一步固相法制备高性能Li2MnSiO4/C锂离子电池正极材料

采用一步固相法合成了Li_2MnSiO_4/C正极材料,利用XRD,EIS和循环伏安测试对该材料进行了结构和电化学性能表征.研究了一步固相法中添加不同比例的葡萄糖对Li_2MnSiO_4材料性能的影响.结果表明:葡萄糖作碳源复合可以提高Li_2MnSiO_4正极材料的充放电比容量和循环性能,同时在一步固相合成法中还能细化Li_2MnSiO_4正极材料颗粒.葡萄糖添加量为6%时,制备得到的Li_2MnSiO_4/C正极材料首次可逆放电比容量为213.1 mAh/g.

石墨烯-Li2MnSiO4复合正极材料的合成与电化学性能研究

采用水热辅助溶胶凝胶法成功合成了石墨烯-Li2MnSiO4锂离子电池复合正极材料.利用XRD,SEM及TEM等手段表征了复合正极材料的组成和形貌,并测试了不同氧化石墨烯复合量正极材料样品(质量分数为2%,4%,6%,8%,10%,及未复合氧化石墨烯)的电化学性能.研究结果表明,石墨烯与Li2MnSiO4材料均匀地复合在一起;添加适量的氧化石墨烯能促使Li2MnSiO4粒子的分布趋向疏松,并形成微孔结构;氧化石墨烯复合量为6%时形成的石墨烯-Li2MnSiO4样品电化学性能最佳,扣除碳含量后,以10 mA/g为电流密度,首周放电比容量为166 mAh/g,循环20周后放电比容量仍保持在101 mAh/g.此外,与石墨烯复合后的Li2MnSiO4材料倍率性能也得到了明显的改善.石墨烯的存在提高了复合材料的导电性,提升了Li2MnSiO4正极材料的可逆嵌脱锂容量.

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。

Li_2Mn_(0.9)Ti_(0.1)SiO_4锂离子电池正极材料的合成及其性能

以Li2SiO3、Mn(CH3COO)·24H2O和TiO2为原料,利用传统高温固相合成法成功合成出Li2Mn0.9Ti0.1SiO4锂离子电池正极材料。采用XRD、FESEM等手段分析了正极材料的相组成、结构和形貌,利用电池测试仪测试了正极材料样品的电化学性能。研究结果表明,固相合成的产物主相为Li2Mn1-xTixSiO4,同时存在少量的杂质,掺杂Ti后,材料表面形貌从近球形转变为非球形颗粒,颗粒尺寸略有增大,为200～500nm。实验结果表明,Ti掺杂以后,Li2MnSiO4正极材料的可逆容量和循环寿命都得到提高。正极材料电化学性能提高的机理在于Ti掺杂稳定了Li2MnSiO4正极材料的结构。

锂离子电池正极材料Li2Mn(0.95)Mg(0.05)SiO4的合成和电化学性能

以Li2SiO3、Mn(CH3COO)2.4H2O和Mg(CH3COO)2.4H2O为原料,采用高温固相反应法成功合成出Li2Mn0.95Mg0.05SiO4锂离子电池正极材料。采用XRD、扫描电镜等技术分析了合成粉末的相组成、结构和微观形貌,利用电池测试仪测试了正极材料的电化学性能。研究结果表明,固相合成的粉末主相为Li2Mn0.95Mg0.05SiO4,同时存在少量的杂质,产物表面形貌、粒度均与未掺杂样品类似,二者均为非球形颗粒,颗粒尺寸约为100～500nm。电化学测试结果表明,Mg掺杂后,正极材料的可逆容量和循环寿命都得到提高。正极材料电化学性能提高的机理在于Mg掺杂稳定了Li2MnSiO4正极材料的结构。

锂离子电池正极材料Li_2MnSiO_4固体核磁共振谱研究

应用水热-溶胶凝胶法合成了Li2MnSiO4正极材料.由XRD、FTIR、固体NMR及恒流充放电等方法表征、分析样品的相组成、晶体结构和电化学性能.结果表明,合成的样品主相为Li2MnSiO4,同时存在少量Li2CO3杂质.该材料的首次放电容量可达190mAh·g-1,但在充放电循环过程中由于结构坍塌、分解导致其容量衰退明显.

EDTA辅助合成Li_2MnSiO_4/C纳米复合锂离子电池正极材料及性能

以乙二胺四乙酸(EDTA)为配位剂,采用溶胶凝胶和溶剂热法相结合的方法合成了Li2MnSiO4/C纳米复合正极材料。经过EDTA配位的锂锰硅前驱体在氩气中经过700℃煅烧后,产生为颗粒尺寸约为50 nm的Li2MnSiO4/C纳米复合粉体。在0.1C=33mA·g-1进行充放电测试时,其首次充电和放电比容量分别为223和140 mAh·g-1,第5次循环放电比容量仍为138 mAh·g-1;电流密度升至0.2C=66 mA·g-1时,在第20次循环的放电比容量仍可稳定在80 mAh·g-1左右。这些结果表明,EDTA的配位作用可抑制杂相的形成,这种分散性相对较好的纳米复合粉体Li2MnSiO4正极材料表现出提高的循环稳定性。

合成条件对Li_2MnSiO_4正极材料性能的影响

以Li2SiO3和Mn(CH3COO)2·4H2O为原料,采用传统高温固相合成法成功制备出Li2MnSiO4锂离子电池正极材料。研究了合成温度和时间对材料性能的影响。采用XRD、FESEM分析了正极材料的相组成、结构和形貌,利用电池测试仪测试了正极材料的电化学性能。结果表明,随着合成温度的升高和保温时间的延长,合成Li2MnSiO4材料的相纯度提高,结晶度提高,电化学性能随之提高。在900℃保温20h合成的Li2MnSiO4材料得到了118mAh/g的首次循环可逆容量。

Al掺杂Li_2MnSiO_4锂离子电池正极材料的合成和电化学性能

以Li2SiO3、Mn(CH3COO)2.4H2O和Al(OH)3为原料,用传统高温固相合成法成功制备出Li2Al0.1Mn0.9SiO4锂离子电池正极材料。采用XRD、FESEM分析了正极材料的相组成、结构和形貌,利用电池测试仪测试了正极材料的电化学性能。研究结果表明,固相合成的产物主相为Li2Al0.1Mn0.9SiO4,同时存在少量的杂质,产物表面形貌为非球形颗粒,颗粒尺寸为100～500 nm。实验结果表明,Al掺杂后,正极材料的可逆容量和循环寿命都得到提高。正极材料电化学性能提高的机理在于Al掺杂稳定了Li2MnSiO4正极材料的结构。

正极材料Li_2MSiO_4(M=Fe、Mn)的研究进展

对近年来有关正极材料Li2MSiO4(M=Fe、Mn)的结构特征、电化学性能中存在的问题(如电导率低、容量衰减等)及性能改善的方法(如掺杂、包覆等)进行了综述。总结了对结构认识存在分歧的原因及合成方法对材料性能的影响。

锂离子电池正极材料Li_2MSiO_4的研究进展

介绍了橄榄石型Li2MSiO4(M=Fe、Mn和Co)的结构和充放电机理;综述了Li2MSiO4的制备方法,包括高温固相法、溶胶-凝胶法、水热法和微波法等;简述了Li2MSiO4改性研究的现状,如降低颗粒尺寸、提高导电率等。

不同碳源合成Li_2MnSiO_4/C正极材料的电化学性能

采用溶胶-凝胶法合成Li2MnSiO4并以葡萄糖、己二酸和蔗糖为碳源合成Li2MnSiO4/C材料,对其进行XRD物相分析和SEM形貌分析。对合成出的Li2MnSiO4及Li2MnSiO4/C电极进行了充放电和电化学阻抗谱(EIS)测试。充放电结果表明碳包覆可以提高Li2MnSiO4放电容量,EIS结果说明,Li2MnSiO4/C能够减少电荷传递电阻,增加锂离子在颗粒内部的扩散速率,从而提高材料的电化学性能。

硅酸锰锂-碳复合材料的合成与性能表征

合成了新型Li2MnSiO4/C复合材料,并且采用多种物理及化学分析方法分析了复合材料的结构、形貌及电化学性能。结果表明,碳的复合有效提高了材料的电子和离子传导性,有利于其电化学动力学的改善。电化学测试结果表明,Li2MnSiO4/C复合材料具有较好的充放电能力和循环稳定性。

Li_2MnSiO_4/CNTs复合正极材料的合成与电化学性能

采用水热辅助溶胶-凝胶工艺,通过原位复合的方法合成了锂离子电池用Li2MnSiO4/CNTs复合正极材料.分析了复合正极材料的形貌和组成特征,并对每摩尔分别复合5,10,20和30 g碳纳米管(CNTs)及未复合CNTs的样品进行了电化学性能测试.结果显示,所合成的Li2MnSiO4颗粒尺寸分布均匀,粒径在100 nm左右,易团聚.但随着CNTs复合量的增加,团聚现象逐渐改善.合成的Li2MnSiO4材料结晶度良好,属于正交晶系Pmn21空间群.电化学测试结果表明,每摩尔复合20 g CNTs的样品电化学性能最佳,在10 mA/g电流密度下,首周放电容量为150 mA.h/g,循环20周后仍保持在80 mA.h/g;CNTs的原位复合可提高Li2MnSiO4材料的导电性能,并改善其电化学性能.

纳米Li_2MnSiO_4/C正极材料的制备和电化学性能

以己二酸作为碳源和络合剂,采用溶胶凝胶法制备了纳米Li2MnSiO4/C正极材料。X射线衍射(XRD)结果表明,600℃下合成的Li2MnSiO4/C材料属于正交晶系Pmn21空间群。场发射扫描电子显微镜(FESEM)表征结果显示,合成材料的颗粒大小在50 nm左右。将制备的材料组装成模拟电池并进行恒流充放电测试,研究了不同己二酸用量对材料的电化学性能的影响,结果表明:当己二酸∶乙酸锰=1∶1时,材料的充放电性能最佳,在10 mA/g下首次放电比容量可达167.5 mAh/g。

锂离子电池新型正极材料研究展望

研究和开发新型的电池正极材料是锂离子电池研究的一项重要内容,主要介绍了三种锂离子电池新型正极材料Li2FeSiO4、Li2MnSiO4以及LiNiVO4的结构、合成方法以及电化学性能,并对该领域的研究现状进行了综述,最后对其未来的发展趋势进行了展望。

Li_2MnSiO_4/C复合材料的制备与性能表征

本文分别以柠檬酸(C6H8O7.H2O)和蔗糖(C12H22O11)为碳源,采用溶胶凝胶法合成了Li2MnSiO4/C材料。X射线衍射(XRD)结果显示合成出的Li2MnSiO4/C材料均属于正交晶系Pmn21空间群。扫描电子显微镜(SEM)结果表明合成出的Li2MnSiO4/C1(以C6H8O7.H2O为碳源)材料粒径均在500 nm左右,Li2MnSiO4/C2(以C12H22O11为碳源)材料粒径在1μm左右。充放电测试结果显示,Li2MnSiO4/C2较Li2MnSiO4/C1有较高的首次不可逆容量;两种电极材料经几周循环后均具有稳定的循环性能,所制得的Li2MnSiO4/C1较Li2MnSiO4/C2具有高的循环容量。

Na掺杂Li2-xNaxMnSiO4/C正极材料的微波辅助合成与电化学性能

采用溶胶-凝胶法并辅以微波热处理合成了Na掺杂改性的Li2-xNaxMnSiO4/C(x=0,0.05,0.09,0.13)复合正极材料.利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、恒电流充放电测试、循环伏安(CV)和交流阻抗(EIS)测试等对材料进行了表征.结果表明,经微波辐射后得到的电极材料具有Pmn21型空间结构,其碳层分布均匀,粒径细小均匀,约为15~30nm.在微波辅助原位碳包覆和Na掺杂共同作用下,复合材料的电荷转移电阻明显降低,Li+扩散速率增大,展现出优良的电化学性能.在0.1C倍率下Li1.91Na0.09MnSiO4/C样品首次放电比容量为211mA·h/g,50次循环后仍保持80mA·h/g的可逆容量;0.5C和2.0C倍率下的放电比容量分别为106和53mA·h/g,大电流下的可逆容量明显提高.

喷雾干燥-高温固相法合成锂离子电池正极材料Li_2MnSiO_4的研究

通过加热回流-喷雾干燥-高温煅烧三步法制备了包覆碳的纯相Li2MnSiO4锂离子电池正极材料,研究了回流时间对材料性能的影响。通过XRD、SEM、TEM和电化学测试对Li2MnSiO4材料的结构、形貌及电化学性能进行了测试和表征。结果表明,当电流密度为30mA/g时,所制备的材料首次放电容量达189.1mAh/g;当电流密度为300mA/g时,首次放电容量达132.9mAh/g,经过40次循环,保持了首次放电容量的55.6%。

多孔球形Li_2MnSiO_4/C正极材料的制备及电化学性能

采用湿法球磨-喷雾干燥法制备了多孔球形锂离子电池Li2MnSiO4/C复合正极材料。X射线衍射(XRD)表明合成的Li2MnSiO4具有正交结构,属于Pmn21空间群。扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)显示粉体复合材料为直径10μm左右的球形团簇,由100nm左右的颗粒堆积而成,颗粒表面包覆1层大约3nm的碳层。电化学测试表明,在0.05和0.5C倍率下,Li2MnSiO4/C样品的首次放电容量分别为153和110mAh/g,50次循环后容量分别保持80%和66%。