柠檬酸溶胶-凝胶法合成嵌锂电极材料

选用金属醋酸盐和柠檬酸配体,采用溶胶-凝胶法合成出锂离子电池正极材料L i1.05M n2O4.通过优化溶液的pH值和合成温度,包括预烧温度和灼烧温度,制备出纳米尺寸颗粒占13.05%的样品.X射线衍射分析表明,样品为尖晶石型结构,晶格常数a=0.823 nm.扣式电池充放电性能测试的结果表明,合成的L i1.05M n2O4样品具有良好的充放电循环性能,0.1 C充放电循环100次容量损失仅为4.5%.

Li_(1.05)Mn_2O_4的表面处理对其电化学循环性能的改进

用化学沉淀法在Li1.05Mn2O4表面包覆一层Mg(OH)2,然后进行热处理,制备出表面用MgO改性的Li1.05Mn2O4,并对材料进行了X射线衍射、恒电流充放电、循环伏安、交流阻抗等测试。结果表明,表面改性后Li1.05-Mn2O4的初始容量几乎没有减少,有很好的循环性能。用2.83%MgO处理的材料,在0.5C放电速率下,循环20次后,25℃与55℃下的容量保持率分别为96%和90%以上。这种Li1.05Mn2O4的改性方法,工艺简单,易于操作,是改善尖晶石锂锰氧化物循环性能的一种有效方法。

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.

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。

Li_(1.05)Mn_2O_4的流变相法合成及电化学性能研究

采用流变相反应法,对正极材料Li1.05Mn2O4的合成进行了研究,经分析测试表明:Li1.05Mn2O4结晶性能很好,为尖晶石结构.其首次放电比容量高达130 mAh/g,具有较好的循环性,40次循环后还能保持初始容量的89%以上.

动力锂离子电池正极材料的研究评述

通过衡量锂离子电池正极材料的安全性,认为LiMn2O4和LiMPO4可以作为动力电池的正极材料,综述LiMn2O4和LiMPO4正极材料的研究现状,重点对各种材料的合成、结构和性能进行总结和探讨。从目前来看,LiMn2O4仍然是主流的动力电池正极材料,但从长远来看,LiMPO4特别是Li3V2(PO4)3是动力锂电池正极材料的发展趋势。

Li_(1.6)Mn_(1.6)O_4酸洗后离子筛在盐湖卤水中的吸附性能

通过对前躯体Li1.6Mn1.6O4酸洗制备离子筛进行正交实验分析,得出最优化的酸洗条件,然后分别应用伪一级、伪二级动力学方程对吸附过程进行研究,考察离子筛对卤水中各主要金属离子的分离性能以及在卤水中的循环吸附性能,对离子筛吸附锂、脱锂后样品进行锰平均化合价及锂锰摩尔比测定。研究结果表明:最优酸洗条件为酸洗温度70℃,搅拌速率500r/min,酸洗时间24h,盐酸浓度0.5mol/L,液固比400mL/g。此实验条件下得出锂的迁出率为96.28%,锰的溶损率为7.46%。酸洗后所得离子筛对锂离子有较好的特定选择性;离子筛对Li+的吸附过程服从伪二级动力学方程,即为化学吸附过程;离子筛有较优异的循环吸附性能;离子筛的实际吸附容量只有其理论容量的1/3,离子筛始终未达到最大饱和吸附容量。

以Mn_3O_4为前驱体的LiMn_2O_4及其电化学性能

对传统的固相反应进行了改进，以控制结晶法合成出来的Ｍｎ３Ｏ４为前驱体，和ＬｉＯＨ混合煅烧，制备出锂离子电池正极活性材料尖晶石ＬｉＭｎ２Ｏ４。对由此方法得到的尖晶石ＬｉＭｎ２Ｏ４的结构和电化学性能进行了研究．通过Ｘ光衍射和扫描电镜分析表明，该材料为纯相尖晶石ＬｉＭｎ２Ｏ４，不含其它杂质相，而且晶粒大小比较均匀；通过电化学性能测试表明，该尖晶石ＬｉＭｎ２Ｏ４具有良好的电化学性能：其首次放电比容量为１２８ｍＡｈ／ｇ，经过１０次充放电循环后，其放电比容量仍有 １２４ｍＡｈ／ｇ．

锂离子电池富锂材料Li[Li_(0.2)Ni_(0.2)Mn_(0.6)]O_2的制备及掺杂改性

以乙酸盐为原料,采用喷雾干燥法制备层状α-NaFeO2结构的富锂正极材料Li[Li0.2Ni0.2Mn0.6]O2及掺杂Cr的Li[Li0.2Ni0.15Cr0.1Mn0.55]O2。采用X射线衍射、扫描电镜、半电池充放电和电化学阻抗谱等方法研究材料的物相、结构、形貌及电化学性能。结果表明:Cr掺杂使材料的颗粒变粗,但不改变材料的结构,而使材料的层状特征更为明显;Cr掺杂后材料的电化学性能得到明显改善,电荷转移阻抗Rct从275.0降低到105.0,循环稳定性和倍率性能均有所改善,Li[Li0.2Ni0.15Cr0.1Mn0.55]O2材料1C倍率下的放电比容量为140.0 mA.h/g,循环50次后放电比容量为133.7 mA.h/g,远高于未掺杂Cr材料的比容量,未掺杂Cr材料在1C倍率下放电比容量为107.1mA.h/g,循环50次后放电比容量为102.1 mA.h/g。

低维纳米立方相Li_4Mn_5O_(12)的制备及锂吸附性能

以MnSO4·H2O和(NH4)2S2O8为原料通过控制水热反应条件合成了纯的四方相β-MnO2纳米氧化物,进一步通过低温固相法制备了立方相Li4Mn5O12,经酸浸脱锂后得到对Li+具有特殊选择性的MnO2离子筛.用XRD、HRTEM、SAED、吸附等温线、吸附动力学及共存金属离子的分配系数等手段对产物的晶相结构和Li+选择性吸附性能进行了研究.HRTEM和SAED图像表明氧化物MnO2、前驱体Li4Mn5O12和离子筛MnO2均为低维纳米棒.离子筛的最大吸附量达到6.6mmol/g,且当Li+初始浓度仅为5.0mmol/L时,离子筛的吸附量即可达到约5.0mmol/g,这对于在海水或锂离子浓度极低的盐湖卤水提锂具有重要的实用意义.

无定形TiO_2合成尖晶石Li_4Ti_5O_(12)的性能

用无定形TiO2与Li2CO3高温固相反应合成了性能良好的“零应变”电极材料Li4Ti5O12. XRD, SEM和激光粒度分析表明,产物结晶度好,无杂质相,为纯立方尖晶石相,Li4Ti5O12颗粒呈砾石状形貌,有团聚现象,平均粒度约2.66 mm. Li4Ti5O12电极具有较宽的充放电平台,循环性能稳定. 以0.1 C电流比率恒电流充放电,首次放电容量和循环容量分别达180和150 mAh/g. 交流阻抗谱研究发现,Li4Ti5O12不同嵌锂程度下的电导率对其电极的电化学阻抗具有较大影响,电极的Warburg阻抗曲线斜率与其荷电状态相关.

锂离子筛前驱体Li_4Mn_5O_(12)的制备及性能研究

吸附法是目前从低锂浓度的盐湖卤水中提取锂的最有前途的方法。采用EDTA-柠檬酸络合法制备了Li4Mn5O12前驱体,经酸浸脱锂后得到对Li+具有特殊选择性的锰氧化物锂离子筛。通过热重、XRD、SEM、FT-IR、化学组成、吸附动力学及共存金属离子的分配系数等手段对样品的晶相结构和Li+选择性吸附性能进行了研究。结果表明:煅烧时间对Li4Mn5O12前驱体生成有较大影响,由400℃煅烧24 h所得的前驱体几乎为纯相的Li4Mn5O12化合物,经酸浸脱锂后的离子筛仍保持着与前驱体相同的尖晶石结构;前驱体Li4Mn5O12和离子筛MnO2均为200 nm左右的球状颗粒;离子筛的最大吸附容量为43.1 mg/g,并具有较好的Li+选择性。

锂离子电池纳米钒基正极材料的研究进展

锂离子电池因为其较高的能量密度、优良的循环性能及较强的荷电保持能力被广泛应用于便捷式电子器件中。同时作为混合动力汽车(HV)和电动汽车(EV)潜在的电源设备也被广泛地研究,但是,目前其电化学性能还不能完全满足高能量密度、大功率的要求。主要是因为商品化和即将进入开发性研究的正极材料大多是嵌锂过渡金属氧化物,这些正极材料存在致命的本征制约——较低的比容量。钒基正极材料,如V2O5、LiV3O8和Li3V2(PO4)3等,由于可以嵌入多个Li+离子,从而具有较高的理论比容量,但受材料微结构的影响,这类材料的实际比容量远低于理论值。材料微结构纳米化,可以形成独特形貌,获得高比表面积,缩短Li+离子的扩散距离,使这类材料的实际比容量接近理论值,从而有可能在能量的高效率储存中扮演十分重要的角色。本文作者重点综述钒基正极材料的主要晶体结构特点和相关纳米材料合成方法、结构表征及其对应电化学性能的研究进展。

Li_2Mg_2Si_4O_(10)F_2、H_2Mn_8O_(16)·1.4H_2O和Li_(1.3)Ti_(1.7)Al_(0.3)(PO_4)_3在高浓度LiCl水溶液中的离子交换行为

研究了用功能材料Li_2Mg_2Si_4O_(10)F_2(LHT)、H_2Mn_8O_(16)·1.4H_2O(CRYMO)和Li_(1.3)Ti_(1.7)Al_(0.3)(PO_4)_3(LTAP)分别去除高浓度氯化锂水溶液中的杂质Fe^(3+)、K^+和Na^+.实验结果表明,这几种功能材料分别对溶液中的杂质Fe^(3+)、K^+和Na^+有很高的选择性,除杂效果明显.分析和研究了这几种功能材料在高浓度氯化锂水溶液中分别与Fe^(3+)、K^+和Na^+的交换行为.结果表明,在高浓度氯化锂溶液中这几种功能材料与杂质交换的动力学行为可近似用JMAK方程描述.

Al掺杂对尖晶石型Li[Mn(Al)]_2O_4结构的影响

采用共沉淀法按不同 Al掺杂比例 x[x=n( Al)∶ n( Mn+ Al) =0 ,0 .0 2 5 ,0 .0 5 0 ,0 .1 0 0 ,0 .1 5 0 ,0 .2 0 0 ]制得了 Al( OH) 3 和 Mn3 O4混合物 ,将其与 Li NO3 按一定比例混合 ,在空气中于 70 0℃烧结得Li[Mn( Al) ]2 O4样品 .X射线衍射和 Raman光谱结果表明 ,在 0≤x≤ 0 .2 0范围内均得到了单相的尖晶石型样品 ,随着 x的增加 ,晶胞参数减小 ,晶格振动能量增加 ,Mn( Al)— O的结合增强 ,结构稳定性增强 .

Li_4Ti_5O_(12)的合成及其影响因素

以无定形TiO2为原料,反应物无需压制,在1 000 ℃反应8 h制得性能较好的纯尖晶石相Li4Ti5O12, 充放电电流为0.5c时比容量为127 mA·h·g-1,0.1c时比容量达145 mA·h·g-1.正交实验结果表明,固相反应合成条件对Li4Ti5O12循环容量影响从大到小的顺序为:温度,时间,n(Li)/n(Ti)和原料特性;在800～1 000 ℃之间,原料特性决定最佳反应温度,温度决定反应时间,反应物最佳摩尔比约为0.84.

不同锂锰比尖晶石型LiMn_2O_4的结构与电化学性能的分析

分析了系列不同锂锰比对尖晶石型LiMn2O4性能的的影响。并对样品进行TG-DTA(热重/差热分析仪)、XRD(X射线衍射光谱)、SEM(扫描电镜)与电性能测试。研究结果表明:Li∶2Mn为1.00～1.50时,都可以得到尖晶石结构的LiMn2O4;当Li∶2Mn比值为1时,LiMn2O4的晶粒单体形态表现为规则的八面体状;随Li∶2Mn比值增大,LiMn2O4晶胞轴长有变小趋势,电化学稳定性有一定增强,比容量和电循环性能均有所改善,Li∶2Mn比值约为1.04～1.05时,其电化学性能表现较好;随着锂锰比的增加,杂相也相应增加,LiMn2O4由规则粒状渐变为团块状。由于杂质相含量的增加及LiMn2O4晶格变形增强,当Li∶2Mn比大于1.2时,电化学性能也明显变差。

锂锰氧化物离子筛盐湖提锂的研究现状及应用前景

锂锰氧化物离子筛对Li+离子选择性高,吸附容量大且环境友好,被认为是目前最具应用前景的绿色盐湖卤水提锂方法。重点介绍了我国盐湖锂资源的情况及λ-MnO2离子筛盐湖提锂的反应机理、制备方法以及研究现状,并对我国盐湖卤水的开发提出了自己的看法。

纳米微晶TiO_2合成Li_4Ti_5O_(12)及其嵌锂行为

用溶胶-凝胶法并经热处理制备不同形态和晶体尺寸的TiO2,分别与Li2CO3高温固相反应生成锂钛复合氧化物,经电化学测试发现,用300℃热处理所得纳米微晶TiO2制备的Li4Ti5O12具有良好的嵌锂性能,其可逆比容量大于95 mA·h·g-1,充放电效率近100％,循环性能良好,电压平台平稳,在嵌锂至容量≥85％或脱锂至容量≥90％时均有明显的电压变化,可用作锂离子电池负极材料.

正极材料Li1．2Mn0.54Ni0.13Co0.13O2的表面包覆改性研究

采用共沉淀结合固相反应方法合成了富锂的Li1.2Mn0.54Ni0.13Co0.13O2正极材料,并分别以CeO2和AlF3对这种材料进行了表面包覆改性。采用X射线衍射光谱法(XRD)、扫描电子显微镜法(SEM)、透射电子显微镜法(TEM)等方法表征材料的结构和形貌。所合成的球形Li1.2Mn0.54Ni0.13Co0.13O2材料为层状晶体结构。AlF3可以均匀包覆在Li1.2Mn0.54Ni0.13Co0.13O2材料表面,包覆层厚度约为2 nm。AlF3包覆后富锂材料的电化学性能提升效果优于CeO2。AlF3包覆量为1%时,该富锂三元氧化物正极材料的首次充放电效率、容量保持率及倍率性能得到了显著的提高。EIS分析表明,AlF3包覆可避免富锂三元氧化物正极材料与电解液的直接接触,降低了传荷阻抗,从而有效提高了材料的电化学性能。