枣碳改性MnO_(2)锌锰电池正极材料性能研究

中性水系锌锰电池因具有低成本、绿色环保等优势在储能领域具有重要的应用前景,提高其正极材料MnO_(2)的导电性能,从而实现良好的倍率性能和循环性能,是实现该电池体系大规模应用的关键问题之一。文中以冷冻干燥的大枣(DGZ)为前驱体,通过预碳化和活化工艺制备多孔碳材料(C-DGZ),进而在水热条件下将其与KMnO_(4)反应,原位制备得到α-MnO_(2)/C-DGZ复合材料。由于冻干枣碳的三维导电网络为电子传输提供了有效通道,复合后的α-MnO_(2)/C-DGZ作为锌锰电池正极表现出高的容量和良好的循环性能,在1 A/g的电流密度下循环400圈后比容量高达305 mAh/g。即使在3 A/g的电流密度下循环1000圈,α-MnO_(2)/C-DGZ比容量仍保持在82 mAh/g。此研究为生物质碳材料应用于锌锰电池提供借鉴作用。

金属有机框架衍生的高性能锂离子电池负极Co3O4/C复合材料（英文）

为克服Co3O4负极材料导电率低、循环稳定性差的缺点,选择Co2(NDC)2DMF2(NDC=1,4-萘二甲酸根)为前驱体采用两步煅烧工艺,制备了具有高碳含量的Co3O4/C复合材料。采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)和拉曼光谱对样品进行了表征。采用热重分析法(TGA)测定了Co3O4/C中非晶态碳的含量。作为锂离子电池的负极材料,Co3O4/C具有高的可逆比容量、优异的循环性能(在200mA·g^-1的电流密度下,循环200圈后放电比容量稳定保持在1000mAh·g^-1)和良好的倍率性能(在100、200、500、1000和2000mA·g^-1的电流密度下,放电比容量为分别1076.3、976.2、872.9、783.6和670.1mAh·g^-1)。材料优异的电化学性能归结为有机配体衍生的高含量非晶态碳的导电和缓冲作用有利于电子的快速传递并有效减缓了金属氧化物充放电过程中的体积膨胀。

钨掺杂对锂离子电池LiNiO2正极材料性能的影响

采用溶胶-凝胶法制备了钨掺杂镍酸锂正极材料(LiNi1-xWxO2,x=1%、3%),研究了钨掺杂对LiNiO2正极材料电化学性能的影响。结果表明,钨掺杂明显地改善了LiNiO2的充放电循环性能,在100mA·g-1的电流密度和2.5~4.5V电压范围的测试条件下,LiNi0.99W0.01O2材料循环400次后的容量保持率为62.51%,而LiNiO2在相同循环条件下的保持率仅为47.06%。同时,钨掺杂也提升了LiNiO2的充放电倍率性能,掺杂材料在每一个倍率下放电比容量均高于未掺杂材料。

三维有序大孔Fe2SiO4/SiO2@C锂离子电池负极纳米玻璃陶瓷-碳复合材料制备及电化学性能

以聚苯乙烯(PS)胶晶作为铸模,采用纳米铸造工艺及后续煅烧的方法合成了三维有序大孔Fe_2SiO_4/SiO_2@C纳米玻璃陶瓷锂离子电池负极材料。溶胶-凝胶工艺产生的凝胶在650℃氩气氛炉中煅烧后,Fe_2SiO_4纳米晶体从含铁元素的SiO_2基玻璃中结晶析出,形成由Fe_2SiO_4纳米晶体、铁离子(Fe3+)修饰的玻璃态SiO_2和非晶碳组成的三维有序大孔纳米玻璃陶瓷。在50 m A·g^(-1)电流密度下进行充放电时,其放电容量可达450 m Ah·g^(-1)以上,电流密度增加到250 m A·g^(-1)时可逆放电容量仍旧稳定地保持在260 m Ah·g^(-1),而具有同样有序大孔结构和含碳量的非晶态SiO_2@C材料的放电比容量在50 m A·g^(-1)电流密度时仅为15 m Ah·g^(-1)。这些结果表明,Fe_2SiO_4纳米晶体及Fe^(3+)有助于SiO_2基玻璃陶瓷实现可逆储锂过程。

锂离子电池正极材料LiVOPO4的制备及其长循环稳定性

本文采用溶胶凝胶法合成了β-LiVOPO4锂离子电池正极材料,研究了其结构和电化学性能。结果表明,在500℃较低温度下能够合成晶态纯相β-LiVOPO4,其结构为正交晶系,属于Pnma空间群。这种材料具有非常稳定的电化学充放电长循环性能。在10 mA/g充放电电流密度下循环300次,其放电比容量没有衰减,维持在150 mAh/g以上。即使在100 mA/g的电流密度下循环1000次,其比容量保持率仍旧高达100%。本文研究结果显示,LiVOPO4适合用作高能量长循环寿命锂离子电池正极材料。

Fe/W共掺杂对LiNiO_(2)正极材料结构和电化学性能的影响

通过溶胶-凝胶法合成了铁、钨共同掺杂的镍酸锂正极材料(LiNi_(0.97)Fe_(0.02)W_(0.01)O_(2)),研究了双阳离子掺杂对镍酸锂正极材料电化学性能的影响。结果表明,铁、钨共同掺杂可以显著降低镍酸锂的阳离子混排,抑制H2到H3的相变,提高循环稳定性并且降低电压平台的衰减。在200 mA/g的电流密度下,LiNi_(0.97)Fe_(0.02)W_(0.01)O_(2)材料循环100次后容量保持率为88.1%,而LiNiO_(2)材料容量保持率仅为62.9%。此外,LiNi_(0.97)Fe_(0.02)W_(0.01)O_(2)材料也具有更加优异的倍率性能(4000 mA/g的电流密度下放电比容量126.3 mAh/g)。因此,Fe/W共掺杂有利于提高无钴高镍层状氧化物正极材料的电化学性能。

大孔高镍LiNi_(0.8)Co_(0.1)Mn_(0.1)O_(2)正极材料的制备及其电化学性能研究

本工作以聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)微球组装成的胶晶模板作为铸模,溶胶-凝胶法辅助获得大孔LiNi_(0.8)Co_(0.1)Mn_(0.1)O_(2)(NCM811)正极材料.结果表明,利用PMMA作为造孔剂,形成了由100 nm的颗粒堆积而成的大孔结构,这种结构有效地提高了材料的倍率性能和循环稳定性.大孔NCM811在0.1C的首次放电比容量为190.3 mAh·g^(−1).2C倍率下NCM811纳米颗粒的放电比容量仅为129.3 mAh·g^(−1),而大孔NCM811的放电比容量为149.8 mAh·g^(−1).0.5C倍率下循环400次后大孔NCM811的容量保持率为83.02%,明显高于纳米颗粒材料的38.59%.