草酸盐共沉淀法制备锂离子电池正极材料LiNi0.5Mn0.5O2及其电化学性能

使用草酸盐共沉淀法合成了LiNi0.5Mn0.5O2,并研究了共沉淀时的pH条件对终产物的结构、形貌及电化学性能的影响.采用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)表征了在pH值为4.0、5.5、7.0和8.5时得到的共沉淀和终产物LiNi0.5Mn0.5O2的结构和形貌.使用充放电实验研究了不同pH条件下得到的LiNi0.5Mn0.5O2的电化学性能.结果表明,pH为7.0时,合成的材料颗粒更小、分布最均匀,材料具有良好的层状特征,且材料中锂镍的混排程度最小.电化学测试结果印证了pH为7.0时合成的材料具有更好的电化学性能,在0.1C的倍率下,材料的首次放电比容量达到了185 mAh.g-1,在循环20周后,放电比容量仍然保持在160 mAh.g-1.X射线光电子能谱(XPS)测试结果表明,pH为7.0时合成的LiNi0.5Mn0.5O2中Ni为+2价,Mn为+4价.

Co/Ce0.5Zr0.5O2催化剂的制备及甲烷部分氧化制合成气

利用共沉淀法制备了具有介孔结构的Ce0.5Zr0.5O2固溶体载体,然后浸渍不同质量分数(10%、20%、30%)的活性组分钴,制备了系列Co/Ce0.5Zr0.5O2催化剂。利用N2物理吸附(BET)、X射线粉末衍射(XRD)、H2-程序升温还原(H2-TPR)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、程序升温氧化(TPO)和热重(TG)等手段对制备和反应后的催化剂进行了表征,研究了它们对甲烷部分氧化制合成气反应的催化性能。研究结果表明,铈锆固溶体负载的钴比较容易被还原,该系列催化剂具有较高的活性和对H2及CO的选择性,且随Co含量的增加,催化剂的活性和对H2和CO的选择性得到提高的同时,也增强了催化剂的抗积炭性能。

Bi掺杂O3型NaNi_(0.5)Mn_(0.5)O_(2)钠离子电池层状正极材料的制备与储钠性能

O3型NaNi_(0.5)Mn_(0.5)O_(2)拥有高理论比容量且易于制备,是商业钠离子(Na+)电池的首选正极材料之一,但其循环稳定性仍面临挑战。利用Bi对NaNi_(0.5)Mn_(0.5)O_(2)进行改性。研究发现,Bi的引入可以在晶粒生长过程中通过调节表面能实现晶粒细化,并且Bi的掺杂增加了层状正极材料的晶胞参数,为Na+提供了宽的扩散通道,提高了Na+的扩散能力,优化了Na^(+)在脱嵌过程中的可逆性。改性后的NaNi_(0.495)Mn_(0.5)Bi_(0.005)O_(2)实现了在2.0~4.0 V的电势区间内0.2 C倍率下的可逆容量为138.1 mAh/g,在5 C倍率下循环100圈后容量保持率可以达到97%。

Sn0.5Ti0.5O2固溶体薄膜的制备及其气敏特性研究

采用溶胶凝胶法制备了Sn0.5Ti0.5O2固溶体.用X射线衍射(XRD)和红外(IR)技术对材料的结构和热稳定性进行了分析表征.固溶体的热稳定性与起始反应温度有关,40℃水浴制备的凝胶经过1000℃烧结就发生了相分解,出现了富Sn、富Ti相,而80℃水浴制备的凝胶经过1200℃烧结也不发生相分解,仍以Sn0.5Ti0.5O2相存在.将胶体制成了薄膜元件并测试了元件的气敏性能,发现此元件对H2S气体有一定的灵敏度.

锂离子电池正极材料LiCo0．5Ni0．5O2的颗粒生长研究

用高温固相反应合成了性能优良的LiCo0.5Ni0.5O2，并研究了合成过程中LiCo0.5Ni0.5O2的颗粒生长过程。LiCo0.5Ni0.5O2的粒径随预热温度、锂用量、焙烧温度和时间的增加而增加，不同合成条件下材料的粒径与生长时间呈对数线性关系。

NO在CuO/Ti0.5Zr0.5O2催化剂上TPD-MS研究

以Ti0.5Zr0.5O2复合氧化物为载体,采用浸渍法制备了一系列不同负载量的CuO/Ti0.5Zr0.5O2催化剂,在色谱-微反装置上考察了催化剂对NO+CO的反应活性,并运用NO-TPD等技术对催化剂进行了表征.结果表明,CuO/Ti0.5Zr0.5O2催化剂对NO+CO的催化还原活性除高度分散的Cu物种外,孤立的CuO和晶相CuO也起了相当大的作用,ZrTiO4新物相的出现提高了催化剂的活性;NO-TPD结果显示高温吸附中心可能是Cu2+位,低温吸附中心可能是Cu0吸附位.

[Mn3O（O2CC6H5）6（C3H4N2）3]·C6H5CO2·0．5H2O的合成、晶体结构及磁性质

Mn(O2CMe)2@4H2O、咪唑、苯甲酸和N(n-Bu)4MnO4在无水乙醇溶剂中反应,制备得到锰的三核μ3-O桥联配位化合物[Mn3O(O2CC6H5)6(C3H4N2)3]@C6H5CO2@0.5H2O.该配位化合物的X射线单晶衍射表明,其属于单斜晶系,空间群P21/C,晶胞参数:a＝1.528 32(19)nm,b＝1.972 2(2)nm,c＝2.102 3(3)nm,β＝92.597(3)°,Z＝4.变温磁化率(5～280 K)研究表明,该配位化合物中3个锰离子在低温下存在弱的反铁磁性耦合,交换积分J＝-2.34cm-1.

单晶材料LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_(2)的合成与性能

三元正极材料LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_(2)(NCM523)具有放电容量高、循环稳定性和热稳定性好的特点,在动力电池中应用广泛。传统多晶材料在充放电过程中会形成晶间微裂纹,影响电化学性能。采用单晶化策略,合成具有片状特征、微米单晶结构的NCM523正极材料,并进行电化学性能测试。在0.2 C倍率下,正极材料在不同电压区间的循环稳定性均较好:电压为3.0~4.3 V时,材料的首次放电比容量、首次库仑效率和100次循环容量保持率分别为161.4 mAh/g、86.5%和89.1%;电压为3.0~4.5 V时,分别为176.7 mAh/g、81.4%和87.3%。材料具有较好的倍率性能,在2.5~4.3 V循环,在0.5 C、1.0 C、2.0 C和3.0 C倍率下的放电比容量分别可达152.4 mAh/g、140.4 mAh/g、123.2 mAh/g和108.6 mAh/g。

蒸发干燥法制备LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_(4)正极材料

以LiNO_(3)、Ni(NO_(3))_(2)·6H_(2)O和Mn(CH_(3)COO)_(2)·4H_(2)O为原料,采用蒸发干燥法制备锂电池用LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_(4)正极材料。将原料在玛瑙研钵中研磨后置于100℃水浴盆中。待固体物料溶解后,在混合物中加入的无水乙醇和浓度为15.0 mol·L^(-1)的氨水,伴随机械搅拌。将混合物置于120℃的真空干燥室中,干燥2 h(始终在真空氛围中)以获得前驱体。把前驱体放在400℃空气中煅烧4 h,分解硝酸盐和醋酸盐,接着在不同温度的氧气中煅烧6 h,合成LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_(4)材料。将合成的LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_(4)材料放在600℃氧气氛围中退火氧化2 h,再冷却至室温。通过电化学测试得到,在烧结温度800℃,烧结时间6 h的条件下合成的LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_(4)正极材料具有较高的锂插层容量和良好的循环稳定性。

焙烧气氛对LiNi0.5Mn0.5O2中Li/Ni混排及电化学性能的影响

用固相法分别在氧气和空气气氛下合成了层状锂离子电池正极材料LiNi0.5Mn0.5O2,采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、电化学阻抗谱(EIS)及充放电性能测试对其结构、形貌和电化学性质进行表征,用Rietveld精修计算晶体结构中的Li/Ni混排率,研究了混排率与电化学性能的关系.结果显示,在不同的焙烧气氛下均能合成出纯相和结晶性良好的LiNi0.5Mn0.5O2,但两种材料在电化学性能上存在一定的差异.氧气气氛下焙烧合成的材料在首次放电容量,循环稳定性方面均优于空气气氛下合成的材料.在0.1C充放电条件下氧气气氛下焙烧得到的LiNi0.5Mn0.5O2材料首次放电容量达到178mAh·g-1,充放电循环50圈后容量为165 mAh·g-1,容量保持率为92.7%;而在空气气氛下焙烧得到的LiNi0.5Mn0.5O2材料首次放电容量为164mAh·g-1,充放电循环50圈后容量为137 mAh·g-1,容量保持率为83.5%.氧气气氛下合成的材料具有较优的电化学性能可归因于氧气气氛下焙烧合成的LiNi0.5Mn0.5O2具有较小的Li/Ni混排率.

锆掺杂以提升LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2正极材料的高温电化学性能

为解决LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2正极材料在高温下循环性能差的问题,本文通过固相法对材料进行锆掺杂改性,研究了不同掺杂量对LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2晶体结构和电化学性能的影响。研究表明,当锆掺杂量为1%(x)时,可以降低LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2结构中的Li+/Ni2+离子混排,有助于材料电化学性能的提高,尤其是高温循环性能。在25°C、3.0-4.3 V下,Li(Ni_(0.5)Co_(0.2_Mn_(0.3)_(0.99)Zr_(0.01)O_2在1C循环95次后容量保持率为92.13%,优于未掺杂样品(87.61%)。在55°C下,Li(Ni_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)_(0.99)Zr_(0.01)O_2在1C循环115次后容量保持率仍有82.96%,远高于未掺杂样品(67.63%)。因此,少量锆掺杂对提升LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2的高温循环性能有积极作用。

PVDF-HFP基凝胶电解质用于LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2三元正极锂离子电池

以聚偏氟乙烯-六氟丙烯(Poly(vinylidene fluoride-hexafluoropropylene),PVDF-HFP)为聚合物基体,新戊二醇二丙烯酸酯(Neopentyl glycol diacrylate,NPGDA)为交联剂,在引发剂偶氮二异丁腈(2,2′-Azobis(2-methylpropionitrile),AIBN)的作用下通过室温现场聚合法制备凝胶电解质用于锂离子电池。探索不同质量比PVDF-HFP/NPGDA对凝胶电解质性能和LiNi_(0.5)-Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2三元正极锂离子电池性能的影响。结果表明,当质量比为1∶1时,凝胶电解质具有较高的离子电导率,为8.45mS·cm^(-1),锂离子迁移数为0.78,电化学窗口为4.5V。在电流密度30mA·g^(-1)恒流充放电,首次放电比容量为143mAh·g^(-1),循环50次后仍高达135.3mAh·g^(-1)。电流密度为300mA·g^(-1)时,放电比容量为100.2mAh·g^(-1)。

共沉淀法制备锂离子正极材料LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2

采用化学共沉淀法,以硫酸盐为原料,氨水为络合剂,NaOH为沉淀剂,制备得到颗粒均匀的镍钴锰氢氧化物Ni_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)(OH)_2前驱体,通过跟Li_2CO_3混合烧结后得到类球形的LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2。采用热重分析(TG)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)对样品的结构、形貌、粒径分布进行表征,并利用恒流充放电测试对材料的电化学性能进行了分析。结果表明,在pH值=11.5的条件下制备得到的前驱体,与Li2CO3混合后,900℃下烧结后的正极材料,球形形貌规整,具有层状结构和优异的电化学性能,首次放电比容量达159mAh/g,60次充放电循环后放电比容量为147.1mAh/g,容量保持率为92%。可见所制备的LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2材料具有高放电比容量、良好的循环性能和结构稳定性。

高性能单晶LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2材料的制备工艺及性能研究

通过共沉淀法并辅助球磨工艺制备了Ni(0.5)Co(0.2)Mn(0.3)(OH)2前驱体,采用掺杂和固相烧结工艺制备了单晶LiNi(0.5)-Co(0.2)Mn(0.3)O2材料,并对其进行扫描电子显微镜法(SEM)、一次粒子尺寸测量、充放电容量、倍率性能、循环性能等性能指标测试,结果表明:烧结温度和铝掺杂量能够显著影响Li Ni(0.5)Co(0.2)Mn(0.3)O2材料烧结过程中一次粒子的成长,一次粒子尺寸的长大明显降低了LiNi(0.5)Co(0.2)Mn(0.3)O2材料的放电容量、首次效率;铝掺杂量为0.2%(质量分数),940℃烧结时,Li Ni0.5Co0.2Mn0.3O2材料一次粒子平均尺寸在3.21μm;3~4.3 V,0.2 C充放电,扣式电池放电比容量为157.8 m Ah/g,首次效率为86.6%;3~4.4 V下充放电,0.5 C/0.1 C、2 C/0.1 C的容量保持率分别为94.7%和86.1%,300次充放电后,容量保持率为91.3%,倍率性能和循环寿命均显著优于市售产品。

硼高效掺杂LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2正极材料及其性能提升机制

高键能异质原子的高效掺杂是稳定高电压LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2(NCM)三元正极材料并提升其电化学性能的有效策略。借助含硼前体在二次颗粒表面富集及随后高温煅烧强化B3+体相扩散的策略,构建了硼离子高效掺杂NCM正极材料(NCM-B)。引入B—O键(键能:809 kJ·mol^−1)抑制了电化学反应过程中晶格氧析出,进而稳定材料的氧离子框架;此外,表面残余的高锂离子导体Li2O-B2O3包覆层可以在一定程度上稳定电极-电解液界面。与改性前NCM相比,改性后的NCM-B正极材料在3.0~4.5 V电压区间的可逆比电容量可以达到193.7 mA·h·g^−1,在10 C大功率下,比电容量仍保持120 mA·h·g^−1(NCM仅为78.2 mA·h·g^−1)。1 C下连续循环100圈后,比电容量保持率从73%提升到90%。表面富集和扩散强化的思想也有望实现其他正极材料的高效掺杂。

TiO2包覆对LiNi0.5Mn1.5O4正极材料电化学性能的影响

采用 TiO2对 LiNi0.5Mn1.5O4 (LNMO)正极材料进行表面包覆,以达到改善 LNMO 电化学性能的目的。利用 X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X 射线光电子能谱(XPS)、恒流充放电、循环伏安(CV)和交流阻抗(EIS)测试手段对制备的材料进行结构表征和电化学性能评价。结果表明,TiO2 能够在 LNMO 表面形成包覆层,且 LNMO-T-2 样品(TiO2包覆量为 w = 1.0%)表现出最为优异的倍率性能及循环稳定性。LNMO-T-2 样品在5 和 7 C (1 C = 140 mAh g 1)倍率下的放电比容量为 102.3 和 72.1 mAh g 1,比未包覆改性的 LNMO 分别提高 14.3%和33.5%。另外, LNMO-T-2 样品在 2 C 倍率下进行 200 次循环后放电比容量保持率达到 87.9%,高于未包覆改性的 LNMO的放电比容量保持率(82.7%)。LNMO-T-2 样品电化学性能的改善归因于 TiO2表面包覆可以有效减小电极极化,同时降低电荷转移阻抗(Rct)。

陈化温度对LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2型正极材料电化学性能的影响

以简单的球磨-干燥-煅烧法,制备了具有稳定α-NaFeO2型层状结构(R-3m空间群)的LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2型的三元正极材料。通过X射线衍射分析、傅里叶红外光谱、扫描电子显微镜、充放电循环、循环伏安、交流阻抗谱等手段测试了样品的理化性能。研究表明:球磨浆料的陈化温度对样品性能有明显的影响。在0.1C、1C、2C、3C、5C、6C、8C和10C倍率电流和连续充放电下,经过50℃陈化浆料制备的亚微米样品的放电容量分别为172.3、161.4、151.5、145.2、136.9、133.2、126.3、121.4 mA·h/g,表现出较好的大倍率电流放电性能。随着循环次数的增加,该样品的锂离子扩散系数和电荷传递阻抗均发生变化。该样品的未循环、充放电循环1次及循环40次样品的锂离子扩散速率分别为1.45×10^-16、6.60×10^-16、7.92×10^-15 cm/s。

正极材料LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2改性的研究进展

介绍LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2材料的晶体结构及存在的主要问题,如Ni^2+/Li^+混排、电解液侵蚀和相变等;综述包覆、掺杂及特殊结构设计等改性方法的研究进展;对LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2材料改性方法的发展趋势进行展望。

钾离子电池正极材料K0.5Ni0.33Mn0.67O2的制备与电化学性能

为了探究Ni元素掺杂对正极材料的性能影响,采用共沉淀与固相烧结两步法制备了钾离子电池正极材料K0.5Ni0.33Mn0.67O2。利用X射线衍射和扫描电镜分别对材料进行物相和形貌分析,采用恒电流充放电测试、循环伏安法(CV)研究了K0.5Ni0.33Mn0.67O2的电化学性能和嵌脱K+过程动力学。实验结果表明,制备的K0.5Ni0.33Mn0.67O2材料结晶度高,循环稳定性良好;在10、20、50、100、200 mA/g倍率下的最大放电容量分别为81.20、64.18、59.68、48.42、37.64 mA·h/g,倍率性能良好。

Ce3+掺杂Na0.5Bi8.5Ti7O27铋层状陶瓷的结构与电性能研究

采用固相法制备了Ce^3+掺杂的Na0.5Bi8.5–xCexTi7O27(NBT-BIT-x Ce,0≤x≤0.1)共生铋层状无铅压电陶瓷,研究了NBT-BIT-xCe陶瓷的结构和电学性能。研究结果表明所有陶瓷样品均为单一的铋层状结构,随Ce3+掺杂量的增加,样品的畸变程度呈现上升趋势,同时陶瓷晶粒的平均尺寸不断减小,介温谱和差热分析结果表明样品的介电双峰均对应于陶瓷内部结构的铁电相变。Ce^3+掺杂可以显著减少陶瓷内部的氧空位浓度以及降低陶瓷的介电损耗,提升陶瓷的压电常数(d33),当x=0.06时,陶瓷的综合电性能最佳:压电常数(d33)达到27.5 pC/N,居里温度(TC)达到658.2℃,介电损耗(tanδ)为0.39%。