xLiMnPO_4·yLi_3V_2(PO_4)_3/C复合正极材料制备及电化学性能

采用固相法合成xLiMnPO4·yLi3V2(PO4)3(x/y=1:0、2:1、1:1和1:2)复合正极材料.利用X-射线衍射、扫描电镜、恒流充放电测试和循环伏安测试对材料物相、微观形貌和电化学性能进行表征.结果表明,复合材料中LiMnPO4和Li3V2(PO4)3两相共存;在2.4~4.8V电压范围,随着Li3V2(PO4)3含量的增加,复合材料放电容量逐渐增大.0.1C倍率下LiMnPO4·2Li3V2(PO4)3/C的放电容量达到147mAhg-1.复合Li3V2(PO4)3能显著改善LiMnPO4充放电可逆性.     

碳源对Li3V2(PO4)3/C正极材料电化学性能的影响

碳源是影响聚阴离子型锂离子电池正极材料电化学性能的关键因素之一.研究碳源对Li_3V_2(PO_4)_3正极材料晶体结构、形貌、颗粒尺寸、热解碳形态、导电性和电化学性能的影响.分别以聚丙烯腈、丹宁酸、没食子酸、葡萄糖酸内脂为碳源,通过碳热还原法制备Li_3V_2(PO_4)_3/C复合正极材料.结果表明,相比聚丙烯腈、丹宁酸,没食子酸、葡萄糖酸内脂为碳源制备的Li_3V_2(PO_4)_3/C具有更高的电化学活性和循环稳定性.在20 C的高倍率下,以葡萄糖酸内脂为碳源制备的Li_3V_2(PO_4)_3/C表现出最高的放电容量,这主要归于材料高的结晶度、导电性以及材料颗粒表面完整的包覆碳层.     

碳基质中MoS_2的限域生长调控及电容特性研究

设计了一种通过碳基质限域控制二维材料生长的方法,制备了多孔MoS_2/C杂化复合物.该材料具有低的电荷迁移阻力、众多的电化学活性位点以及稳定的结构,因此具有优异的储电性能.该电极材料在4 A·g~(-1)电流密度下,具有418 F·g~(-1)的高比容量,以及2000圈循环后容量保持率为104%的优异循环稳定性.     

CoMoO_4电极材料的制备及赝电容特性研究

本文采用水热法制备CoMoO_4作为超级电容器电极材料,研究了CoMoO_4电极材料的形貌和电化学性能.结果显示,350℃退火样品SEM图显示CoMoO_4样品为纳米棒;CoMoO_4材料在1 A·g^(-1)的电流密度下比容量为155 F·g(-1)的电流密度下比容量为155 F·g^(-1),并在渐变的电流密度下连续充放电循环1 600次后电容量衰减了9.8%.结论:CoMoO_4材料具有良好的电化学性能.     

机械球磨法制备纳米CrTaO_4锂离子电池负极材料及其电化学性能研究

采用机械球磨法制备CrTaO_4纳米材料,并首次将其作为锂离子电池负极材料.利用X射线衍射分析(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、充放电测试、循环伏安(CV)测试和电化学交流阻抗测试(EIS)对材料的结构、形貌和电化学性能进行表征.与传统块材CrTaO_4相比,球磨后的CrTaO_4首次放/充电容量由313/147 mAh/g提高到508/309 mAh/g,充放电50次后放电容量可以保持在124 mAh/g,同时不同倍率进行充放电,充放电80次后改性样品的放电容量仍可维持在140 mAh/g,有效提高了电化学性能.     

长寿命、高倍率超级电容器电极材料的研究——三明治型MoO_3/C插层复合物的原位合成

利用典型的二维材料α-MoO_3为前驱物,设计并合成了一种特殊的α-MoO_3层和石墨烯插层复合材料.三明治型的MoO_3/C杂化电极材料具有宽的离子扩散通道,低的电荷迁移电阻和稳定的结构,因此具有优异的储能特性.在1 A·g~(-1)的电流密度下,MoO_3/C复合物的比容量为331 F·g~(-1);10 A·g~(-1)时,比容量保持率达到71%.除此,该材料还具有良好的循环稳定性,在1 000~10 000圈的循环过程中比容量基本无衰减.优异的倍率性能使该电极材料具有高功率密度(12.0 k W·kg~(-1))和能量密度(41.2 Wh·kg~(-1)).     

一次球磨前后柠檬酸加入量及顺序对Li_3V_2(PO_4)_3/C性能的影响

采用固相反应法制备碳包覆的磷酸钒锂材料,研究不同的柠檬酸添加量以及一次球磨前后加入顺序对磷酸钒锂性能的影响.通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、电池测试仪、电化学工作站等测试方法对Li_3V_2(PO4)_3/C复合正极材料的晶体结构、形貌特征、电化学性能、动力学性能做了分析.结果表明:柠檬酸的添加量以及柠檬酸加入顺序对磷酸钒锂复合材料的电化学性能有明显的影响.当一次球磨之前添加柠檬酸且其量与钒的摩尔比为1时得到的磷酸钒锂复合材料具有最佳的性能,电化学性能测试显示,在电压3.0~4.3 V范围内0.5 C倍率时,放电比容量达到128 mAh·g~(-1)(理论比容量为133 mAh·g~(-1)),并且当倍率达到10 C时,放电比容量仍有105 mAh·g~(-1),甚至当倍率达到20 C时,放电比容量仍高达95 mAh·g~(-1),循环伏安法和交流阻抗分析显示出有较好的离子扩散率和较小的阻抗.     

新型有机硅基离子塑晶材料作为固态电解质用于锂离子电池（英文）

目的:合成新型的有机硅基离子塑晶材料[DTMA][TFSI],测试材料的物理和电化学性能,研究其掺杂改性并作为固态电解质用于锂离子电池。创新点:1.合成新型的有机硅基离子型塑晶材料;2.将三元复合塑晶材料作为固态电解质在室温下用于锂离子电池。方法:1.通过热性能分析,得到材料的塑晶温度区间和融化熵值(图1和表1);2.通过电导率测试,确定塑晶掺杂对导电性能的影响(图2);3.通过对扣式电池的充放电性能、倍率性能、循环性能以及阻抗的测试(图4~7),得到塑晶复合物作为固态电解质的电化学性能以及电池循环的稳定性和可逆性。结论:1.合成新型有机硅基离子塑晶材料[DTMA][TFSI],塑晶温度区间为–26°C到54°C;2.在纯塑晶IPC中添加10% LiODFB和10%PC,得到复合物的电导率为1×10~(-4) S/cm,提高塑晶作为固态电解质在室温下应用的可行性;3.将复合物用于LiFePO_4/Li半电池测试,在C/20倍率下,电池的放电比容量为144 mA·h/g,库伦效率为99%。在50次循环后,容量保持率为94%;4.测试结果表明,新型有机硅基离子塑晶的复合物可作为固态电解质材料应用于锂离子电池,以及更高能量密度的锂-硫和锂-空电池。     

Li_7La_3Zr_2O_(12)表面包覆层对LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2电化学性能改善研究

采用共沉淀方法合成锂电池正极材料LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2的前驱体,进而高温固相反应生成LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2(LNCM),由于所得正极材料含有的Ni、Mn元素与电解液发生微量副反应,导致材料电化学性能降低.为改善LNCM材料的循环性能和倍率性能,采用导电性能优良的快离子导体Li_7La_3Zr_2O_(12)(LLZO)对LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2进行表面修饰,制得几种不同表面包覆比例的LLZO@LNCM材料.研究发现,LNCM和LLZO@LNCM材料在0.1 C倍率下的首次放电容量相似,而LLZO@LNCM的循环性能和倍率性能则有明显改善.     

镧掺杂对富锂锰基正极材料电化学性能的影响

高能量密度富锂锰基正极材料是非常有前景的锂离子电池正极材料,然而差的倍率性能和长循环过程中严重的电压衰减制约其商业化应用.通过少量镧对Li_(1.2)Mn_(0.75)Ni_(0.25)O_2正极材料进行了掺杂改性.电化学测试结果表明,少量的镧掺杂Li_(1.2)[Mn_(0.75)Ni_(0.25)]_(0.99)La_(0.01)O_2材料具体优秀的倍率性能,当电流密度为5 C时,Li_(1.2)[Mn_(0.75)Ni_(0.25)]_(0.99)La_(0.01)O_2电极仍然可提供185.5 mAh g^(-1)放电比容量.在0.5 C倍率循环100次后容量保持率为76.5%.此外,循环过程中电压衰减也得到了有效的缓解.电化学性能的改善与镧掺杂后减少的晶格氧释放和扩大的锂层间距密切相关.因此,镧掺杂改性是改善富锂锰基正极材料结构稳定性和电化学性能的一种非常有前途的方法.     

高密度锂离子电池正极材料LiFePO4PC 的制备及其性能

采用液相沉淀法制备高密度的LiFePO4PC 正极材料, 利用扫描电镜(SEM) 、X 射线衍射(XRD) 、傅立叶红外光谱(FTIR) 、元素分析等对样品的表观形貌、晶体结构、谱学性质等进行了测试分析。结果表明,样品具有单一的橄榄石结构和314 V 左右的放电平台, 掺碳的LiFePO4 具有更优良的性能, 振实密度达1146 gPcm3 , 011 C 首次放电比容量为14416 mAhPg , 循环20 次后容量保持率为9312 %.     

环境温度对RE(NiCoMnAl)_5贮氢合金电化学性能的影响

对LaxCe0 .9-x(PrNd) 0 .1 (Ni3 .5 5 Co0 .75 Mn0 .4Al0 .3)合金 (x =0 .4～ 0 .9)在不同温度下( 2 98K～ 333K)的电化学性能进行了系统的研究 .结果表明 ,随着温度由 2 98K升高到 333K ,合金的活化性能得到改善 ;合金的最大放电容量增大 ,并在 313K时达到最大值 (平均提高了 2 2 .9mAh/g) ,而当温度提高到 3 33K时 ,各合金的最大放电容量又大幅度下降 (平均降低了 83 .9mAh/g) ;随着温度的升高 ,合金的高倍率放电性能得到改善 ,但合金的循环稳定性明显降低 (在 1C充放电电流下经2 2 0次充放电循环后的容量保持率平均降低了 4 0 %以上 ) .     

锂离子电池正极材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的电化学性能研究

以共沉淀氢氧化物Ni1/3Co1/3Mn1/3(OH)2和LiOH·H2O为原料,研究了其恒电流充放电测试显示,在2.8～4.4 V电压区间,流变相反应法合成的材料首次放电比容量高(达到170 mAh/g),循环性能好.充放电循环40次后,放电比容量为145 mAh/g,容量保持率达85.3%.循环伏安实验表明,材料的结构在循环过程中保持稳定.     

Na3V2(PO4)3/C正极材料制备与储钠性能综合实验教学设计

设计了“常温预还原-热处理法制备钠离子电池正极材料磷酸钒钠”综合性研究实验,探究了原料种类和热处理温度对Na₃V₂(PO₄)₃/C的物相、晶体结构、晶粒尺寸、微观形貌及电化学性能的影响。研究表明,NH₄VO₃中的V⁵⁺更易被草酸常温还原,机械活化后所得前驱体为无定形结构,由该前驱体热处理制备的Na₃V₂(PO₄)₃/C结晶度更高,且电化学性能更优。通过优化合成温度,发现在700℃下合成的Na₃V₂(PO4₎₃/C具有最高的比容量、最优的倍率性能和最佳的循环性能。在实验中,学生通过材料制备、结构及形貌表征、电池制作与电化学性能分析等环节,能够达到强化理论知识、提高实验技能、激发创新性思维的目的。     

纳米锰酸锂的制备及在水系锂离子电池中的电化学性能研究

通过球磨结合高温固相法成功制备了锰酸锂纳米粉体.X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)测试表明,尖晶石结构的锰酸锂纳米颗粒大小为50～100nm,粒径分布均匀.制备的纳米锰酸锂作为水系锂离子电池正极材料时呈现出了优异的电化学性能.在0.1C电流密度下的首周可逆放电比容量可以达到122.5mAh g-1,首周库伦效率可达90.4％.1.0C充放电循环测试100周后,纳米锰酸锂材料的放电容量仍然维持在93.1mAh g-1.     

锂离子电池正极材料LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2的电化学性能研究

以共沉淀氢氧化物Ni1/3Co1/3Mn1/3(OH)2和LiOH·H2O为原料,研究了其恒电流充放电测试显示,在2.8~4.4V电压区间,流变相反应法合成的材料首次放电比容量高(达到170mAh/g),循环性能好.充放电循环40次后,放电比容量为145mAh/g,容量保持率达85.3%.循环伏安实验表明,材料的结构在循环过程中保持稳定.     

水热合成Fe2O3/石墨烯纳米复合材料及其电化学性能研究

利用水热法成功合成了Fe2O3/石墨烯(RGO)锂离子电池负极材料.导电性能良好的石墨烯网络起到连接导电性能极差的Fe2O3和集流体的作用.电化学性能测试表明,180℃下得到的Fe2O3/RGO具有良好的比容量和循环稳定性.在不同倍率充放电过程中,初始放电比容量为1023.6mAh/g(电流密度为40mA/g),电流密度增加到800mA/g时,放电比容量维持在406.6mAh/g,大于石墨的理论放电比容量～372mAh/g.在其他较高的电流密度下比容量均保持基本不变.该Fe2O3/RGO有望成为高容量、低成本、低毒性的新一代锂离子电池负极材料.     

锂离子电池SiO/C复合负极材料的制备及性能研究

以正硅酸乙酯和蔗糖为原料,采用液相法制备了SiO/C复合负极材料。通过XRD、SEM以及恒流充放电测试等方法研究了煅烧温度、溶液pH值对SiO/C材料的相组成、颗粒形貌及电化学性能的影响。结果表明,煅烧温度为800℃、pH=6时制备的SiO/C负极材料具有高的可逆比容量(～500mAh/g)及优良的循环性能。这主要是由于煅烧温度为800℃时材料中无定形碳的碳化程度较高,pH=6时可形成较小的SiO核心颗粒。     

ZnSe/rGO复合材料用作高性能锂电负极研究

目的:为提高锂离子电池循环稳定性和倍率性能,制备具有高容量、长寿命、强导电性的负极材料.方法:Hummers法制备氧化石墨烯(GO)作为复合材料的基底物质,水热法有效合成ZnSe/rGO复合电极材料.在硒化锌高的理论容量和石墨烯强的电子导电性的协同作用下,使合成的复合材料获得优异的锂离子电池性能.结果:将ZnSe/rGO复合物作为锂电负极材料进行性能测试,相较于纯ZnSe材料,不仅具有稳定循环性能(0.5 A/g电流密度下,循环200圈容量每圈仅衰减0.097％),还具有优异的倍率性能(高达10 A/g电流密度下,容量依然保持322 mAh/g).结论:ZnSe/rGO复合电极材料由于其独特的表面结构和增强的电导性,可以有效提高锂离子电池整体电化学性能.     

新型锂离子正极材料Li_2Ru_(0.5)Co_(0.5)O_3的结构及其电化学性能

利用高温固相反应法制备了新型锂离子电池正极材料Li2Ru0.5Co0.5O3.通过X射线衍射技术和电化学性能测试对Li_2Ru_(0.5)Co_(0.5)O_3的微观结构及其电化学性能进行了表征.研究结果表明,该新材料为六方层状结构,空间群为R-3M;电化学性能测试表明,该材料具有良好的比容量和循环性能,在电压范围2.5V～4.8V内,以16mA/g的电流密度,其初始充电比容量达240mAh/g,初始放电比容量为175mAh/g,40次循环后容量保持率为78%.