LiNi0.5Mn1.5O4纳米棒的合成及其储锂性能研究

将化学计量比的LiOH·H2O、Ni（NO3）2·6H2O与超细α-MnO2纳米线前驱体均匀混合,在800℃下煅烧12 h合成LiNi0.5Mn1.5O4纳米棒。通过XRD、TEM和电化学测试对样品的晶体结构、表面形貌及电化学性能进行了表征。结果表明:超细α-MnO2纳米线平均直径为10 nm,多根α-MnO2纳米线聚集成簇。LiNi0.5Mn1.5O4纳米棒直径为50 nm,与α-MnO2纳米团簇的直径相仿。电化学测试结果表明:LiNi0.5Mn1.5O4纳米棒的初始放电比能量为475 Wh/kg,循环500圈后容量保持率为99%。

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。

碳纳米管含量对球形LiNi0.5Mn1.5O4正极材料倍率性能的影响

为探明碳纳米管含量对LiNi0.5Mn1.5O4正极材料倍率性能的影响,采用溶剂热辅助共沉淀的方法合成了碳纳米管复合球形尖晶石镍锰酸锂(LNMO/MWCNTs)的正极材料,并通过X射线衍射、扫描电镜、循环伏安法和电化学阻抗等手段表征和测试复合材料的形貌和电化学性能。实验结果表明:碳纳米管分布在球形表面,碳纳米管的加入能够提升离子电导率和倍率性能,MWCNT15%复合正极材料电化学性能最好。5.0C大电流放电时MWCNT15%的容量保持率为1.0C电流放电时的82.7%,在所有样品中容量保持率最高。通过电化学阻抗分析和ZView等效拟合得出MWCNT15%的电荷转移电阻约为243Ω,锂离子扩散系数约为5.12362×10^-16 cm^2/s。

海藻酸辅助合成5V正极材料LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4

首次利用海藻酸为模板剂,辅助合成了Fd3m空间群结构的锂电正极材料Li Ni0.5Mn1.5O4,同时分析了其结构、形貌及电化学性能等.与普通共沉淀法相比,海藻酸辅助制备的样品表现出了良好的形貌特征和电化学性能.X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)观察的结果表明:制备的材料结晶度较高,颗粒晶型完整并达到微-纳级别.充放电测试结果表明:0.2C第一次放电表现出127.8 m Ah/g的比容量,且50次循环保持率在99%以上.同时,循环伏安(CV)和交流阻抗(EIS)测试结果可很好的解释其容量较高的原因.

升温速率对高电压正极材料LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4晶粒形貌及电化学性能的影响

采用低温固相法合成LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4正极材料,考察升温速率对LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4正极材料结构、晶粒尺寸和形貌以及电化学性能的影响。结果表明:升温速率对LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4正极材料的晶粒形貌和电化学性能有重要的影响。当升温速率为10℃/min时,LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4的晶粒尺寸较小,形貌不规则,电化学性能不理想;当提高升温速率到20℃/min时,LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4的晶粒尺寸变大,同时大部分的晶粒形貌变成规则的八面体状,样品不仅容量高而且具有非常优异的倍率性能;当继续提高升温速率到30℃/min时,样品的晶粒尺寸基本不变,但表面出现破碎,破坏了晶粒八面体的完整性,样品的容量和倍率性能降低。因此,在低温固相合成时,升温速率控制是一种调控LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4正极材料晶粒形貌和电化学性能非常简单而有效的方法。

活性炭/LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4电容器性能及活性炭负极的劣化分析

为提高电化学电容器的工作电压,采用电池材料Li Ni0.5Mn1.5O4（LNMO）为正极,活性炭为负极,组装成混合型电容器并探索了提高其性能的最佳条件。负/正极质量比增加、充放电截止电压的升高均能显著提高电容器的放电容量和能量密度,在负/正质量比为4,电压0~3 V,电流密度1×10^-3A/cm^2的条件,700次循环后容量保持率达97.5%。运用三电极体系、电化学阻抗谱等测试手段对此负极活性炭的劣化及其对电容器性能的影响进行了深入探索。

锂电池正极材料LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4的充放电性能研究

采用高分子网络法制备锂离子电池LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4正极材料,利用XRD,SEM及电化学测试对其进行表征,研究了煅烧温度对LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4的微观结构,形貌及其电化学性能的影响。研究结果表明,采用高分子网络法制备的LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4材料颗粒小,粒度分布均匀,850度煅烧制得的LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4电化学性能最好,大倍率3C放电循环20次比容量保持率为97.8%。

Cr^(3+)掺杂LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4材料的制备及性能

采用高温固相法合成了Cr^(3+)掺杂的LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4正极材料,研究了掺杂量对材料物理性能和电化学性能的影响。利用XRD、SEM对材料的结构和形貌进行了表征。结果显示,样品具有棱边清晰的尖晶石形貌。讨论了不同Cr^(3+)掺杂量对LiCrxNi_(0.5-0.5x)Mn_(1.5-0.5x)O_4(x=0,0.05,0.1,0.15,0.2)正极材料性能的影响。充放电测试、循环伏安和交流阻抗测试结果表明:当Cr^(3+)的掺杂量为x=0.1时(LiCr_(0.1)Ni_(0.45)Mn_(1.45)O_4)正极材料的性能最好,0.1、0.5、1、2及5 C的首次放电比容量依次为131.54、126.84、121.28、116.49和96.82 mAh·g^(-1),1 C倍率下循环50次,容量保持率仍为96.5%。

基于La掺杂固相法合成LiNi_(0.5)Mn_(1.5-x)La_xO_4及其性能研究

采用高温固相法制备尖晶石5V正极材料LiNi_(0.5)Mn_(1.5-x)La_xO_4(x=0,0.005,0.01,0.02)。通过XRD,SEM及电化学手段等探讨La^(3+)不同掺杂量对LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4材料结构和电化学性能的影响。XRD测试结果表明,通过La^(3+)部分取代晶格中Mn^(3+)后使得LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4材料晶胞体积增大,增加了Li^+迁移速率,进而提高了材料电子电导率,该结论得到了电化学性能测试验证,LiNi_(0.5)Mn_(1.495)La_(0.005)O_4表现出最优秀的循环和倍率性能,经过1C倍率循环275周后,容量保持率为93.8%;20C放电比容量保持率高达65.6%。

锂离子导体包覆镍锰酸锂正极材料的制备及其电化学性能

采用原位包覆法制备表面包覆Li1.3Al0.3Ti1.7(PO4)3(LATP)的Li Ni0.5Mn1.5O4(LNMO),即LNMO@LATP正极材料。采用X-射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)及电化学测试等手段对其物相结构、表面形貌及电化学性能进行研究。结果表明:LATP以无定型态紧密包覆于Li Ni0.5Mn1.5O4的表面,包覆层厚度约为5 nm。由于LATP包覆层具有保护电极材料表面和提高锂离子导电的双重作用,减少了电极过程的副反应,降低了电化学极化,提供了更多的锂离子扩散通道,导致LNMO@LATP具有比LNMO更稳定的循环性能和更好的倍率性能,特别是在高温的情况下。室温下在0.2C放电时,LNMO@LATP和LNMO的首次放电容量分别为141.5和142.6m A·h/g,经80次循环后,二者放电容量保持率分别达到99.2%和98.0%;而在10.0C放电时,LNMO@LATP和LNMO的首次放电容量分别为93.5和70.6 m A·h/g,经80次循环后,二者放电容量保持率分别达到66.1%和49.5%。当循环温度提高到55℃时,LNMO@LATP和LNMO在0.2C循环80次后的放电容量保持率分别为95.5%和79.2%;而在10.0C放电循环80次后,放电容量保持率分别为88.0%和51.0%。

镍锰酸锂高电压电解液及界面电化学研究进展

尖晶石型镍锰酸锂LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4(LNMO)因其高比能量密度、高电压的优势而成为动力系统动力源的研发热点。通过对比不同高压电解液添加剂,介绍了LNMO电极表面电化学反应机理以及对其界面反应的影响,利用不同分析仪器对LNMO表面电化学行为进行分析。分析了LNMO目前在研究中面临的问题,展望了LNMO正极材料电化学研究未来的发展方向。

低放电电压下锂离子电池正极锰酸镍锂的电化学性能研究

通过共沉淀法制备了锂离子电池正极材料锰酸镍锂（LiNi_（0.5）Mn_（1.5）O_4）,研究了不同烧结温度对样品晶体结构,颗粒形貌的影响,重点对其在低放电电压条件下的电化学性能进行了研究。结果表明：不同烧结温度得到的样品都具有比较好的尖晶石晶体结构,尤其在730℃下,杂质的衍射峰强度最弱;扫描电镜图像表明不同烧结温度得到的样品粒径为100～300 nm;在不同倍率下,730℃样品放电比容量最高,其在1 C时的比容量大于锰酸镍锂理论比容量,主要原因为放电电压降低,使得更多的锂离子嵌入。