异质双碳源对LiMn_(0.8)Fe_(0.2)PO_(4)复合材料电化学性能的影响

采用水基流变相辅助的固相法,以异质碳蔗糖和石墨为碳源,合成了LiMn_(0.8)Fe_(0.2)PO_(4)/C复合材料,研究了不同石墨加入方式对所制复合材料电化学性能的影响,并对所制备的LiMn_(0.8)Fe_(0.2)PO_(4)/C复合材料进行了X射线衍射(XRD)、N_(2)吸附-脱附测试、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)等表征。结果表明,不同石墨包覆工艺对材料结构和电化学性能具有显著影响。前驱体煅烧后再加入石墨获得的样品纯度高,形貌呈均一的椭圆形,在0.1C下的放电比容量为149 mAh·g^(-1),达到其理论比容量的87%;在5C下最大的放电比容量为133 mAh·g^(-1);在2C倍率下经过300次循环后比容量维持在127 mAh·g^(-1),衰减率仅为1.9%,表现出了优良的循环稳定性。

固态电解质Li_(1+x)Al_(x)Ti_(2-x)(PO_(4))_(3)中Li+的迁移特性

Li_(1+x)Al_(x)Ti_(2-x)(PO_(4))_(3)(LATP)是一种颇具前景的NASICON型锂离子固态电解质.本文通过第一性原理计算研究了不同Al掺杂浓度(x=0.00,0.16,0.33,0.50)对LATP的结构特性、电学特性以及Li^(+)迁移特性的影响.结果表明,Al能够稳定掺杂进入LiTi2(PO4)3(LTP)的晶体结构当中.当Al掺杂浓度x=0.16时,Li—O键的平均键长最长,成键强度最弱,而Ti—O键强度随Al掺杂浓度变化不大.Al掺杂浓度对LATP带隙的影响不大,但Al附近的O原子聚集了更多的负电荷,形成AlO6极化中心.Li^(+)不同的迁移方式(空位迁移、间隙位迁移和协同迁移)在Al掺杂浓度不同时展现出复杂的能垒变化,Li^(+)在空位迁移中迁移势垒随Al掺杂浓度的增大而升高,而在间隙位迁移中Li^(+)的迁移势垒变化相反,由于协同迁移中涉及空位和间隙位两种位点,Li^(+)的迁移势垒表现为随Al掺杂浓度的升高先降低后升高的复杂变化.当x=0.50时,LATP具有最低的Li^(+)迁移势垒0.342 eV,这个势垒值是间隙位迁移的结果.因此,通过改变Al掺杂浓度,可改变间隙Li^(+)浓度及迁移通道结构,进而调节Li^(+)的迁移性能,提高LATP中的Li^(+)导电性能.

液-固相法合成LiMn_(0.6)Fe_(0.4)PO_(4)的性能

磷酸锰锂(LiMnPO_(4))材料的电导率低且充放电过程易发生Jahn-Teller效应,导致电化学性能不理想。通过液-固相法合成磷酸锰铁锂(LiMn_(0.6)Fe_(0.4)PO_(4))正极材料,并对晶体结构、放电曲线特性、循环性能等进行分析。Fe均匀地掺入Mn位形成固溶体,样品的常温电化学性能得到改善。在2.0~4.3 V循环,0.1 C倍率下的放电比容量为156.5 mAh/g;以1.0 C倍率循环2000次,容量保持率超过80%。容量衰减主要源于循环过程中正极材料颗粒产生裂纹及颗粒粉化。

锂离子电池正极材料(Li)VOPO_4的研究进展

锂离子电池正极材料(Li)VOPO4的理论比容量高,放电电压不低于3.7 V。介绍了(Li)VOPO4的晶体结构、制备方法及其初始可逆容量、循环稳定性等电化学性能,并讨论了(Li)VOPO4正极材料研究的重要性。

干法制备LiFePO_(4)厚电极的电化学性能

为实现更高的能量密度,探究利用干法工艺制备厚电极的电化学性能。通过构建点-线-面三维导电网络,采用干法电极制备工艺,制备138μm、217μm和303μm厚(面密度分别为26.7 mg/cm^(2)、35.0 mg/cm^(2)和47.9 mg/cm^(2))的磷酸铁锂(LiFePO_(4))厚电极。以0.10 C在2.50~4.25 V充放电,电极的可逆比容量分别为157.5 mAh/g、158.7 mAh/g和153.2 mAh/g,接近30μm厚(面密度为1.0 mg/cm^(2))对比电池的158.1 mAh/g。在不同电流下进行50次循环,仅0.50 C和1.00 C倍率下循环的容量受厚度影响。以0.50 C循环时,循环曲线出现“跳水”现象,且发生时间随着厚度的增加而提前,主要是因为厚电极在较大电流下充电时,在负极表面沉积大量高比表面金属锂,导致电池内的电解液干涸。

PO_(4)^(3-)掺杂和AlF_(3)包覆协同增强Li_(1.2)Ni_(0.13)Co_(0.13)Mn_(0.54_O_(2))正极材料电化学性能

本研究采用PO_(4)^(3-)掺杂和AlF_(3)包覆的协同改性策略制备了P-LNCM@AlF_(3)正极材料(P=PO_(4)^(3-),LNCM=Li_(1.2)Ni_(0.13)Co_(0.13)Mn_(0.54_O_(2))),提高了LNCM的结构稳定性以及抑制了界面副反应。其中,大四面体的PO_(4)^(3-)聚阴离子掺杂在晶格中抑制了过渡金属离子的迁移,降低体积变化,从而稳定了晶体结构,而且PO_(4)^(3-)掺杂能够扩大锂层间距,促进Li^(+)的扩散,从而提升材料的倍率性能。此外,AlF_(3)包覆层能抑制材料与电解液的副反应从而提升界面稳定性。基于以上优势,P-LNCM@AlF_(3)正极表现出了优异的电化学性能。在1C电流密度下表现出了179.2 mAh·g^(-1)的放电比容量,循环200圈后仍有161.5 mAb·g^(-1)的放电比容量,容量保持率可达90.12%。即使在5C的高电流密度下仍可提供128.8 mAh·g^(-1)的放电比容量。

LiFePO_(4)锂离子电池关键材料的湿法回收

废旧磷酸铁锂(LiFePO_(4))锂离子电池经破碎分选后制得黑粉,对黑粉采取湿法回收及再生,其中,锂、铁、磷的浸出率(回收率)可达97%以上。对浸出液采取化学沉淀法除铜、铝,铁粉置换法除铜,可将铜质量分数降至0.0001%以下,采用硫酸铵化学沉淀,可将铝质量分数降至0.0006%,达成深度除杂效果。除杂后的精制溶液可合成电池级无水磷酸铁及碳酸锂,并通过高温固相法制备LiFePO_(4)正极材料。制备的扣式电池以0.1 C在2.00~3.75 V循环,充放电比容量分别为162.96 mAh/g、159.31 mAh/g,首次循环的库仑效率为97.76%。

添加剂PhIS对LiFePO_(4)锂离子电池性能的影响

为提高石墨/磷酸铁锂(LiFePO_(4))锂离子电池的性能,研究2-苯基-1H-咪唑-1-磺酸酯(PhIS)作为电解液添加剂对石墨/LiFePO_(4)软包装锂离子电池性能的影响。PhIS对LiFePO_(4)锂离子电池的高温存储、低温放电、不同温度循环及阻抗等均有改善效果。PhIS添加量为1.0%(质量分数)的电池以0.2 C充电、0.5 C放电,在-10℃低温下于2.00~3.65 V循环200次的容量保持率为88.1%;60℃高温存储60 d,直流阻抗(DCR)增长率与未添加PhIS的对照组相比降低13.0%。

Li_(5)FeO_(4)的制备及其在硅碳负极电池体系中补锂性能的研究

以Fe_(2)O_(3)和Li_(2)O为原料,采用高温固相法制备了Li_(5)FeO_(4)材料,并将该材料用作补锂添加剂在三元-硅碳电池体系中进行了补锂性能测试。测试结果表明,合成的Li_(5)FeO_(4)首次脱锂比容量为667.6 mAh/g,可逆比容量仅为1.3 mAh/g,是一种理想的补锂材料。在NCM正极-硅碳负极(750 mAh/g)的全电池体系中分别添加质量分数分别为5%和10%的Li_(5)FeO_(4)时,正极材料的可逆比容量分别为164.8和170.2 mAh/g,相比之下正极中不添加补锂剂时正极可逆比容量仅为142.5 mAh/g。此外,Li_(5)FeO_(4)的加入还可以有效提升电池的循环性能,添加10%Li_(5)FeO_(4)的全电池在300次循环后电池的容量保持率为84.6%,较之未添加补锂剂的电池提升8.3%。

Magnéli相亚氧化钛陶瓷的制备及其应用研究进展

Magnéli相亚氧化钛是一系列非化学计量比氧化钛的统称,主要包括Ti_(4)O_(7)、Ti_(5)O_(9)、Ti_(6)O_(11)和Ti_(8)O_(15)等相,其中以Ti_(4)O_(7)的导电性最好,其理论电导率可达1500 S·cm^(-1),约为石墨的二倍。此外,Magnéli相亚氧化钛在强酸、强碱环境中均表现出极强的耐蚀性能,并且能够在水溶液中保持3.0 V以上的稳定电位窗口。Magnéli相亚氧化钛优异的性能使其在化学电源如铅蓄电池、液流电池、锂硫电池、可再生燃料电池,电解水的催化剂载体,热电及光电材料,光催化制氢以及电催化氧化降解有机污染物等领域中展现出良好的应用前景。目前,科研人员已经开发出一系列制备亚氧化钛的方法。但是在高纯度、单相、纳米或亚微米尺度亚氧化钛粉体,大尺寸的一体式亚氧化钛电极和金属基亚氧化钛涂层电极的规模化生产和应用中依然存在许多问题,限制了亚氧化钛系列产品在上述领域中的广泛应用。基于Magnéli相亚氧化钛陶瓷的固有特性,重点介绍了亚氧化钛粉体、一体式电极和涂层电极的制备方法及应用现状,同时对亚氧化钛相关材料的应用前景进行了简要概述,为科研院所及相关企业提供了参考依据、研究思路和解决办法。

相对较高Cl掺杂对Li4Ti5O12负极材料的电化学性能的影响

本研究通过固相法合成了少量Cl掺杂样品(Cl-LTO-1:80,1:80为LiCl与LTO质量比)和相对较高Cl掺杂样品(Cl-LTO-1:16)。X射线衍射(XRD)表明,掺杂Cl不会改变立方尖晶石钛酸锂的结构,并检测到Li2O的存在。使用循环伏安法(CV)、电化学阻抗谱(EIS)、倍率测试和充放电循环性能测试来表征其电化学性能。结果表明,所有掺杂样品的放电容量都有所提高。在所有样品中,Cl-LTO-1:16样品的放电容量在不同倍率下(0.2 C, 0.5 C, 1 C, 2 C)最高。在0.2 C倍率下,Cl-LTO-1:16样品的放电容量比原始Li4Ti5O12样品高出64%。高掺杂样品的显著改善可归因于Cl-LTO-1:16样品中铜箔和LTO电极材料之间的Li2O/CuO中间层,该中间层由铜箔表面自组装的少量CuO和固相法制备过程中产生的Li2O组成。

锂锰摩尔比对水热法制备Li_(1.6)Mn_(1.6)O_(4)的影响

以MnSO_(4)为基础锰源,分别采用3种路径(MnSO_(4)+KMnO_(4)+LiOH一步水热法;自制MnOOH/Mn_(3)O_(4)+LiOH分步水热法)制备出o-LiMnO_(2),然后在400℃下焙烧6 h获得富锂锰氧化物Li_(1.6)Mn_(1.6)O_(4).讨论了锂锰比(Li和Mn的摩尔比,下同)工艺参数对合成o-LiMnO_(2)过程的影响,并使用X射线衍射仪和扫描电镜对3种路径制备的产物进行比较分析.结果表明:自制Mn_(3)O_(4)的分步法在锂锰比为6~12时可制得纯相o-LiMnO_(2),一步法与自制MnOOH锰源的分步法在锂锰比4~20时,制备的LiMnO_(2)均混有杂质相;3种路径制得的o-LiMnO_(2)经焙烧后,均可得到结晶度较好的纳米级Li_(1.6)Mn_(1.6)O_(4)锂离子筛前驱体,由Mn_(3)O_(4)制备的o-LiMnO_(2)呈现特殊棒状形貌,而由MnOOH制备的o-LiMnO_(2)则呈立方状形貌.

微波合成法制备锂离子电池正极材料Li_2FeSiO_4(英文)

研究了一种制备锂离子电池正极材料Li2FeSiO4的新方法.采用机械球磨结合微波热处理合成了Li2FeSiO4正极材料.通过XRD、SEM和恒流充放电测试,对样品结构、形貌和电化学性能进行了表征和分析.与传统固相法合成的材料在晶体结构、微观形貌以及充放电性能方面进行了比较.结果表明,微波合成法可以快速制备具有正交结构的Li2FeSiO4材料;在650℃时处理12min,获得了纯度高、晶粒细小均匀的产物,该产物具有较高的放电比容量和良好的循环性能.在60℃下以C/20倍率(电流密度,1C=160mA·g-1)进行充放电,首次放电容量为119.5mAh·g-1,10次循环后放电容量为116.2mAh·g-1.与传统高温固相法相比,微波合成法制备的材料具有较高的纯度、均匀的形貌和较好的电化学性能.

负极活性材料Li_4Ti_5O_(12)的研究进展

介绍了负极材料Li4Ti5O12的物理特性和电化学性能,详细介绍并评述了Li4Ti5O12 在锂离子电池和不对称型超级电容器中的应用情况,总结了Li4Ti5O12的不同合成方法及材料的电化学改性研究进展.

Li_4Ti_5O_(12)的合成及对Li^+的离子交换动力学

用溶胶-凝胶法合成出Li4Ti5O12,对其进行了酸改性,制得锂离子筛IE-H.测定了IE-H对Li+、Na+的饱和交换容量和pH滴定曲线等离子交换性能,并对其进行了X射线衍射分析,同时采用中断接触法判断该离子交换反应的控制机理,用缩核模型描述离子筛IE-H交换Li+的动力学.结果表明,合成出的Li4Ti5O12和锂离子筛IE-H均为尖晶石结构;用不同浓度HNO3溶液处理Li4Ti5O12时,Li+的抽出率为19.6%-81.5%,Ti4+的抽出率在4.2%以下;锂离子筛IE-H对Li+的饱和交换容量较高,达到5.95mmol·g-1,离子筛IE-H交换Li+的控制步骤是颗粒扩散控制(PDC),得到了25℃,Li+浓度为20.0mmol·L-1和5.0mmol·L-1时锂离子筛交换Li+的动力学方程和颗粒扩散系数.

锂离子电池负极材料多孔Li_4Ti_5O_(12)/C的制备与表征

将钛源、锂源和碳源三种化合物一起球磨湿混成均匀浆料,再依次经过喷雾干燥和高温煅烧制得晶粒表面包覆纳米碳层的多孔球形钛酸锂(Li4Ti5O12)材料.通过XRD、SEM、TEM、BET和电化学性能测试等分析手段表明,合成出的Li4Ti5O12/C材料为纳米一次粒子(晶粒)组成的球形二次粒子(颗粒),具有较大的比表面积,达到39.5 m2/g;在0.1C、1.0C和5.0C倍率下的首次放电比容量分别达到172.2、168.2和153.6 mAh/g,并表现出优良的循环性能.晶粒表面包覆碳的多孔Li4Ti5O12材料具有明显的高倍率性能和循环稳定性优势.

球形纳米晶LiFePO_4和Li_4Ti_5O_(12)的制备及电池研究

分别通过"控制结晶"和"外凝胶"工艺合成了球形纳米晶L iFePO4/C和L i4Ti5O12/C材料.通过XRD、SEM、比表面及电化学性能测试等分析手段表明,合成的L iFePO4/C和L i4Ti5O12/C材料均为纳米一次粒子(晶粒)组成的球形二次粒子(颗粒),具有较大的比表面积,振实密度分别达到1.25和1.71 g/cm3;1C倍率下的首次放电比容量分别达到144.0和144.2mAh/g,并表现出优良的循环性能.以L iFePO4/C和L i4Ti5O12/C为正负极材料组成的1.8V锂离子电池具有平稳的充放电电压平台和优异的循环性能.

Li_2MnSiO_4/C复合正极材料的合成及电化学性能

采用溶胶-凝胶法合成了Li2MnSiO4/C复合正极材料,并用TG-DTA,XRD和电化学性能测试对材料进行了表征。前驱体的TG-DTA曲线表明,合成Li2MnSiO4时烧结温度应高于500℃。XRD测试表明Li2MnSiO4具有正交结构,对应Pmn21空间群。将Li2MnSiO4/C组装成扣式电池进行电化学测试的结果表明,600℃烧结10h所得样品性能最好,首次放电比容量达到124.2mAh·g-1,为理论比容量的74.5%;循环30次后放电比容量为71.5mAh·g-1。

锂离子电池正极材料Li_2FeSiO_4/C的微波合成

采用高能球磨结合微波合成工艺,以Li2CO3、FeC2O4.2H2O、纳米SiO2和葡萄糖为原料合成锂离子电池正极材料Li2FeSiO4/C。利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和恒电流充放电测试等方法对该材料的结构、表观形貌及电化学性能进行表征。考察超导电碳黑的添加、微波处理时间以及微波加热温度等对Li2FeSiO4/C材料合成及其性能的影响。结果表明:以超导电碳黑为微波耦合剂,采用微波合成法在650℃下处理10 min可快速制备具有正交结构的Li2FeSiO4/C材料;获得的Li2FeSiO4/C材料颗粒细小均匀,具有较好的电化学性能;在60℃下以C/20对Li2FeSiO4/C材料进行充放电时,其首次放电容量为121.7 mA.h/g,10次循环后其放电容量仍保持为119.2 mA.h/g。

掺杂Li_4Ti_5O_(12)作为锂离子电池负极材料

研究了掺杂元素M (锡、钨、镍 )的锂钛复合氧化物的合成以及Li/掺杂Li4 Ti5O12 实验电池的充放电行为和循环性能。实验结果说明 ,掺杂的Li4 Ti5O12 实验电池其电压平台低于未掺杂的复合氧化物的实验电池 ,电池的首次不可逆容量也小于未掺杂的复合氧化物的Li/Li4 Ti5O12 电池。其中Sn掺杂的Li4 Ti5O12 电极材料循环性能稳定 ,充放电容量较大 ,是一种比较好的锂离子电池的负极材料。