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.     

富锂正极材料0.5Li_2MnO_3·0.5LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2的微波合成及电化学性能研究

采用共沉淀制备前驱体,微波高温固相烧结制备富锂正极材料0.5Li2Mn O3·0.5Li Ni1/3Co1/3Mn1/3O2.通过X射线衍射(XRD)、电镜扫描SEM、循环伏安(CV)、充放电性能等材料结构的表征和电化学性能测试,研究了不同烧结时间(微波3 min、5 min、7 min、15 min)对材料结构电化学性能的影响.发现较佳的合成条件所合成的富锂正极材料0.5Li2Mn O3·0.5 Li Ni1/3Co1/3Mn1/3O2结构是α-Na Fe O2型,为二维层状结构.在2.0~4.8 V的截止电压范围、17 m Ah·g-1的电流密度,首次放电容量为284.6 m Ah·g-1,20个循环容量的保有率为75.6%.通过微波高温烧结合成正极材料,研究了制备工艺对材料结构和电化学性能的影响,并探讨了该体系的应用前景.     

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%.     

以PVDF为碳源的Li_(1.2)Mn_(0.54)Ni_(0.13)Co_(0.13)O_2/C的电化学性能研究

以PVDF为碳源,采用溶胶凝胶法制备Li1.2Mn0.54Ni0.13Co0.13O2/C正极复合材料.利用X-射线衍射(XRD)、同步热分析、扫描电子显微镜(SEM)表征合成材料的结构,利用充放电测试、循环伏安及交流阻抗测试系统地研究了碳包覆对材料电化学性能的影响.研究表明,合成的材料具有a-Na Fe O2层状结构且碳均匀包覆在Li1.2Mn0.54Ni0.13Co0.13O2颗粒表面.相比于Li1.2Mn0.54Ni0.13Co0.13O2,Li1.2Mn0.54Ni0.13Co0.13O2/C表现出更好的倍率性能和循环稳定性.电化学性能测试表明,碳表面修饰层增强了活性材料颗粒之间的电导性能,有效缓解电解液中HF对活性材料的腐蚀,降低电荷跃迁电阻(Rct),从而有效提高了材料的电化学性能.     

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.     

锂离子电池正极材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的合成

以共沉淀氢氧化物Ni1/3Co1/3Mn1/3(OH)2和LiOH·H2O为原料,采用流变相反应法(简称RPR法)在950℃煅烧15 h合成了锂离子电池正极材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2.用X-射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、电化学工作站、充放电仪等设备测试了材料的结构和电化学性能,XRD表明,合成的材料具有良好的α-NaFeO2层状结构.     

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.     

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.     

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.     

气氛条件对富锂型锂电池电极材料0.6Li_2MnO_3·0.4LiNi_(0.7)Mn_(0.3)O_2结构及电化学性能的影响

通过反应过程中适量聚乙烯吡咯烷酮(PVP)作为反应助剂,控制自蔓延燃烧阶段的气氛条件,制备一系列富锂型锂电池正极材料.在充分氧气条件样品制备过程中添加PVP助剂的材料,其低倍率电流密度下的循环性较好,而对于未添加PVP助剂制备的样品,虽然首次容量偏低,但是其循环性能和倍率性能明显优于另外两个样品.本文从样品制备过程中添加适量PVP助剂和调控反应气氛等条件,控制了样品的结构与形貌,在一定程度上改善了所得富锂材料的电化学性能.     

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.     

Li_2Mn_(0.35)Ti_(0.65)O_3的高温固相合成与交换性能

在一定的温度下,通过合理配比、研磨混合及高温固相反应合成离子交换剂Li_2Mn_(0.35)Ti_(0.65)O_3。当离子交换剂在其物质结构不变的情况下,通过改变化学计量数的方法,可以插入或者抽出一些离子。对Li_2Mn_(0.35)Ti_(0.65)O_3进行X射线粉末衍射测定、原子吸收检测、K_d值检测等,确定锂离子抽出及锂离子交换的能力。结果表明,金属氧化物离子交换机理是内部结构点锂离子抽出及插入实现的主要原因,该离子交换剂能够插入或者抽出锂离子,当样品被1 mol/L硝酸溶液处理后,对锂离子的离子交换能力高达6. 5 mmol/g,从而实现了从海水或者卤水中提取锂离子的可能。     

Ag_3PO_4/Co_3O_4异质结光催化剂的制备及其光催化性能研究

采用简单沉淀法制备Ag_3PO_4、Ag_3PO_4/Co_3O_4异质结光催化剂,并研究两者的比例对异质结型光催化剂性能的影响。研究发现:加入Co_3O_4不会显著增强Ag_3PO_4的光催化活性;只有当Co_3O_4与Ag_3PO_4的摩尔比为1∶5时,其光催化性能最佳。此外,活性基团实验也表明:空穴在罗丹明B的光降解过程中发挥主要作用。     

NiO/γ—Al_2O_3催化剂的阈值效应

应用XRD、TPR和催化活性评价手段,考察了CH_4与CO_2重整制合成气的负载型Ni催化剂的阈值效应。实验结果表明,在反应温度为750℃和空速为2500h~(-1)下,NiO载量为14.0％NiO/γ—Al_2O_3(相当于0.163gNiO/gγ—Al_2O_3或0.077gNiO/100m~2γ7—Al_2O_3)催化剂具有最佳的催化性能,NiO在γ—Al_2O_3表面上分散阀值为0.238gNiO/gγ—Al_2O_3(相当于0.112gNiO/100m~2γ—Al_2O_3),能明显体现负载型Ni催化剂在重整反应中的阈值效应。     

In_2O_3/Zn_(0.5)Cd_(0.5)Se异质结材料创新实验设计及二氧化碳还原性能的研究

运用太阳能进行可见光催化二氧化碳还原是实现碳中和目标的有效途径。如何培养具有专业素养的环境治理人才是本科院校重要研究方向。本文以In_2O_3/Zn_(0.5)Cd_(0.5)Se异质结材料的合成为媒介,采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜及二氧化碳光催化还原测试等方法研究In_2O_3/Zn_(0.5)Cd_(0.5)Se复合材料的合成方法、物相成分、形貌状态、化学组成及在碳中和领域的应用。该研究表明,以球形花状的In_2O_3纳米球作为基底材料,通过与Zn_(0.5)Cd_(0.5)Se复合得到的In_2O_3/Zn_(0.5)Cd_(0.5)Se异质结材料拥有更高的CO_2转化CO性能。通过该创新实验的设计,能够更好地培养材料类专业人才。     

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。     

氧化锰的合成及其超级电容器性能的研究

采用水热法通过改变NaOH用量合成Mn_2O_3和MnO_2样品,并对其进行XRD、SEM、TEM分析;通过循环伏安、恒流充放电、交流阻抗研究其在电解液为2mol/LKCl中的超级电容器性能.结果表明:Mn_2O_3样品比MnO_2样品具有更高的比电容,电化学性能更优越.     

锂离子电池材料Li_(1+x)Zn_xMn_(2-x)O_4电化学性质研究

采用溶胶-凝胶法合成了Zn2+取代的锂离子电池正极材料Li1+xZnxMn2-xO4。结构研究结果表明,用这种方法可以在比固相反应低得多的温度下得到单相的尖晶石且制得的材料粒度均匀,粒径大多在150nm左右。半电池循环测试结果表明,起始组成为x=0.06的样品性能最佳,其与锂片组成的半电池在3.0V—4.6V间,以0.10mA/cm2的电流密度进行充放电的首次充、放电容量分别为131.4mAh/g和129.2mAh/g,经35次循环后容量仍保持在100mAh/g。     

O_2~+、O_2~-、O_2~(2-)、O_3、O_3~-结构简析

关于O_2~+、O_2~-、O_2~(2-)、O_3、O_3~-结构,是一个很重要的问题.弄清楚它们的结构就不难了解由它们所引起的化学反应及形成的化合物的性质.本文只想简析它们的结构,而对于它们的性质将不加详细讨论.     

锂离子电池正极材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的研究概况

本文综述了近几年来锂离子电池正极材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的研究进展,重点讨论了LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2正极材料的结构,制备方法和改性研究状况。