM和电化学性能测试对LiVPO4F/C进行性能表征。XRD研究表明一步固相反应合成的LiVPO4F/C与两步固相反应合成的样品一样,均属于三斜晶系结构。SEM研究表明:一步固相反应合成的LiVPO4F/C颗粒比两步固相反应合成的样品颗粒小,一步固相反应合成的 LiVPO4F/C 样品电化学性能得到提高是由于草酸作为还原剂和碳源合成的样品颗粒变小。交流阻抗研究表明步固相反应合成的LiVPO4F/C样品电化学阻抗减小。

初始Li/(Mn+Ni)摩尔比对LiNi_(0.5)Mn_(0.5)O_2电化学性能的影响

以Li2CO3,MnCO3和Ni(OH)2为原料,采用一步固相反应制备锂离子电池层状结构正极材料LiNi0.5-Mn0.5O2,采用X射线衍射和扫描电镜对其结构和形貌进行表征,并研究配料时不同初始Li/(Mn+Ni)摩尔比(1.0,1.05,1.1,1.2,1.5)对LiNi0.5Mn0.5O2电化学性能的影响。X射线衍射结果表明,在600℃预烧12 h而后800℃烧结24 h的条件下各样品结晶完整,初始Li/(Mn+Ni)摩尔比为1.5时样品有未知相杂质生成。扫描电镜分析表明,随着初始Li/(Mn+Ni)摩尔比的增大,颗粒团聚加剧。电化学测试结果表明,随着初始Li/(Mn+Ni)摩尔比(≥1.05)的提高,初始容量有下降趋势。初始Li/(Mn+Ni)摩尔比为1.05和1.1时样品首次放电容量分别为167.0 mA.h/g和147.2 mA.h/g,循环20次后容量保持率分别为88.2%和97.8%。