杜雪飞[1]2017年在《高比容量锂离子电池电极材料制备及电化学性能的研究》文中研究表明锂离子电池作为高效的储能装置,其应用范围已经从小型数码设备发展到电动汽车以及风能和太阳能的储能设备,这对锂离子电池的能量密度和使用寿命提出了更高的要求。锂离子电池电极材料是决定电池性能的关键,因此,开发高比容量、高循环稳定性、低成本的新型电极材料十分重要。在众多新型正极材料中,硅酸铁锂(Li_2FeSiO_4)以其高理论比容量(332mAhg~(-1))、稳定的硅酸盐结构、低成本和环境友好等特点而被认为是极具潜力的新一代锂离子电池正极材料。然而该材料较低的电子电导和锂离子扩散速率制约了其高比容量的发挥,影响了其循环稳定性和倍率性能。此外,硅酸铁锂还存在合成条件难控制,产物中容易产生铁氧化物杂质的问题,影响了产品的纯度。负极材料方面,硫化锌(ZnS)由于具有理论比容量高(963 mAh g~(-1))、自然资源丰富、低成本、环境友好等优点而引起人们的广泛关注。但是硫化锌同样存在电子电导差、嵌脱锂时容易体积膨胀等问题,导致材料容量不高并伴随衰减。这些问题都制约了它们在实际电池中的应用。针对硅酸铁锂合成过程中容易出现铁氧化物杂质的问题,我们从热力学计算出发,探究了氧分压和温度对铁的价态的影响。利用不同的合成方法,制备了具有不同结构特征的碳包覆电极材料,分析了颗粒不同形貌的形成机理,探讨了颗粒粒径、碳包覆程度和碳含量对材料电化学性能的影响。主要研究内容如下:采用廉价叁价铁为铁源,聚乙二醇200为分散剂和碳源,通过共沉淀法和高温煅烧,制备了 Li_2FeSiO_4/C复合材料。通过热力学计算确定了二价铁稳定存在的氧分压和温度范围,有效获得了高纯Li_2FeSiO_4材料。共沉淀过程中聚乙二醇的加入可以有效控制颗粒粒径,防止颗粒团聚;在高温锻烧时又能裂解成无定形碳原位包覆在颗粒表面,阻止颗粒长大,并且提高了材料的电子电导。合成的Li_2FeSi0_4/C材料在0.1C时可逆比容量为190mAhg~(-1),相当于1.37个锂离子的脱嵌,在0.5 C时循环400次,容量保持率达到了90%,表现出较高的可逆比容量和优秀的循环稳定性。该方法工艺简单、产量大、产物纯度可控性强,为硅酸铁锂正极材料的产业化奠定基础。通过壳聚糖辅助水热法和后续CVD技术设计合成了具有核壳结构的nano-ZnS-C复合材料,该材料粒径约100～150nm。研究表明天然高分子壳聚糖对于形成分散性良好的纳米硫化锌颗粒起到了关键的作用,乙炔气体则可以在高温裂解并沉积在颗粒表面形成无定形碳层。核壳结构中的纳米级颗粒为锂离子传输提供了较短的路径,无定形碳层则能缓冲材料在充放电过程中的体积膨胀,为电子提供高效的传输通道。在0.1 A g~(-1)和0.5 A g~(-1)的电流密度下,nano-ZnS-C循环600次后材料的可逆比容量分别为530 mAhg~(-1)和506 mAhg~(-1),5A g~(-1)的大电流下,可逆比容量仍能保持在363mAhg~(-1)。通过在溶剂热过程中引入碳源,成功合成了纳米ZnS/C复合材料。研究表明聚乙烯吡咯烷酮和葡萄糖的共同作用使颗粒粒径均匀并具有多层级结构,单个ZnS/C颗粒由ZnS纳米晶粒分散在无定形碳基体中组成。纳米晶粒缩短了锂离子扩散路径,无定形碳形成连续的导电网络,在提高材料电子电导的同时又能缓冲材料的体积膨胀。在0.5 A g~(-1)的电流密度下,ZnS/C电极首次可逆比容量达到了 813 mAh g~(-1),循环900次后可逆比容量保持在653 mAh g~(-1),容量保持率为81%;4 A g~(-1)的大电流下容量仍能达到747 mAh g~(-1),达到了理论比容量的77%,表现出优秀的循环稳定性和倍率性能。采用低温液相法成功制备了粒径均匀、分散性良好的ZnS@C纳米球。ZnS纳米球(～300 nm)由约20 nm的一次颗粒堆垛而成,颗粒之间存在空隙,纳米球表面均匀包覆着厚度一致的碳层,使材料呈现完美的核壳结构。ZnS@C纳米球内部的空隙为嵌锂过程中的体积膨胀预留了空间,防止颗粒粉化,提高了材料的循环稳定性;其表面均匀包覆的碳层有效提高了材料的电子电导,使电流均匀分布在材料的表面,促使活性物质充分地参与电化学反应。在0.1 A g~(-1)的电流密度下,ZnS@C的可逆比容量达到了 637 mAh g~(-1),0.5 Ag~(-1)时循环700次后容量稳定在670 mAh g~(-1)。在4 Ag~(-1)的大电流下,可逆比容量为374 mAh g~(-1)。该方法在常温常压下完成了 ZnS纳米球的制备和可控厚度的碳层包覆,为制备核壳结构的金属硫化物提供了新方法。
申永强[2]2016年在《铁基氟化物作为锂/钠离子电池正极材料的制备及性能研究》文中研究说明随着高性能电子装备和大规模电网储能的快速发展,具备高储存容量和优异倍率性能的锂离子特别是钠离子电池的研究成为研究热点。铁基氟化物由于其理论容量大、放电电压高被认为是新一代有潜力的正极材料。与传统的插层反应材料不同,铁基氟化物还可基于可逆转换反应传输电子,使其可充分利用充放电过程中的氧化还原反应,具有很高的理论比容量。特别是,铁基氟化物既可以作为锂离子电池正极材料,也可以作为钠离子电池正极材料。然而,由于氟离子强的电负性,导致铁基氟化物高的离子性特征和大的带隙,致使其电化学性能差。此外,转化反应的产物氟化锂或氟化钠也是高度绝缘的。因此,高导电性的碳材料(如石墨烯、炭黑、活性炭和碳纳米管)被用来提高其电子导电性。同时,减小粒子的尺寸,可以缩短锂/钠离子传输的距离,较好地提高其在可逆转化反应过程中的动力学性能。根据铁基氟化物的特点,在本论文工作中,溶胶凝胶法和微波辅助溶剂热法被用来与石墨烯复合制备具有不同形貌和结构的铁基氟化物复合材料。首先,通过氟化溶胶凝胶法,提出了一种新的FeF_3·xH_2O/石墨烯正极材料制备方法。FeF_3·xH_2O由各种含量的水合形式铁基氟化物组成,即烧绿石相结构的FeF_3·3H_2O与FeF2.5·0.5H_2O和钨青铜型结构(HTB)的FeF_3·0.33H_2O。结果表明,FeF_3·xH_2O的纳米颗粒随机分布在石墨烯表面,形成具有较高比表面积和丰富介孔结构的纳米复合材料,这种结构能在室温条件下获得高的Li/Na储存容量。此外,FeF_3·xH_2O/graphene(简写成FeF_3·xH_2O/G)复合材料作为锂离子电池正极材料,具有超过200 mAh/g的大放电比容量,同时也表现出优良的循环性能,0.2 C倍率下100次循环后仍然保持183 mAh/g的比容量,以及优异的倍率性能,即使在5 C倍率下放电比容量仍超过130 mAh/g。良好的循环性能和优异的倍率性能使得本文用溶胶凝胶方法制备的FeF_3·xH_2O/G具备作为锂离子电池正极材料的潜力。其次,经由溶胶凝胶法,设计和合成具有纳米片状结构的FeF_3装载在石墨烯表面,通过控制反应条件和经过自下而上的方式,得到了FeF_3/graphene纳米片(简写成FeF_3/G)。由于氟原子与碳原子的相互作用,FeF_3纳米片紧紧地锚定于石墨烯片的表面,然后FeF_3/G复合材料形成了混合片状结构。由于FeF_3/G复合材料中FeF_3和石墨烯之间片状结构形成,有助于FeF_3在转化反应和嵌入/脱出过程中获得更大的可逆储锂容量。因此,片状结构FeF_3/G复合材料是一个优良的锂离子电池正极材料,在0.1 C倍率下表现出的557.8 m Ah/g高初始放电比容量。当基于转化反应时,在1.5-4.5 V电压范围内0.3 C倍率下循环50次后,放电比容量仍然为205.2 mAh/g。同时,当基于嵌入/脱出反应时,FeF_3/G复合材料也显示出好的倍率性能和较为稳定的循环容量,在2.0-4.5 V电压范围内0.3 C倍率下循环50次后,仍然可以保留146.4 mAh/g放电比容量。此外,片状结构FeF_3/G复合材料也被作为钠离子电池正极材料进行研究,同时初步研究了钠离子在FeF_3/G材料中的电极过程动力学行为。通过恒电流滴定法(GITT)测定了材料的钠离子化学扩散系数DNa。结果表明,充放电过程中,其电极反应经历了嵌入/脱出反应和化学转化反应。在电化学性能方面,FeF_3/G复合材料放电性能明显优于FeF_3。在1.0-4.0 V电压范围内,0.1 C倍率下的FeF_3/G复合材料呈现高达550 mAh/g的不可逆放电比容量,0.3 C倍率下50次循环后放电比容量仍然保留在115.8 m Ah/g。在1.5-4.0 V电压范围内,0.1 C倍率下的FeF_3/G复合材料放电比容量234 mAh/g,接近于FeF_3嵌入1个Na的理论放电比容量。最后,通过微波辅助溶剂热法,FeF_3·0.5H_2O与graphene的复合材料被首次合成。FeF_3·0.5H_2O和石墨烯复合形成具有中空和介孔结构的微球。该复合材料作为钠离子电池正极材料应用,表现出良好的电化学性能和优良的循环性能。在1.0-4.0 V电压范围内,0.2 C倍率下放电比容量达到286.9 mAh/g,100次循环后放电比容量仍保持在107.3 m Ah/g。此外,在1.5-4.0 V电压范围内,0.2 C倍率下30次循环平均放电比容量达到141.4 mAh/g。
熊俊威[3]2017年在《锂离子电池正极材料LiFe_(0.2)Mn_(0.8)PO_4制备及性能研究》文中进行了进一步梳理锂离子电池作为能源转化与储存系统成为发展新能源技术的关键环节。橄榄石型磷酸盐正极材料,因其循环性能好、热稳定性优良、环境友好和成本低等优势,目前在锂离子动力电池高端领域受到广泛关注。然而,由于新能源汽车产业迅猛发展,3.4V低电压平台的橄榄石型LiFePO4已经不能满足市场对高比能量、高比功率等新型电池的需求。LiMnPO4有4.1V的高的电压平台,但是其本身离子和电子导电性能差,阻碍了应用。运用各种方法集LiFePO4和LiMnPO4材料优点于一体是目前研究热点之一。本文通过Fe掺杂替换LiMnPO4中部分Mn,运用高温固相法、液相法、微波辅助液相法及喷雾干燥法成功制备出了纳米颗粒、纳米特殊形貌(片状、棒状、3D花状)及微纳球状结构的LiMn0.8 Fe0.2 PO4/C材料,探索和改进了LiMn0.8 Fe0.2PO4/C的制备方法,实现了所合成LiMn0.8 Fe0.2 PO4/C综合电化学性能提高。研究了 LiMn0.8 Fe0.2 PO4/C不同的制备方法及各种制备方法中的温度、时间、表面活性剂等因素对材料晶型、微观形貌以及性能的影响。1.研究了高温固相法中,反应物一次球磨一次烧结与多次球磨多次烧结的时间、温度等因素对制备纳米LiMn0.8Fe0.2PO4/C材料结构形貌、电化学性能的关系;2h球磨,700℃煅烧即可得到结晶度较好LiMn0.8 Fe0.2 PO4/C材料,但材料电化学性能有待提升。通过二次球磨和煅烧、二次碳包覆对合成方式改进,有效控制颗粒的生长,增强了 LiMn0.8Fe0.2PO4/C颗粒表面碳包覆率和均匀度,循环和倍率性能得以提升。7C倍率放电,容量保持率由54.5%升到75.2%。EIS测试表明,材料的电荷转移阻抗由248.6Ω降低到190.5Ω。2.在液相法制备的基础上,采用油浴加热法,在相对较低的温度和常压下,制备出了纳米片状结构LiMn0.8Fe0.2PO4/C。研究了十六烷基叁甲基溴化铵在LiMn0.8Fe0.2PO4/C片状结构形成中的关键作用。纳米片状LiMn0.8Fe0.2PO4/C和颗粒状LiMn0.8Fe0.2PO4/C材料相比,有显着的倍率和循环优势,测试结果显示:纳米片状LiMn0.8Fe0.2PO4/C,在0.1C放电时,容量为141mAh·g-1,7C倍率放电时,容量为初始容量的80.2%,循环60次后容量保持率仍为98.8%。3.利用溶剂热法制备纳米棒状LiMn0.8Fe0.2PO4/C中,结合间苯二酚-甲醛原位聚合的方式,合成出了具有直角棱柱和短b轴纳米棒状结构LiMn0.8Fe0.2PO4/C材料。碳原位包覆形成相对较薄的碳层可以促进相互连接的导电网络的形成,并进一步提高电子传导率。研究了聚乙烯吡咯烷酮在纳米棒形成中的导向性机制及对电化学性能的改善。纳米棒状LiMn0.8Fe0.2PO4/C 4C放电容量达到最初容量的78.6%。4.通过液相法、原位聚合碳包覆技术成功制备了由纳米片构成的3D纳米花状材料。对花状形貌的形成机理,材料的结构和形貌以及碳包覆进行了研究,结果显示3D互连的花状结构和材料的多孔性,可以使电解液更容易浸透到样品的内部,从而促进锂离子在正极材料和电解液之间的扩散,提升了LiMn0.8Fe0.2PO4/C倍率和循环等电化学性能。5.运用简单的微波辅助液相法制备了微纳结构的LiMn0.8Fe0.2PO4/C微球。研究了合成中柠檬酸作为络合剂与前驱体溶液的PH值的关系,前驱体溶液的PH可以显着影响柠檬酸根离子的电离,并进一步控制最终微纳球形结构LiMn0.8Fe0.2PO4/C产物的形成以及性能。同时,研究了反应时间和温度对产物形貌和晶型结构的影响,合成了由一次纳米粒子聚集形成微纳球形的LiMn0.8Fe0.2PO4/C材料。该材料振实密度为1.45 g·cm-3,20C倍率可以放出83.3 mAh·g-1容量,经过高倍率循环后,0.1C放电容量152.4 mAh· g-1,恢复率为96.3%。1C循环80次之后,容量保持率96.8%。此外,制备的微纳球形颗粒具有630.9 Wh·kg-1的高能量密度,比LiFeP04材料提升了约20.2%。6.结合高温固相法和液相法在控制材料粒径、形貌和碳包覆等方面的研究成果,采用喷雾干燥法中制备了微米级球形LiMn0.8Fe0.2P04/C材料。该材料是由最初的纳米级LiMn0.8Fe0.2PO4/C粒子聚集而成的微纳结构球体。研究了反应物浆料PH、浓度、热处理等因素对其物理和电化学性能的影响,表征和研究了制备的LiMn0.8Fe0.2PO4/C的结构、形貌和电化学反应过程中脱嵌锂动力学能力。
袁好[4]2016年在《高性能锂离子电池正极材料的制备、修饰及与铅酸电池混合系统的研究》文中研究表明锂离子电池以其较高的能量密度,优良的循环性能及倍率性能使得其在动力、储能等领域有着广阔的应用前景。然而,目前商业化的锂离子电池在能量密度、安全性以及成本方面依然不能满足人们对电池性能不断提高的要求,制约了其进一步发展。本文主要研究锂离子电池正极材料的最佳制备方案、锂离子电池正极材料改性及修饰方法和磷酸铁锂电池与铅酸蓄电池混合系统方案,通过这些方面的研究,希望锂离子电池的电化学性能及应用性能有实质的提高,本文主要研究内容如下:1、研究了富锂正极材料Li_(1.5)Mn_(0.75)Ni_(0.15)Co_(0.10)O_2前躯体制备的最佳条件以及正极材料合成煅烧的最佳温度与配锂量。具体实验方案与结论如下:采用碳酸盐共沉淀法制备了球形度好、粒径分布均匀的Mn_(0.75)Ni_(0.15)Co_(0.10)CO_3前躯体,探讨了p H值(7.2,7.6,8.0)和氨含量(0.06,0.12,0.18)对前躯体颗粒形貌影响。实验表明当p H值为7.6,氨含量为0.12时为材料最佳的前躯体制备工艺,所得到的前躯体球形度好,颗粒表面光滑,粒径分布均匀。将前躯体与碳酸锂混合后,经过高温固相反应制备了球形富锂正极材料,探讨了煅烧温度(800℃,850℃,900℃)和锂含量Li/[M](1.4,1.5,1.6)对材料的形貌、结构以及电化学性能的影响。实验表明当煅烧温度为850℃,锂含量Li/[M]为1.5时,所得到的富锂正极材料Li_(1.5)Mn_(0.75)Ni_(0.15)Co_(0.10)O_2球形形貌完整,具有良好的层状晶体结构。通过电化学性能测试,其在2.0~4.8 V、0.1 C充放电条件下,首次放电容量为269.6m Ah/g,当电压范围为2.0~4.6 V时,0.1 C的放电比容量为251.2 m Ah/g。同时,在2.0~4.6 V、0.5 C条件下,样品经过100次循环后容量保持率仍然为94.5%。此外,该材料在5 C倍率下放电比容量仍为154.4 m Ah/g,显示优异的倍率性能。2、研究了CuO包覆Li_(1.13)[Ni_(0.5)Mn_(0.5)]_(0.87)O_2富锂正极材料方案的实现以及分析包覆不同量CuO对材料电化学性能的影响,找出了最优CuO包覆量。具体实验方案与结论如下:通过非均匀成核法成功地在富锂正极材料Li_(1.13)[Ni_(0.5)Mn_(0.5)]_(0.87)O_2表面包覆一层4~6 nm的CuO膜,包覆后的材料并没有影响材料的晶体结构。充放电测试表明,包覆后的材料的首次放电比容量略微有些降低,但其具有优异的循环性能和倍率特性。其中,2 wt.%CuO包覆量的样品表现出最优的电化学性能,其在0.1C、2.0~4.6 V充放电条件下的首次放电比容量可达213.7 m Ah/g,首次库伦效率为87.0%,而未包覆材料的首次库伦效率仅为75.7%。此外,该材料在0.5 C倍率下经过100次循环后容量保持率仍然为79.3%,并且在2 C倍率下的放电比容量也为154.8 m Ah/g,明显优于未包覆样品。交流阻抗测试表明,CuO包覆后可有效的改善了材料与电解液之间的界面状况,降低了电化学阻抗,从而提高了材料的电化学性能。3、研究Ni元素与Mn元素单独金属位掺杂与联合金属位掺杂对Li Fe PO_4/C电化学性能的影响,分析了不同掺杂量对材料的影响程度,从而找出最优掺杂比例。具体实验方案及结论如下:Ni元素与Mn元素掺杂Li Fe PO_4/C复合材料,合成方法为二段高温固相法。对掺杂的复合材料进行电化学性能测试可以看出,在所有Ni元素掺杂的样品Li Nix Fe1-x PO_4/C(x=0.00,0.01,0.02,0.03,0.04)中,x=0.02时,Li Ni0.02Fe0.98PO_4/C表现出最优的电化学性能,而在Mn元素单独掺杂的样品Li Mny Fe1-y PO_4/C(y=0.00,0.01,0.02,0.03,0.04)中,y=0.03时,Li Mn_(0.03)Fe_(0.97)PO_4/C表现出最佳的电化学性能。然而,Ni、Mn元素联合掺杂的Li Ni_(0.02)Mn_(0.03)Fe_(0.95)PO_4/C样品和未掺杂Li Fe PO_4/C,单独掺杂Ni元素的Li Ni0.02Fe0.98PO_4/C与单独掺杂Mn元素的Li Mn_(0.03)Fe_(0.97)PO_4/C相比,Li Ni_(0.02)Mn_(0.03)Fe_(0.95)PO_4/C样品具有更高的首次放电容量,0.1C放电倍率下充放电区间为2.3~4.2 V之间,放电比容量可达164.3 m Ah/g,而且循环稳定性好,1C放电倍率下100次循环后容量保持率为98.7%。伏安循环特性测试曲线(CV)显示Ni、Mn联合掺杂能够减小电极极化,减小电化学阻抗。实验结果表明,合适的金属阳离子掺杂能够很好的改善Li Fe PO_4/C正极材料的电化学性能。采用共掺杂的Li Ni_(0.02)Mn_(0.03)Fe_(0.95)PO_4/C作为正极材料,制作3.2 V 80 Ah磷酸铁锂单体电芯,试验结果表明,电芯的循环性能与倍率性能表现优异。4、研究用共掺杂的Li Ni_(0.02)Mn_(0.03)Fe_(0.95)PO_4/C正极材料制作磷酸铁锂电池并将其与铅酸蓄电池并联组成混合动力电源系统的理论依据、设计方案、系统参数设置及系统充放电性能,提出了一种低成本替代锂离子电池的实用方案。通过实验得出以下结论:磷酸铁锂电池与铅酸蓄电池并联组成的混合动力电源系统,利用了放电时磷酸铁锂电池优先,充电时铅酸蓄电池优先的特点,使铅酸蓄电池避免欠充电与过放电,有效的延长了铅酸蓄电池的循环寿命,整个混合动力电源系统循环寿命得以提高,12 V 50 Ah混合动力电池系统在100%DOD深度充放电循环,其寿命仍能达到750次,明显优于传统的12 V铅酸蓄电池。同时混合系统又保留了磷酸铁锂电池大电流放电性能好及铅酸蓄电池价格低廉的优点,磷酸铁锂电池与铅酸蓄电池混合动力电池系统大电流放电性能优异,1 C放电到10.5 V,可以放出100%的容量,这明显优于铅酸蓄电池,通常的铅酸蓄电池1 C放电容量仅为55%左右。
李玲芳[5]2016年在《锂离子电池正极材料Li_3V_2(PO_4)_3/C的制备及电化学性能研究》文中认为锂离子电池广泛应用于通讯器材、新能源汽车、家用电器及国防领域等方面,是一种值得大力推广与应用的化学储能器件。在锂离子电池的成本构成中,正极材料约占30-40%,是锂离子电池发展的关键。NASICON结构的聚阴离子化合物磷酸钒锂(Li_3V_2(PO_4)_3)具有稳定的结构、快速的离子迁移速率和优异的安全性,其理论容量在聚阴离子型正极材料中最高。但是其结构中的VO_6八面体被PO_4四面体分离,限制了Li_3V_2(PO_4)_3的导电性,从而影响其倍率性能和循环性能。此外,在高电位下(~4.8V)循环时其容量迅速衰减。因此合成高比容量和长循环寿命的Li_3V_2(PO_4)_3为该材料的研究热点。在本论文中,首先优化了Li_3V_2(PO_4)_3材料的固相法合成工艺参数,研究了碳源种类与碳包覆量对材料结构与电化学性能的影响,然后系统探讨了以溶胶凝胶法对Li_3V_2(PO_4)_3进行碳包覆和金属离子掺杂改性的过程,最终制备出具有较高导电率和良好倍率性能的磷酸钒锂/碳复合材料。主要研究内容与结果如下:(1)采用正交实验法分析了预分解过程对Li_3V_2(PO_4)_3电化学性能的影响,得到最佳预分解参数为:球磨时间3h、预分解温度350℃、预分解时间5h、保护气体流量100m L/min。再探讨了烧结温度与时间对试样的晶型结构、表面形貌和电化学性能的影响。实验证明,800℃烧结16h后获得的试样具有典型的单斜晶系结构,颗粒较小且分布均匀,循环性能与倍率性能良好,0.2C下充放电比容量达到129.2m Ah/g和124.4m Ah/g,循环30次后放电比容量为121.3m Ah/g。(2)以乙炔黑、葡萄糖、环氧树脂和酚醛树脂为碳源合成了Li_3V_2(PO_4)_3/C正极材料。研究表明,高分子碳源环氧树脂和酚醛树脂可原位实现热解与包覆,热解后生成高导电性碳膜,改善了正极材料的倍率性能和循环性能,降低了电荷转移电阻。再以酚醛树脂作为碳源,研究了碳含量对Li_3V_2(PO_4)_3/C电化学性能的影响。当碳含量为5wt.%时,试样颗粒细小均匀,倍率性能最佳,0.2C和5C倍率下放电比容量分别为129.1m Ah/g和103.9m Ah/g,电荷转移电阻为59.04?。(3)利用溶胶凝胶法制备前驱体,再加入碳源材料葡萄糖、酚醛树脂和PVDF进行球磨,在750℃下烧结10h后得到Li_3V_2(PO_4)_3/C正极材料。结果表明以酚醛树脂和PVDF为碳源所制备的正极材料具有优异的电化学性能,2C倍率下容量大于120m Ah/g,5C和15C倍率下容量约为110 m Ah/g和95m Ah/g。且循环性能良好,5C下循环50次容量无衰减,EIS结果显示两种试样电荷转移电阻分别为41.2?和36.8?。(4)以PVDF为碳源,采用溶胶凝胶法合成了Ti~(4+)掺杂V位的Li_3V_2-(4/3)x Tix(PO_4)_3/C材料。XRD精修分析证明Ti~(4+)掺杂使晶格参数与晶胞体积发生变化,且掺杂量越大变化越明显,元素分析结果证明Ti~(4+)均匀分布于正极材料颗粒中。合适的Ti~(4+)掺杂量(x=0.03~0.06)能够改善材料的电子电导率,提高锂离子扩散系数,从而有效的提高正极材料的倍率性能和循环性能,在15C高倍率下充放电比容量约为110m Ah/g,5C下循环50次容量无衰减。而当掺杂量较大(x>0.06)时,由于晶格变形较大引起了电化学性能不稳定。(5)以PVDF为碳源,采用溶胶凝胶法合成了Na+掺杂Li位的Li2.5Na0.5V2(PO_4)_3材料。XRD结果表明正极材料中形成了斜方晶系的Li2Na V2(PO_4)_3杂相,为单斜/斜方两相共存。试样的充放电曲线、循环伏安曲线和Li_3V_2(PO_4)_3不同,工作电位主要为3.7-3.8V,克服了Li_3V_2(PO_4)_3具有多个电位平台的缺点,12C倍率下充放电比容量为80-90m Ah/g。再合成微量掺杂Na+的正极材料Li_(3-x)Na_xV_2(PO_4)_3(x=0、0.01、0.03、0.05、0.07),结果表明微量钠掺杂不会形成斜方晶系的共存相。12C倍率下,x=0.03试样充放电比容量低于100m Ah/g,锂离子扩散系数为10~(-8)-10~(-7)cm~2/s,电化学性能不及Li_3V_(1.92)Ti_(0.06)(PO_4)_3/C。
国海鹏[6]2008年在《层状锂离子电池正极材料LiNi_（1/2）Co_（1/6）Mn_（1/3）O_2的制备及性能研究》文中研究指明提高电池性能和降低电极材料的成本一直是锂离子电池的主要研发方向。目前已大规模商业化的正极材料LiCoO_2,因其存在价格昂贵和毒性等问题,故研发者一直致力于寻找其替代材料。具有优异性能的镍钴锰叁元过渡金属复合氧化物被认为是最有可能替代LiCoO_2的正极材料,不同镍钴锰配比的LiNi_(1-x-y)Co_xMn_yO_2被广泛研究。本文在综合文献,考查锂离子电池正极材料研究进展的基础上,通过实验优选Ni、Co、Mn叁者的配比,选取了电化学性能优良且成本较低的层状LiNi_(1/2)Co_(1/6)Mn_(1/3)O_2材料为研究重点,采用形貌表征、热重分析、结构分析和电化学性能测试等实验手段,从合成方法、形貌及粒径分布、结构特征、电化学性能等多方面对LiNi_(1/2)Co_(1/6)Mn_(1/3)O_2材料进行了系统深入的研究,制备出性能良好的正极材料。本实验选择以氨配合氢氧化物共沉淀法合成Ni_(1/2)Co_(1/6)Mn_(1/3)(OH)_2前驱体,前驱体与LiOH·H_2O在高温条件下固相反应制备LiNi_(1/2)Co_(1/6)Mn_(1/3)O_2的合成路线。讨论了溶液的pH值、加氨量、反应时间对前驱体物理性质的影响和对目标产物LiNi_(1/2)Co_(1/6)Mn_(1/3)O_2电化学性能的影响,探索出适宜于空气气氛条件下制备目标产物的前驱体Ni_(1/2)Co_(1/6)Mn_(1/3)(OH)_2的工艺条件为:pH=12,NH_3/M=2.25,反应时间t＞12h。在高温固相反应制备目标产物的条件的讨论中,通过热重分析确定了预处理温度为450℃,以正交实验讨论了预处理时间、焙烧温度、焙烧时间、配锂量对材料的容量的影响,优化固相合成条件为:n(Li)/n(Ni+Mn+Co)=1.05,450℃下预处理4～8h,850℃下焙烧12h。针对普通共沉淀法合成的材料首次充放电效率不高的问题,提出通过Co~(2+)浓度递增的金属离子混合溶液分次共沉淀,控制NaOH溶液和金属离子溶液滴加速度和滴加的时间及反应体系的pH值等合成的条件,使生成的Ni_(1-x-y)Co_xMn_y(OH)_2中Co的含量递增并逐步沉积包覆在原沉淀的表面来合成前驱体,并将前驱体与LiOH·H_2O在空气气氛中高温条件下通过固相反应合成LiNi_(1/2)Co_(1/6)Mn_(1/3)O_2,使其形成Co元素由内到外递增的含量梯度,并通过表征确定,通过该方法合成的LiNi_(1/2)Co_(1/6)Mn_(1/3)O_2具有良好的形貌、晶型和电化学性能,并证明了梯度的存在有利于提高首次充放电效率,增加可逆容量,提高放电平台。800℃下合成梯度材料在2.5～4.2V以0.1C倍率充放电,首次放电效率和首次放电容量,分别为177.8 mA·h·g~(-1),93.3%,多次循环后容量仍保持在171.2 mA·h·g~(-1),高于商业化的LiCoO_2(140～150 mA·h·g~(-1))。对LiNi_(1/2)Co_(1/6)Mn_(1/3)O_2进行了F~-掺杂改性,结果表明,在不牺牲容量的情况下,产物的振实密度得以提升,达到2.41 g·cm~(-1),接近商业化LiCoO_2。
冯福山[7]2016年在《镍锰基锂离子电池正极材料的制备及性能研究》文中认为锂离子电池由于具有电压高、比能量大、循环寿命长、自放电小、无记忆效应、环境污染小等优点而广泛使用于便携式电子产品。但是,为了进一步拓宽锂离子电池的应用范围,就必须提高其功率密度和能量密度,而锂离子电池的性能很大程度上取决于正极材料。因此,本文在概述了当前锂离子电池正极材料的研发现状后,对高电压的尖晶石型LiNi0.5Mn1.5O4和高容量的富锂层状0.3Li2MnO3·0.7LiNi0.5Mn0.5O2锂离子电池正极材料进行了研究。分别采用高温固相法和低温固相法合成LiNi0.5Mn1.5O4材料,考察了升温速率(5℃/min、10℃/min、20℃/min、30℃/min)对LiNi0.5Mn1.5O4材料的结构、晶粒形貌和尺寸以及电化学性能的影响。发现改变升温速率可以调控LiNi0.5Mn1.5O4材料的结构和形貌以及电化学性能。无论是高温固相法还是低温固相法,升温速率为20℃/min时合成的样品LiNi0.5Mn1.5O4都具有最好的电化学性能,尤其是低温固相法合成的LiNi0.5Mn1.5O4样品,表现出最好的循环稳定性,循环100次后放电容量由初始的137.0 mAh-g-1衰减到125.0mAh·g-1,容量保持率达到91.2%；在10C的倍率放电下,容量仍能保持在125.0 mAh·g-1以上。采用低温固相法合成LiNi0.5Mn1.5O4时,详细研究了原料对LiNi0.5Mn1.5O4材料的结构、晶粒形貌和尺寸以及电化学性能的影响。研究结果发现,只要前驱体中存在一定量的氯化物,固相合成过程中可以促进LiNi0.5Mn1.5O4晶粒的长大和具有单一{111}晶面八面体的形成,所得材料具有很好的电化学性能,而无氯化物存在时,只能得到生长不完整的类八面体状LiNi0.5Mn1.5O4晶粒,而且晶粒尺寸分布不均匀,所得材料的电化学性能不理想。采用高温固相法合成富锂层状正极材料0.3Li2MnO3·0.7LiNi0.5Mn0.5O2,研究了烧结温度、低温预烧和冷却方式对该材料结构及电化学性能的影响。研究发现烧结温度、低温预烧和冷却方式都会影响0.3Li2MnO3·0.7LiNi0.5Mn0.5O2材料中Li2MnO3相与LiNi0.5Mn0.5O2相的复合,导致0.3Li2MnO3·0.7LiNi0.5Mn0.5O2材料的电化学性能不同。提高烧结温度,有利于Li2MnO3相在LiNi0.5Mn0.5O2基质中的复合和晶粒长大,在900℃下合成的0.3Li2MnO3·0.7LiNi0.5Mn0.5O2材料中Li2MnO3相能够有序的与LiNi0.5Mn0.5O2相结合,两相结构复合程度高,在材料进行充放电过程中,结构稳定,放电电压平台下降减缓,初始不可逆容量损失较小。不同的低温预烧温度,造成前驱体中Li、Mn、Ni的盐类分解程度不同,导致Li2MnO3相在LiNi0.5Mn0.5O2相基质中的结构复合差异,从而影响样品0.3Li2MnO3·0.7LiNi0.5Mn0.5O2的电化学性能。在400℃预烧处理下获得的样品0.3Li2MnO3·0.7LiNi0.5Mn0.5O2中Li2MnO3相能够有序分布在LiNi0.5Mn0.5O2相基质中,构成层-层复合材料；从500℃开始时可以形成初晶Li2MnO3相,在后续的高温烧结过程中,很难有序分布在LiNi0.5Mn0.5O2相基质中,造成Li2MnO3相与LiNi0.5Mn0.5O2相的分离,两相结构复合程度不高；在600℃预烧时,由于Li、Ni、Mn的氧化物扩散速率加快,使得部分Li、Mn在过渡金属层中有序排列减少,超晶格作用不强,导致该材料趋于单一的层状结构。在400℃预烧处理的样品,具有富锂正极材料的典型特征,放电比容量为173.3mAh·g-1,首次不可逆容量损失为71.2mAh·g-1,10次循环后容量保持率为90.9%。在前驱体400℃预烧后,采用急速冷却处理的方式,获得的0.3Li2MnO3·0.7LiNi0.5Mn0.5O2材料中Li2MnO3相与LiNi0.5Mn0.5O2相发生结构分离,使得Li2MnO3相失去了电化学激活功能,最终呈现出极差的电化学性能,首次放电容量仅有38.2mAh·g-1;而在缓慢冷却处理方式下,获得的0.3Li2MnO3·0.7LiNi0.5Mn0.5O2材料中Li2MnO3相与LiNi0.5Mn0.5O2相结构复合程度高,使得Li2Mn03相在4.5 V以上时能被电化学激活,首次充放电容量分别达到251.3 mAh·g-1和171.8 mAh·g-1。
王迪[8]2016年在《层状—尖晶石复合结构富锂正极材料的制备、改性及其性能研究》文中认为富锂正极材料作为目前锂离子电池正极材料的主流发展方向之一,具有放电比容量高、成本低廉、环境友好等特点,从其首次被报道至今,一直受到广泛关注。然而,材料本身存在着的循环稳定性差、首次库伦效率低、倍率性能差、尤其是电压平台衰减快等缺点一直都是研究人员关注的重点。本论文的主要目的是为富锂正极材料的改性研究提供一种新的思路、在电池的综合性能方面做出改进,因此,设计并制备了一种具有层状-尖晶石复合结构的富锂正极材料。论文从制备方法、结构特点、工艺条件的影响及电化学性能的改性几个方面对该复合结构富锂正极材料进行了系统的研究。论文的具体研究内容如下:1.采用溶剂热法和后续梯度煅烧法制备了具有层状-尖晶石复合结构的富锂正极材料。该复合材料内部同时具有层状的Li2MnO3相和尖晶石型Li4Mn5O12相。尖晶石型的Li4Mn5O12相结构内部具有3D孔径,能够为Li离子的传输提供更加自由的空间;而层状Li2MnO3相的存在则保证了材料具有较高的比容量。通过研究证明,该复合结构中两相的存在可以相得益彰,既保证材料具有较高的实际比容量,同时又改善了材料的循环性能和结构稳定性。在2.0-4.6 V的电压范围内,首次制备的层状-尖晶石复合结构富锂正极材料在0.1 C下的放电比容量为289.6 mAh/g,在10 C下的放电比容量为122.8 mAh/g;同时,在0.5 C条件下,该层状-尖晶石复合结构富锂正极材料循环200次后的容量保持率达到了88%。2.基于前面的研究,对层状-尖晶石复合结构正极材料制备方法中的实验条件进行对比与分析,以确定影响复合结构中两相组成比例的实验条件及其影响结果,同时通过对具有不同组成的样品其电化学性能的比较,确定了具有最优电化学性能的相组成比例。研究结果表明,后续高温固相反应过程中的煅烧温度和时间共同影响着材料的结构组成:(1)当煅烧温度在750℃时,结构中主要生成的是尖晶石型Li4Mn5O12相,当煅烧温度在800℃时,结构中则主要生成层状Li2MnO3相;(2)当在750℃下的煅烧时间超过10 h时,材料中才开始出现尖晶石型Li4Mn5O12相,与此同时,随着在800℃下煅烧时间的增加,结构中已生成的尖晶石相会逐渐转化成层状相。3.为了解决层状-尖晶石复合结构富锂正极材料导电性差的问题,在前面的研究基础之上,设计并制备了聚苯胺包覆的层状-尖晶石复合结构富锂正极材料。研究表明,聚苯胺的包覆在不改变材料内部复合结构的基础上,有效地提高了该正极材料的导电性,大大降低了材料在循环过程中的阻抗;同时,该聚苯胺包覆的复合结构富锂正极材料在0.1 C,2.0-4.6 V条件下的首次放电比容量为302.9 mAh/g,首次库伦效率为83.5%,10 C倍率下的放电比容量为146.2 mAh/g,0.5C条件下循环200次后的容量保持率可以达到92.4%。4.为了进一步改善富锂正极材料的电化学性能,将前面几章中采用的溶剂热法运用到其他富锂正极材料上,制备出粒径均一、分散性好的微球,粒子直径控制在1μm左右。并在此基础上,采用Na掺杂和多孔结构的双向设计对正极材料进行改性。研究结果表明,富锂正极材料的粒子直径控制在1μm,同时在材料内部进行Na掺杂,利用Na离子半径和过渡金属离子半径之间的差距,可以扩大Li层之间的晶格间距,从而增加结构的稳定性;此外,正极微球中的多孔结构可以在保证材料具有良好的振实密度和结构稳定性的同时,增加电极与电解液之间的接触面积,同时为Li离子的存储提供更多的空位。最终制备的Na掺杂富锂多孔正极微球,其在0.1 C,2.0-4.6 V条件下的首次放电比容量为305.3mAh/g,在0.5 C、5 C、10 C下的放电比容量分别为252.3 mAh/g、200.8 mAh/g、177.2 mAh/g。
杨理[9]2016年在《废旧碱性锌锰电池和废旧锂离子电池资源化研究》文中提出根据液相化学制备原理、材料化学合成原理和磁学理论,利用光谱学方法和显微分析技术,充分运用化学工艺学、化学反应工程及环境工程等理论知识,在对废旧碱性锌锰电池和废旧锂离子电池溶解和处理的同时,借助红外光谱仪(IR)、电感耦合等离子体发射光谱(ICP-AES)、X-射线衍射仪(XRD)、同步热分析仪(TG/DSC)、扫描电镜-能谱仪(SEM-EDS)、透射电镜(TEM)、振动样品磁强计(VSM)等手段研究了以废旧碱性锌锰电池和废旧锂离子电池为原料制备铁氧体材料和叁元锂离子电池正极材料。考查了不同制备方法对制备材料微观结构和磁性能的影响,从而确定适宜的制备工艺,并提出干凝胶自蔓延燃烧法的燃烧机理和溶胶凝胶法合成材料的机制。初步认识制备方法对制备材料微观结构和磁性能的关系。具体研究内容和结论如下:(1)对于废旧碱性锌锰电池,首先,对其在硝酸溶液中溶解条件进行研究,并通过正交实验设计优化溶解条件,最终得出在硝酸中溶解的适宜条件为:硝酸浓度6mol/L,液固比13.6,双氧水质量分数2.5%,反应温度60℃,反应时间25 min。然后,以上述溶解溶液为原料,柠檬酸为凝胶剂,通过溶胶-凝胶自蔓延燃烧法和微波辅助加热相结合制备出锰锌铁氧体材料。借助相关技术手段对所得产品进行表征。IR和TG/DSC检测结果显示溶胶-凝胶自蔓延燃烧过程的实质是发生了氧化还原反应。研究表明,将锰锌铁氧体前驱体粉末在120℃条件下微波加热15 min,即可获得具有尖晶石结构的锰锌铁氧体材料,该方法制备产品的饱和磁化强度比单一通过溶胶-凝胶自蔓延燃烧过程制备锰锌铁氧体的饱和磁化强度高7倍。(2)对于废旧锂离子电池,首先用N-甲基吡咯烷酮(NMP)作为超声溶剂对正极材料进行处理,正极材料活性物质完全可以同铝箔集电体分离。将分离的正极材料活性物质在750℃条件下煅烧4 h,得到煅烧后产品;用浓硝酸对其进行微波辅助加热处理,过滤,得到浸出残留物。采用相关技术手段对处理产物进行组成和结构分析。结果显示:含碳有机物和聚偏氟乙烯(PVDF)在煅烧阶段能被除去。利用微波消解对煅烧后产品进行消解处理,钴酸锂正极材料基本可以完全溶解。超声波超声机理为超声波空化作用,加速对流运动。其次,优化被分离的铝箔集电体在氢氧化钠溶液中的溶解条件,得到溶解铝箔的适宜条件为:氢氧化钠浓度1 mol/L,反应温度50℃,反应时间15 min,固液比0.05 g/mL,pH值为8。另外,本实验分别通过干灰化法和微波消解法对废旧锂离子电池隔膜进行处理,采用ICP-AES同时测定隔膜中Zn、Pb、Cd、Mn、Fe、Mg、Ca、Cu、Na 9种金属元素,目的在于建立处理和测定隔膜中金属元素的分析方法。结果显示:ICP-AES测定两种方法处理的隔膜金属元素含量相差不大;不同隔膜中金属元素含量存在差异,Ca和Na在两种锂电池隔膜中含量最高,Mg和Fe含量次之,Cu和Zn含量最少。该研究为隔膜中金属元素的资源化提供了基础数据和分析方法。最后,以硝酸溶解废旧锂离子电池正极材料为原料,分别以乙二醇和柠檬酸为凝胶剂,通过溶胶-凝胶法制备出具有尖晶石结构的Co_(0.8)Fe_(2.2)O_4磁性材料。借助相关技术手段对产物的结构、晶型、形貌、样品磁性能进行表征。推测乙二醇制备钴铁氧体的机理是凝胶剂先和金属反应生成金属络合物;随着溶液氢氧根浓度的增加,生成混合氢氧化物沉淀;经煅烧处理,生成钴铁氧体。柠檬酸制备钴铁氧体的机理是溶胶-凝胶自蔓延燃烧过程发生了氧化还原反应。结果显示:乙二醇和柠檬酸参与条件下制备出的Co_(0.8)Fe_(2.2)O_4饱和磁化强度分别为61.96 emu/g和52.49 emu/g。又以柠檬酸为凝胶剂通过镍掺杂制备出的Co_(0.8)Fe_(2.2)O_4饱和磁化强度可达到58.65 emu/g。掺杂镍后钴铁氧体饱和磁化强度增加的原因是镍离子半径比钴离子半径小,易于占据钴离子在四面体中的A位,提高了晶体中离子排列的有序度。(3)以混合废旧碱性锌锰电池和锂离子电池为材料,成功制备出LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2镍钴锰叁元锂离子正极材料。整个研究包括混合电池的溶解过程,共沉淀过程,煅烧过程,电池制备过程和电池充放电测试过程。对制备的LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2锂离子电池正极材料的成分、形态和电化学性能通过ICP-AES、FT-IR、XRD、SEM-EDS和蓝电电池测试系统进行表征和测试。结果显示:制备LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2镍钴锰叁元锂离子正极材料的适宜条件是:共沉淀pH值为8,煅烧温度为850℃,煅烧时间为10 h,此外,LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2镍钴锰叁元锂离子正极材料首次放电容量为160.2 mAh/g,库仑效率为99.8%。
朱格格[10]2017年在《Li_2MnSiO_4纳米结构材料的制备及电化学性能研究》文中研究指明正极材料的性能好坏是决定锂离子电池性能的关键因素,因此,改善正极材料的性能以及开发新型正极材料一直以来都是锂离子电池研究领域的一个重要研究方向。聚阴离子型锂正硅酸盐Li_2MnSiO_4以其较高的理论容量(~333 mAh g~(-1))、较低的成本、较稳定的化学结构及环境友好等优点而受到人们的广泛关注。但是纯相的产物很难获得,加上在循环过程中较差的电子导电性(~10~(-16) S cm~(-1))和较低的锂离子扩散系数(~10~(-16) cm2 s-1),Li_2MnSiO_4的广泛应用受到限制。因此,要获得性能良好的Li_2MnSiO_4正极材料必须要对其进行改性设计。本文以油酸同时作为表面活性剂和碳源,通过简单的方法制备出了超细Li_2MnSiO_4@C纳米颗粒,并对其进行改性研究制备出非化学计量比Li_2Mn_(1-x)SiO_4@C(x=0.05,0.1,0.2,0.25)纳米材料及Mg掺杂Li_2Mn_91-x)Mg_xSiO_4@C(x=0.1,0.2),主要结果如下:(1)超细Li_2MnSiO_4@C纳米材料:通过改变油酸用量(油酸:Li_2MnSiO_4=1:1,2:1,3:1)制备出叁组不同碳含量的Li_2MnSiO_4@C纳米材料。叁组样品都是一些粒径在10-20 nm左右的均匀的类球形颗粒聚集体,并且随着油酸用量的增加,颗粒逐渐增大,碳含量增多,MnO杂相含量降低。电化学性质测试结果表明,当油酸与Li_2MnSiO_4的摩尔比为2:1时,在0.05 C倍率下,样品的首循环放电比容量可达到了313.0 m Ah g~(-1),基本上接近理论容量。50次循环后,该样品的放电比容量保持为154.7 mAh g~(-1),显示出优异的循环性能,并且倍率性能最好。因此用油酸作表面活性剂和碳源制备Li_2MnSiO_4纳米材料时,油酸与Li_2MnSiO_4的摩尔比为2:1时,性能最佳。(2)非化学计量比Li_2Mn_(1-x)SiO_4@C(x=0.05,0.1,0.2,0.25):以油酸与Li_2MnSiO_4用量2:1的摩尔比,通过改变制备过程中Mn源的用量制备出Li_2Mn_0.95SiO_4@C、Li_2Mn_0.9SiO_4@C、Li_2Mn_0.8SiO_4@C和Li_2Mn_0.75SiO_4@C四组样品,但XRD结果表明Li_2Mn_0.95SiO_4@C和Li_2Mn_0.9Si O_4@C两个样品的主要晶相是MnO,因此不再对其作过多研究。Li_2Mn_0.8SiO_4@C和Li_2Mn_0.75SiO_4@C两组样品由粒径范围在15-20 nm的不规则颗粒聚集体组成,Mn添加量对最终产物的形貌、大小和聚集状态影响不大。两个样品都呈介孔结构并包含有少量微孔,样品Li_2Mn_0.75SiO_4@C表现出更大的比表面积,说明样品Li_2Mn_0.75SiO_4@C更有利于浸润电解液,从而有利于电化学性能的提高。电化学测试结果表明,两个样品首次放电容量都接近理论容量,虽然在循环过程中容量有所衰减,但依然保留了较高容量。经50个循环后样品Li_2Mn_0.75SiO_4@C仍保留有163.4 mAh g~(-1)的放电比容量。电化学交流阻抗分析表明,样品Li_2Mn_0.75SiO_4@C表现出更低的电荷转移电阻。这可能归功于样品Li_2Mn_0.75SiO_4@C较好的结晶性,较大的比表面积,较小的颗粒和较低的内阻等。(3)Mg掺杂Li_2Mn_(1-x)Mg_x SiO_4@C(x=0.1,0.2):以油酸与Li_2MnSiO_4用量2:1的摩尔比,通过改变制备过程中Mg的用量制备出Li_2Mn_0.9Mg_0.1SiO_4@C和Li_2Mn_0.8Mg_0.2SiO_4@C纳米颗粒样品。XRD结果显示两个样品都表现出良好的结晶性,但是都包含有MnO杂相,并且当Mg掺杂量为0.2时,样品中还出现了Mg_1.03Mn_0.97SiO_4不纯相,因此Mg掺杂量不宜过多。两个样品均是由15-25 nm之间的一次颗粒聚集而成的颗粒聚集体。EDS面分布照片显示,两个样品表面各元素呈均匀分布状态,并且Mg/Mn的摩尔量比值也都与理论值接近。BJH结果显示两个样品主要是介孔结构,但同时含有少量微孔结构,比表面积以Li_2Mn_0.9Mg_0.1SiO_4@C稍大(51.520 m2 g~(-1) vs.45.887 m2 g~(-1))。电化学性质测试结果表明,两个样品在0.05 C倍率下的首循环放电比容量基本与理论值接近。50个循环后,Li_2Mn_0.9Mg_0.1SiO_4@C和Li_2Mn_0.8Mg_0.2SiO_4@C两个样品的放电比容量分别为131.8 mAh g~(-1)和123.5 mAh g~(-1)。
参考文献：
[1]. 高比容量锂离子电池电极材料制备及电化学性能的研究[D]. 杜雪飞. 北京科技大学. 2017
[2]. 铁基氟化物作为锂/钠离子电池正极材料的制备及性能研究[D]. 申永强. 湘潭大学. 2016
[3]. 锂离子电池正极材料LiFe_(0.2)Mn_(0.8)PO_4制备及性能研究[D]. 熊俊威. 山东大学. 2017
[4]. 高性能锂离子电池正极材料的制备、修饰及与铅酸电池混合系统的研究[D]. 袁好. 湘潭大学. 2016
[5]. 锂离子电池正极材料Li_3V_2(PO_4)_3/C的制备及电化学性能研究[D]. 李玲芳. 湖南大学. 2016
[6]. 层状锂离子电池正极材料LiNi_（1/2）Co_（1/6）Mn_（1/3）O_2的制备及性能研究[D]. 国海鹏. 北京化工大学. 2008
[7]. 镍锰基锂离子电池正极材料的制备及性能研究[D]. 冯福山. 昆明理工大学. 2016
[8]. 层状—尖晶石复合结构富锂正极材料的制备、改性及其性能研究[D]. 王迪. 湘潭大学. 2016
[9]. 废旧碱性锌锰电池和废旧锂离子电池资源化研究[D]. 杨理. 河南师范大学. 2016
[10]. Li_2MnSiO_4纳米结构材料的制备及电化学性能研究[D]. 朱格格. 青岛科技大学. 2017