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镁掺杂改性磷酸铁锂正极材料及其性能研究

采用碳热还原法合成LiFe1-xMgxPO4/C(x=0.01、0.02、0.03、0.05、0.10)正极材料,并通过XRD、SEM、恒流充放电等测试方法表征材料的物相结构及电化学性能.结果表明:获得的所有材料均为橄榄石型结构,不同掺镁量对材料的颗粒形貌及颗粒尺寸未有较大影响.当x=0.02时,LiFe0.98 Mg0.02PO4/C材料具有良好的循环稳定性和高倍率放电性能,1C倍率50次循环后,容量保持率可以达到98.6％;以0.2C倍率充放,放电比容量为130.3mAh/g,分别以5C、10C倍率放电,放电比容量仅下降21.3％、28.4％.

关键词: 锂离子电池 , 正极材料 , LiFePO4 , Mg掺杂

热解温度对锂离子电池Si/C复合负极材料性能的影响

王英 , 肖志平 , 肖方明 , 彭果戈 , 唐仁衡 , 孙泰

材料导报 doi:10.11896/j.issn.1005-023X.2015.18.003

以酚醛树脂为碳源,采用球磨-热解工艺制备了一系列Si/C复合负极材料,通过XRD、SEM、恒流充放电等测试方法,研究了热解温度对复合材料结构、形貌和电化学性能的影响.结果表明,前驱物经不同的热分解温度得到的复合负极材料,其衍射峰基本与原料硅和石墨的衍射峰相符.随着热分解温度的升高,硅颗粒的分散性得到改善,并与石墨及无定形碳层交错起来形成微孔结构,直接对复合材料的电化学性能产生较大的影响.当热分解温度为1000℃时,合成的Si/C复合负极材料综合电化学性能较好,首次充放电效率可以达到73.1％,以100 mA/g放电,循环100周后容量保持率为89.7％,以200 mA/g放电,循环100周后容量保持率仍可以达到87.8％.

关键词: 锂离子电池 , Si/C复合负极材料 , 热解温度 , 电化学性能

LiMn0.98Mg0.02PO4/C材料碳包覆改性研究

唐仁衡 , 王海霞 , 王英 , 肖志平 , 肖方明 , 李伟

材料导报

采用固相法制备LiMn0.98 Mg0.02PO4/C材料,以葡萄糖为碳源,通过不同加入量对材料进行碳包覆改性研究.研究结果表明:制备的材料均为橄榄石型结构,葡萄糖的含量对材料的颗粒形貌没有较大影响,但随着葡萄糖含量的增加,颗粒团聚尺寸减小,分布均匀;当葡萄糖加入量为40％(质量分数)时,制备的材料以0.05 C、0.2C充放电,放电比容量分别为100.1 mA· h/g,79.4 mA·h/g;0.05 C倍率30次循环后,容量保持率为73％,而0.2C倍率下,容量保持率仅为54％.

关键词: 锂离子电池 , 正极材料 , LiMnPO4 , 碳包覆

Cr3+对LiFePO4/C材料结构和电化学性能的影响

章兴石 , 唐仁衡 , 肖方明 , 王英 , 肖志平

材料导报 doi:10.11896/j.issn.1005-023X.2014.16.011

采用二步固相反应法合成了具有橄榄石结构的LiFe0.98Cr0.02PO4/C复合正极材料,并通过XRD、SEM、恒流充放电、循环伏安等分析测试手段对材料的物相结构及电化学性能进行表征.结果表明:LiFePO4材料引入Cr3+未改变其原有的晶体结构,但合成材料的颗粒尺寸明显减小,颗粒粒径约为200 nm;获得的LiFe0.98Cr0.02-PO4/C复合材料具有良好的电化学性能,0.2C倍率下首次放电比容量为144.9mAh·g-1,50次循环后,容量保持率为99.6％,10C倍率放电比容量可达到116.3 mAh·g-1.循环伏安性能测试表明Cr3+的掺杂提高了Li+在材料中脱嵌过程的可逆性.

关键词: 磷酸铁锂 , Cr掺杂 , 锂离子电池 , 电化学性能

混料工艺对固相法合成LiNi0.5Mn1.5O4电化学性能的影响

白钢印 , 肖方明 , 唐仁衡 , 肖志平 , 丁恒敏 , 王英

材料导报 doi:10.11896/j.issn.1005-023X.2015.04.008

以Li2CO3、MnO2、NiO为原料,用固相法合成了5V尖晶石结构的LiNin5Mn1.5O4正极材料;并对合成的样品进行XRD、SEM及电化学性能测试,研究不同混料工艺对固相法合成的高电压正极材料LiNi0.Mn1.5O4电化学性能的影响.结果表明:采用高速球磨混料方式易获得具有优异电化学性能的样品;球磨时间一定,随着球磨转速增加,合成样品的比容量呈先增加后减小的趋势:转速为350r/min时合成的LiNi0.5Mn1.5O4的电化学性能最佳,0.2C倍率下,首次放电比容量为125.3mAh/g,100次充放电循环后放电比容量为118.7 mAh/g,容量保持率为94.7％.

关键词: 锂离子电池 , 高电压材料 , 固相法 , 混料工艺 , 电化学性能

掺杂 Fe3+对高电压正极材料 LiNi0.5 Mn1.5 O4结构和性能的影响?

白钢印 , 王英 , 肖志平 , 唐仁衡 , 丁恒敏 , 肖方明

材料导报 doi:10.11896/j.issn.1005-023X.2015.12.004

以 Li2 CO3、MnO2、NiO、FeC2 O4·2 H 2 O 为原料,用高温固相法合成了尖晶石结构的 LiNi0.5 Mn1.5 O4/LiNi0.5 Mn1.45 Fe0.05 O4锂离子电池正极材料；并对合成的样品进行 XRD、SEM 及电化学性能测试。结果表明：引入Fe3+可以提高材料的结构稳定性,并且改善了材料的导电性,一定程度上减缓材料的容量衰减,LiNi0.5 Mn1.45 Fe0.05 O4表现出较好的电化学性能,0.2C 倍率下经20次充放电循环,未掺杂样品与掺杂样品的放电比容量分别为115.4 mAh/g 和120.1 mAh/g,容量保持率由92.1%提高到96.5%。

关键词: 锂离子电池 , 高电压正极材料 , 固相法 , Fe 掺杂 , 电化学性能

锂离子电池 Si/C 复合负极材料的合成与性能?

王英 , 肖志平 , 彭果戈 , 唐仁衡 , 肖方明 , 孙泰

材料导报 doi:10.11896/j.issn.1005-023X.2015.16.003

采用球磨-热解工艺制备了 Si/C 复合负极材料。研究了球磨时间对 Si/C 复合负极材料结构和电化学性能的影响,并分析了电极的失效机理。研究结果表明,通过球磨可以将纳米硅颗粒均匀分散于石墨基体材料表面,同时,葡萄糖热解后形成的无定形碳使两者紧密结合。球磨3 h 合成的材料具有最优的电化学性能。以100 mA/g的电流密度放电,首次放电容量达到1340 mAh/g,首次充放电效率为75.6%,循环50次后,容量保持率为34.2%。

关键词: 锂离子电池 , Si/C负极材料 , 球磨-热解工艺 , 电化学性能