水系锂离子电池负极材料LiTi_2(PO_4)_3/C的合成与电化学性能

采用Pechini法合成了纳米LiTi2(PO4)3,以聚乙烯醇(PVA)为碳源,探讨了不同碳源分散方式下制备的碳包覆LiTi2(PO4)3电极电化学性能的影响因素.结果表明,纳米LiTi2(PO4)3的电化学性能主要取决于本身晶相的纯度和结晶度,其次为LiTi2(PO4)3颗粒表面碳包覆层的均匀程度.采用旋转蒸发的碳源分散方式制得的纳米LiTi2(PO4)3晶相纯度高,结晶度好,LiTi2(PO4)3颗粒表面碳包覆层均匀,电化学性能最优.4C倍率下首次放电容量达到123mA·h/g,充放电循环200次容量保持率在85%以上.

钒酸盐材料用于水系锂离子电池负极的研究

负极材料是目前制约水系锂离子电池的关键因素。钒酸盐材料因为较高的比容量和合适的脱嵌锂电位被广泛用于水系锂离子电池的负极。结合研究结果,对钒酸盐材料在水系锂离子电池领域的研究现状进行了综述,重点对相关材料的晶体结构、电化学性能和容量衰减机制进行了分析,提出了进一步改善水系锂离子电池电化学性能的措施。

微/纳多级结构LiMn_2O_4微米球在水系锂离子电池中的应用

通过750℃煅烧由共沉淀法制得的碳酸盐前驱物，制备出由粒径为30-40nm的纳米粒子组装的直径为600-900nm的微／纳多级结构LiMn2O4微米球。将这种LiMn2O4多孔微米球作为水系锂离子电池电极材料，在2MLi2S04水溶液中具有优良的倍率性能，在1Ag^-1，1.5Ag^-1,，2Ag^-1,和2．5Ag^-1,的电流密度下，其放电容量均在110mAhg。左右，当电流密度增至5Ag^-1,其放电容量还能保持在71mAhg^-1,。

水系锂离子电池正极材料的制备及电性能

采用化学共沉淀法和高温固相反应法制备了锂离子电池梯度正极材料LiNi1癬2x CoxMnxO2。通过X射线衍射(XRD)、热重-差热分析(TG-DTA)、充放电测试对材料的微观结构及在水系电解液中的电化学性能进行了研究。结果表明:在pH值为11±0.05,NH3/M为2.25,反应温度为50℃,反应时间为12h的工艺条件下共沉淀合成的正极材料具有良好的α-NaFeO2层状结构。以Zn片为负极,800℃煅烧15h制备的正极材料为正极,pH值为9的LiNO3溶液为电解液组合成水系锂离子电池模拟体系,电流密度为5C时的循环性能相对较好。其首次充电比容量为288.9 mAh/g,放电效率为76.7%,20次循环后的充电比容量为26.3mAh/g,放电效率为97.3%,其容量保持率为9%。

片状LiV3O8软模板辅助溶胶-凝胶法制备及其在水系锂离子电池中的性能研究

负极材料是目前制约水溶液锂离子电池的关键.采用十二烷基苯磺酸钠软模板辅助的溶胶凝胶法制备了片状LiV3O8材料.XRD和SEM测试表明,目标材料为纯相的片状结构LiV3O8,属单斜晶系,P21/m点群.组装LiMn2O4//Li2SO4//LiV3O8水溶液锂离子电池,测试发现片状LiV3O8具有较高的倍率性能和较好的循环寿命.在0.1C下,LiV3O8的放电比容量为154 mAh·g-1.在1C、5C和10C时,放电容量分别为134 mAh·g-1、78 mAh·g-1和54 mAh·g-1.1C前170周循环的容量保持率约60%.

溶胶-凝胶法合成Li(1-x)NaxMn2O4及其作为水系锂离子电池正极材料的电化学性能

用溶胶凝胶法合成了Na+离子掺杂的Li_(1-x)Na_xMn_2O_4(x=0,0.01,0.03,0.05)。X射线衍射图表明Na+取代Li+进入Li_(1-x)Na_xMn_2O_4晶格中,扫描电镜图看出产物是粒径为100~300 nm的颗粒。恒流充放电测试结果表明,Li_(0.97)Na_(0.03)Mn_2O_4在2C倍率下循环100圈后放电容量保持率比未掺杂的LiMn_2O_4从51.2%提升到84.1%。循环伏安测试表明Na+离子掺杂降低了材料极化且增大了锂离子扩散系数。10C倍率下Li0.97Na0.03Mn2O4仍有79.0 m Ah·g-1的放电容量,高于未掺杂样品的52.1 m Ah·g^(-1)。Na+离子掺杂可以稳定材料结构并提高锂离子扩散系数,从而提高LiMn_2O_4的电化学性能,是一种可行的改性方法。

水系锂离子电池负极材料LiTi_(2)(PO_(4))_(3)的研究进展

锂离子电池作为一种绿色可充电电池,具有较高的能量密度及功率密度,但市售锂离子电池主要以有机物为电解液,当电池过充或短路时存在一定的燃烧及爆炸风险。为应对此问题,水系锂离子电池逐渐走进人们的视野,它具有清洁环保、安全性能高等优点,其工作电压为1.5~2.0V,主要应用于储能领域。考虑到水系电池的析氢析氧反应,常规负极材料无法应用于水系锂离子电池,因此水系锂离子电池的研发关键在于负极材料的选取。LiTi_(2)(PO_(4))_(3)具有开放的三维通道以及合适的嵌锂电位,可以作为水系锂离子电池的负极材料。LiTi_(2)(PO_(4))_(3)的合成方法主要有高温固相法、溶胶–凝胶法和水热法等。为进一步提高LiTi_(2)(PO_(4))_(3)的电化学性能,可以采用颗粒纳米化、形貌控制、元素掺杂及碳包覆等方式进行改性。本文从合成方法及改性手段的角度,对近年来国内外水系锂离子电池负极材料LiTi_(2)(PO_(4))_(3)的研究进行综述,并对LiTi_(2)(PO_(4))_(3)负极材料的发展前景做出展望。

纳米锰酸锂的制备及在水系锂离子电池中的电化学性能研究

通过球磨结合高温固相法成功制备了锰酸锂纳米粉体。X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)测试表明,尖晶石结构的锰酸锂纳米颗粒大小为50~100nm,粒径分布均匀。制备的纳米锰酸锂作为水系锂离子电池正极材料时呈现出了优异的电化学性能。在0.1C电流密度下的首周可逆放电比容量可以达到122.5m Ah g^(-1),首周库伦效率可达90.4%。1.0C充放电循环测试100周后,纳米锰酸锂材料的放电容量仍然维持在93.1m Ah g^(-1)。

水系锂离子电池正极材料的研究现状及进展

水系锂离子电池有价格低廉、无毒无害、安全性能高、离子电导率高等优势,是更具前景的储能器件.正极材料的选择对水系锂离子电池循环性能的提高起到至关重要的作用.不同的制备和修饰方法也对正极材料以及电池性能有很大影响.合成成本低、无污染、稳定性好、放电电压高的正极材料对水系锂离子电池来说是必要的.总结了近年来水系锂离子电池正极材料的研究进展,发现了它存在的问题以及改善的方法,并对其未来发展提出了展望.

Al掺杂锰酸锂材料在水系锂离子电池中的循环稳定性

水系锂离子电池具有优良的安全性能和高离子导电性等优点,得到了广泛研究。LiMn_(2)O_(4)材料在水系锂离子电池中较差的循环稳定性使其应用受到限制。为了改善这一缺陷,以乙炔黑为模板,采用简单的高温固相法合成了Al掺杂的LiMn_(2)O_(4)材料(LiMn_(1.9)Al_(0.1)O_(4)),并应用于水系锂离子全电池中。实验结果表明,在0.1 A/g的电流密度下,LiMn2O4材料放电比容量高达125.5 mA·h/g,略高于LiMn_(1.9)Al_(0.1)O_(4)材料的比容量(121.6 mA·h/g)。在0.1 A/g电流密度下,经200次循环LiMn_(1.9)Al_(0.1)O_(4)材料的容量保持率(90%)高于LiMn_(2)O_(4)材料(78%)。将电流密度提升到1 A/g经500次循环后LiMn_(1.9)Al_(0.1)O_(4)和LiMn_(2)O_(4)材料的容量保持率分别为88%和57%。上述结果表明Al掺杂的锰酸锂材料在水系锂离子电池中的循环稳定性以及倍率性能均有明显提高,说明Al的掺杂能显著提升锰酸锂正极材料的结构稳定性,并且能够缓解Mn的溶解和抑制Jahn-Teller效应,改善循环性能。

水系锂离子电池负极聚硫代苯醌的合成与电化学性能

通过硫化聚合的方法,以四氯苯醌(TCQ)为单体合成了聚硫代苯醌(PBQS)材料。本文改变S的加入量,探讨了不同摩尔比的S和Na_2S对PBQS电极电化学性能的影响。当S和Na_2S摩尔比为0.4时,形成两个氯原子被硫取代的PBQS-0.4稳定结构。PBQS-0.4电极放电比容量达到140 m Ah?g^(-1)以上,显现出良好的循环稳定性和优异的倍率性能。而当S和Na_2S摩尔比降至0.25时,氯取代不完全、聚合程度不高;S和Na_2S摩尔比增至0.7:1时,聚合物中可能形成了不稳定的累积S―S键;上述两方面都导致电极性能明显下降。

水系锂离子电池的装配工艺对电化学性能的影响研究

水系锂离子电池具有能量密度高、无毒、安全性高、成本低等优点,在智能电网等储能电池方面具有很好的应用前景。本文以制备的锰酸锂材料为正极,设计组装水系锂离子电池,详细探讨了不同集流体、不同充放电截止电压等装配工艺对电化学性能的影响。结果表明,不锈钢网SS304更适合作为水系锂离子电池的集流体,在1.50~2.15V电压范围内展现出了优异的电化学性能。

PPy包覆LiMn2O4作为水系锂离子电池中的正极材料

为了提高水系锂离子电池的电化学性能,以MnCO3和Li2CO3为原料,采用固相法合成了LiMn2O4材料,并通过化学氧化法在LiMn2O4材料表面包覆聚吡咯(PPy),作为水系锂离子电池的正极材料,并与作负极的活性炭组装成扣式电池,测定其电化学性能。结果表明PPy包覆之后,LiMn2O4的比容量从52.97mAh/g提高到了75.01mAh/g,首次充放电效率从87%提高到90%;LiMn2O4循环1000次之后,比容量衰减为86%,经过包覆之后,在1000次循环之后比容量还可以保持在91%以上。PPy包覆LiMn2O4不但提高了水系锂离子电池的比容量和首次充放电效率,而且提高了循环性能。

非化学计量Ni掺杂的LiNixV3O8水系锂离子电池负极材料研究

采用溶胶-凝胶法制备出非化学计量镍(Ni)掺杂的钒酸镍锂(LiNixV3O8)材料,并组装成扣式钒酸镍锂/锰酸锂(LiNixV3O8/LiMn2O4)电池。对制成的材料进行X射线衍射(XRD)分析表明,在Ni掺杂量低于5%(摩尔百分数)条件下,材料主相为层状结构钒酸锂(LiV3O8);超过5%,材料会形成钒酸亚镍(NiV3O8)相。场发射扫描电子显微镜(FESEM)分析可知,材料为长度700~800nm,宽度400~500nm的薄片状颗粒。从循环伏安谱图中可见两对准可逆的氧化还原峰,分别对应电池充电和放电曲线上的两个充放电平台。适量的Ni掺杂可提高LiNixV3O8/LiMn2O4电池的比容量和循环性能,减缓循环过程的阻抗增长。在Ni掺杂量5%条件下电池性能最佳,其首次放电比容量为93.1mAh/g,50次循环后比容量仍保持70.2mAh/g。

水系锂离子电池体系及电极材料的研究进展

与传统锂离子电池相比,水系锂离子电池具有安全性好、电导率高、装配简易和成本低等优点。本文综述了近年来在该领域研究的电池体系,并从正负极材料、电解液及衰减机理等方面介绍了水系锂离子电池的研究进展,对目前存在的主要问题及发展前景进行了分析展望。

非化学计量掺杂的LiNa_xV_3O_8水系锂离子电池负极材料

采用溶胶-凝胶法制备出非化学计量Na+掺杂的Li NaxV3O8材料。XRD分析表明,材料主相为Li V3O8层状结构;非化学计量的Na+掺杂可有效增大Li V3O8层状结构的层间距d,从而降低Li+在材料内部的扩散阻力。SEM图像显示材料形貌均匀,呈厚度约100 nm的薄片状,有效减小了Li+在材料内的扩散路径。充放电测试表明掺杂量为5%的材料表现出最佳的充放电可逆性,其最大放电比容量经过活化后可达117.6 m Ah/g,经50次循环后的放电比容量仍有67.6 m Ah/g。

纤维状全固态水系锂离子电池设计及电化学性能

可穿戴电子设备的发展迫切需要高性能储能装置,然而,如何实现高性能储能材料的高柔韧性问题仍未得到解决。研究了一种基于碳纳米管纱线和PVA-LiNO3凝胶聚合物电解液的纤维状全固态水系锂离子电池,电池两极材料为通过空气煅烧和“Biscrolling”方法制备的钒酸锂改性碳纳米管(LVO,负极)和锰酸锂改性碳纳米管(LMO,正极)。研究表明:碳纳米管优异的导电性能改善了电池的电化学性能,且利用聚吡咯(PPy)包覆LVO能明显提高电池的循环稳定性,在100次循环中,电池的库伦效率在90%以上,比未经PPy包覆的LVO提高了5.5%~9.9%。本实验设计的全固态水系锂离子电池稳定性好、效率高,为未来智能可穿戴电子设备储能装置提供了设计参考。

水系锂离子电池的研究进展

采用水电解质溶液的锂离子电池(简称水系锂离子电池)虽然能量密度较低,但可解决采用有毒、易燃有机溶剂电解液锂离子电池所涉及的安全性和高成本问题,同时有望克服现有水系可充电电池(如铅酸和镍氢电池)寿命短的瓶颈,作为智能电网用的储能电池具有很好的应用前景.本文综述了近年来水系锂离子电池在新型电池体系及相关电极材料的一些研究进展,对该领域所面临的挑战做了简单的讨论,并提出一些建设性的观点及可能的解决方案.此外,还对近两年发展起来的以金属锂为负极的水系电池体系(双液体系)做简单总结.

水系锌锂离子液流电池正极材料研究

近年来,水系锂离子电池具有功率高、环境污染小等优点而受到广泛关注。文章采用在碱性体系中稳定性较好的Li Fe PO4作为正极材料,石墨板为负极,组装锌锂离子电池;通过SEM分析、XRD分析、循环伏安测试、线性扫描伏安测试等手段研究了锂的嵌入脱出以及锌的沉积溶解反应的反应活性及正极材料的稳定性。

水系可充电锂离子电池面临的挑战及解决方法

锂离子电池具有能量密度高,自放电率低和轻便易携带等优点,在电池市场中不可或缺,在各个领域应用广泛。而日益严重的生态问题使人们对电池的安全性,环保性有更高的要求。水系可充电锂离子电池电解液为水溶液,不仅安全环保,而且离子电导率高,对组装工艺要求低,因此受到研究者的青睐。介绍了水系锂离子电池在发展过程中遇到的主要挑战,归纳了提升电极材料和电解质电化学性能的常用方案,并对水系锂离子电池的发展进行展望。