采用水溶-蒸发法成功合成了锂离子电池Li
1.23
Ni
0.09
Co
0.12
Mn
0.56
O
2
正极材料. 通过扫面电镜(SEM)、非原位XRD、原位XRD观察材料形貌表征材料结构,并测试电极电化学性能. 结果显示,材料为粒径330 nm的多边形结构,是层状的固溶体—Li
2
MnO
3
结构,该正极0.1C首周期放电比容量250.8 mAh·g
-1
,40周期循环容量保持率86.5%. 通过原位XRD可确证电极在首周期充放电过程产生少量Li
0.9
MnO
2
新相,在其后多周期循环过程电极层状结构趋于向尖晶石结构发生转变致使电极电化学性能恶化. 此外,晶格参数c首周期充电过程先增后减在4.54 V左右保持稳定,放电与第2周期充电过程其值逐渐下降;晶格参数a则经历了下降平稳再升高的过程,该数值的变化均对应于相应电化学行为.
通过熔融扩散法合成了一系列不同含硫量的有序介孔碳(CMK-3)/硫复合材料(C
x
S
y
). 采用X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)、比表面积测定仪(BET)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)分析、表征和观察样品. 将复合材料组装成钠硫电池,室温下测试电化学性能. 循环伏安(CV)曲线结果表明,室温钠硫电池在1.61 V处有一个还原峰,对应于Na
2
S
x
(x = 2 ~ 5)的形成;在1.82 V和1.95 V分别有一个氧化峰,对应于Na
2
S
x
(x = 2 ~ 5)的分解. 50 wt%硫含量(C
1
S
1
)电极0.05C(1C=558 mA·g
-1
)倍率首周放电容量500 mAh·g
-1
,50周期循环比容量为305.6 mAh·g
-1
. 交流阻抗数据拟合计算其表观活化能为21.83 kJ·mol
-1
. 本研究可为室温钠硫电池多孔电极材料的研究提供一定的指导作用.
锂离子电池正极材料掺杂LiFePO
4
的报道已很多,而涉及掺杂LiFePO
4
的表面成份及结构的研究仍很少见. 本文采用溶剂热法一步得了表面富Al的LiFePO
4
正极材料. TEM测试证实LiFePO
4
的表面形成均匀的无定型包覆层;俄歇电子能谱和软X射线吸收谱共同揭示了其表面的自包覆层为部分Al替代Fe的LiFe
1-x
Al
x
PO
4
. 表面富Al(x=0.02)的LiFePO
4
显示了较好的电化学倍率性能和低温性能,充放电-10
o
C的条件下,电压范围2.2 ~ 4.2 V、0.1C倍率电极的放电比容量为98 mAh·g
-1
,0.5C倍率放电比容量可达70 mAh·g
-1
. 这归因于Al的加入改变了材料体相及表面的电子结构,增加了体相电子的传导及表面离子的传导.
以廉价的硝酸铁为铁原料,通过溶胶凝胶和固相反应法制得碳包覆硅酸铁锂(Li
2
FeSiO
4
/C)正极材料,以偏钒酸铵(NH4VO3)为钒原料,按理论计算量5,10,15,20,25,30和50%制得钒替代Li
2
FeSiO
4
/C复合材料(Li
2
Fe
1-x
V
x
SiO
4
/C). 结果表明,Li
2
FeSiO
4
/C(主相P21/n)结晶良好,基本无杂相,而Li
2
Fe
1-x
V
x
SiO
4
/C(主相P21/n)存在主要杂质偏硅酸锂和钒/铁氧化物. Li
2
FeSiO
4
/C和Li
2
Fe
0.95
V
0.5
SiO
4
/C电极C/16(室温)的首次放电比容量分别达160.9 mAh·g
-1
和130.8 mAh·g
-1
. 钒替代量的增加,无定形碳的石墨化程度增强,碳包覆量却减少. 钒替代量直接影响钒/铁氧化物的形成量,导致Li
2
Fe
0.95
V
0.5
SiO
4
/C电极电化学性能较差.
负极材料是目前制约水溶液锂离子电池的关键. 采用十二烷基苯磺酸钠软模板辅助的溶胶凝胶法制备了片状LiV
3
O
8
材料. XRD和SEM测试表明目标材料为纯相的片状结构LiV
3
O
8
,属单斜晶系,P21/m点群. 组装LiMn
2
O
4
//Li
2
SO
4
//LiV
3
O
8
水溶液锂离子电池,测试发现片状LiV
3
O
8
具有较高的倍率性能和较好的循环寿命. 在0.1C下,LiV
3
O
8
的放电比容量为154 mAh.g
-1
. 在1C、5C和10C时,放电容量分别为134 mAh.g
-1
、78 mAh.g
-1
和54 mAh.g
-1
. 1C下前170周循环的容量保持率约60%.