电池电化学性能测试

简单介绍

第34卷 第4期

河南师范大学学报(自然科学版)Vol.34 No.4 文章编号:1000-2367(2006)04-0087-05

锂离子电池正极材料LiCoO2的制备及电化学性能测试

徐秋红1,曹允洁1,常照荣2

(1.滨州学院化学与化工系,山东滨州256603;2.河南师范大学化学与环境科学学院,河南新乡453007)

摘 要:通过自制的连续式反应器,制备出前驱体 -Co(OH)2和CoOOH后,分别与LiOH H2O混合研磨

压块煅烧,制备出锂离子电池正极材料LiCoO2.通过DTA TG、XRD、SEM、IR等分析技术对材料的结构进行了表征和比较,并对材料的电化学性能进行了比较研究.

关键词:锂离子电池;正极材料;制备

中图分类号:TM912.9 文献标识码:A

锂离子电池因其能量高、寿命长、质量轻、体积小、无记忆效应、环境污染少等优点而得到了广泛的应用,其正极材料一直是研究的热点.目前,正极材料均为锂-过渡金属复合氧化物,主要包括层状结构的LiCoO2、LiNiO2、LiMnO2和尖晶石结构的LiMn2O4以及它们的掺杂衍生物.其中LiCoO2由于工作电压高、放电平

硫正极也存在诸多缺点:

(1)硫及还原产物常温下具有电子绝缘性;

(2)硫电极在充放电过程中会形成易溶于电解液的多硫化物并产生穿梭效应;

(3)硫电极在充放电循环中存在较大的体积效应。这些因素造成锂硫电池活性物质利用率低、循环性能差、倍率性能不理想,阻碍了锂硫电池的实用化 不同碳材料对于碳硫复合材料结构和性能的影响;

用液相原位沉积的方法制备了碳纳米官/硫(CNT/S)、碳纤维/硫(CNF/S)、活性碳/硫(AC/S)和导电炭黑/硫(SP/S)复合材料,结果比较表明:多孔碳材料较无孔或少孔碳材料更能改善硫正极的循环稳定性和提高活性物质利用率;CNT/S和AC/S复合材料表现出较好的电化学性能,CNT能提高复合材料导电性,但复合均匀度欠佳,实际入孔的有效载硫量有限;AC能有效吸附活性物质硫,但导电性差

采用喷雾热分解法制备了锂硫电池新型碳硫复合正极材料;

采用喷雾热分解法,以Si02为模板制备了介孔碳球(SPC),并以此作为负载硫的导电基体,制备了介孔碳球/硫复合材料(SPC/S)。碳球的三维结构可以有效增强复合材料的循环稳定性,此外,碳球内部的介孔有利于硫的纳米化,能起到限域捕捉活性物质和缩短离子扩散路径的作用,有利于提高材料的倍率性能。

硫正极也存在诸多缺点:

(1)硫及还原产物常温下具有电子绝缘性;

(2)硫电极在充放电过程中会形成易溶于电解液的多硫化物并产生穿梭效应;

(3)硫电极在充放电循环中存在较大的体积效应。这些因素造成锂硫电池活性物质利用率低、循环性能差、倍率性能不理想,阻碍了锂硫电池的实用化 不同碳材料对于碳硫复合材料结构和性能的影响;

用液相原位沉积的方法制备了碳纳米官/硫(CNT/S)、碳纤维/硫(CNF/S)、活性碳/硫(AC/S)和导电炭黑/硫(SP/S)复合材料,结果比较表明:多孔碳材料较无孔或少孔碳材料更能改善硫正极的循环稳定性和提高活性物质利用率;CNT/S和AC/S复合材料表现出较好的电化学性能,CNT能提高复合材料导电性,但复合均匀度欠佳,实际入孔的有效载硫量有限;AC能有效吸附活性物质硫,但导电性差

采用喷雾热分解法制备了锂硫电池新型碳硫复合正极材料;

采用喷雾热分解法,以Si02为模板制备了介孔碳球(SPC),并以此作为负载硫的导电基体,制备了介孔碳球/硫复合材料(SPC/S)。碳球的三维结构可以有效增强复合材料的循环稳定性,此外,碳球内部的介孔有利于硫的纳米化,能起到限域捕捉活性物质和缩短离子扩散路径的作用,有利于提高材料的倍率性能。

用金相显微镜,扫描电子显微镜观察了新型铝合金的微观组织和表面形貌,用电化学方法研究了材料的电化学性能,用排水法收集氢气,评价了新型铝合金自腐蚀速率。

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兵器材料科学与工程

第2 5卷

类型 S C的阳极材料及其制备工艺的研究， OF以进一

[6 Oh aS,Mai R,Z ag X,e a.Hi e _ ac 1] a r r e hn t1 g pd m1ne h oee t d s o r e u e tm p r t r S C wi d p l r e f r c d e e a u e OF s c o d t h oe d

步提高 S C的性能，进其产业化进程。 OF促

l ta u aaee t lt[] o r ucs 2 0 n a hn m g l l r yeJ .JP we re, 0 0, lt e o c o S

参考文献：[]A pl A .F e e tcn l y tts a d uue 1 p e J ul l eh o g:sau n ftr y c l opopc[] E e y 9 6 2 9 7 8: 2 . rset J . nr,1 9, l (/) 5 1 s g[] n

山东轻工业学院

毕业设计（论文）开题报告

课题名称 锂电池正极材料LiFePO4的制备及电化学性能测试 课题类型 实验研究 学生姓名 赵聪聪 学 号 导师姓名 200707021022 修志亮 专业班级 材料化学07-1 随着社会的进步，人们对化学电源提出了高能量、长寿命、低成本、低环境污染的要求。虽然锂离子电池目前已实现了商品化，但正极镶嵌锂材料结构与性能的研究，以及如何提高容量和降低成本是锂离子蓄电池进一步被开发和应用的关键。 LiFePO4的研究开始于1997年Goodenough等人的开创性工作。由于LiFePO4具有较稳定的氧化状态，安全性能好，高温性能量好，同时又具有无毒、无污染、原材料来源广泛、价格便宜等优点，LiFePO4被认为是极有可能替代现有材料的新一代正极材料。以他为代表的磷酸盐正极材料预期有利于解决目前大容量锂离子电池安全性差等问题，使锂离子电池的应用空间进一步扩展。 一．选题依据 1.磷酸铁锂电池材料国际发展状况 国际上生产磷酸铁锂电池材料厂商主要有加拿大Phostech、美国Valence、美国A123等。加拿大Phostech Lithium公司，获得了发明者Goodenough教授的独家许可，首家开始生

锂电池正极材料

、，０１．２２

２００１年１０月

高等学校化学学报

ＣＨＥＭＩＣＡＬ

ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＣＨＩＮＥＳＥＵＮ【ＶＥＲＳＩＴＩＥＳ

Ｎｏ．１０（增）

１６～１８

镁离子电池正极材料Ｍ９１．２Ｍｎ］．ｓ０４的

电化学性能研究

袁华堂

曹建胜

王一菁

周

勇

武绪丽刘景旺

（南开大学新能源材料化学研究所，天津３０００７１）

摘要用高温固相台成方法．台成了具有尖晶石结构的ＭｇｍＭｎ ａ０４材料．并用Ｘ射线衍射（ＸＲＤ）实验和扫描电镜（ＳＥＭ）实验对产物进行了研究．利用充放电和交流阻抗实验，研究了Ｍｇ】２Ｍｎ－ｓＯ＋在非水有机电解液中脱嵌镁离子的性能．通过交流阻抗研究发现．镁离子嵌＾的电化学过程为混台控制．关键词镁离子电池；嵌入反应：Ｍｇｌ中图分类号０６４６

２ＭｎＩ

ｓ０４；电化学性能

文章编号０２５ｌ一０７９０（２００１）１０ｚ－１６—０３

文献标识码Ａ

锂离子电池由于具有较高的电位和高能量密度，在实际生活中已得到了广泛的应用．我们知道，二价镁离子的半径与锂离子的半径相近，因此许多允许锂离子嵌入和脱嵌的物质也允许镁离子嵌入和脱嵌，另外镁还有资源丰富、价格低廉、比能量高、无毒和处理方便等优点，因而镁离子电池也成为一个新的研究领域”．２Ｊ．其中，镁离子电池正极材料的研究已成为一个研

锂电池正极材料

、，０１．２２

２００１年１０月

高等学校化学学报

ＣＨＥＭＩＣＡＬ

ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＣＨＩＮＥＳＥＵＮ【ＶＥＲＳＩＴＩＥＳ

Ｎｏ．１０（增）

１６～１８

镁离子电池正极材料Ｍ９１．２Ｍｎ］．ｓ０４的

电化学性能研究

袁华堂

曹建胜

王一菁

周

勇

武绪丽刘景旺

（南开大学新能源材料化学研究所，天津３０００７１）

摘要用高温固相台成方法．台成了具有尖晶石结构的ＭｇｍＭｎ ａ０４材料．并用Ｘ射线衍射（ＸＲＤ）实验和扫描电镜（ＳＥＭ）实验对产物进行了研究．利用充放电和交流阻抗实验，研究了Ｍｇ】２Ｍｎ－ｓＯ＋在非水有机电解液中脱嵌镁离子的性能．通过交流阻抗研究发现．镁离子嵌＾的电化学过程为混台控制．关键词镁离子电池；嵌入反应：Ｍｇｌ中图分类号０６４６

２ＭｎＩ

ｓ０４；电化学性能

文章编号０２５ｌ一０７９０（２００１）１０ｚ－１６—０３

文献标识码Ａ

锂离子电池由于具有较高的电位和高能量密度，在实际生活中已得到了广泛的应用．我们知道，二价镁离子的半径与锂离子的半径相近，因此许多允许锂离子嵌入和脱嵌的物质也允许镁离子嵌入和脱嵌，另外镁还有资源丰富、价格低廉、比能量高、无毒和处理方便等优点，因而镁离子电池也成为一个新的研究领域”．２Ｊ．其中，镁离子电池正极材料的研究已成为一个研

以KMnO4、氧化石墨(GO)和硫酸为原料,在120℃水热条件下3 h成功合成了直径为10~20 nm,长度为300~400 nm的α-MnO2纳米棒。研究发现GO的引入降低了纳米棒的制备温度,缩短了反应时间。电化学测试结果表明,在1 mol.L-1Na2SO4中性水系电解液中,该纳米棒表现出良好的电容性能,当扫描速率分别为2 mV.s-1和5 mV.s-1时,比电容分别为276 F.g-1和240F.g-1;该纳米材料是一种潜在的电化学电

第2 8卷第 4期2 2年 4月 01

无

机

化

学

学

报

Vo .8 No. 12 4 6— 97 91 6

CHI S OU NE E J RNAL OF I NORG ANI HEMIT CC S RY

水热法合成 gMn纳米棒及其电化学性能 l O2 ' .薛兆辉刘兆， 2马方伟 t孙丽萍 1霍丽华 1赵辉 1临 ,(黑龙江大学化学化工与材料学院，能无机材料化学省部共建教育部重点实验室，尔滨 1 0 8 ) 功哈 50 0 2大连经济技术开发区环境保护监测中心，大连 1 6 0 ) 16 0摘要：以 K O、化石墨 (0和硫酸为原料， 10℃水热条件下 3h成功合成了直径为 l— 0n长度为 30 4

以KMnO4、氧化石墨(GO)和硫酸为原料,在120℃水热条件下3 h成功合成了直径为10~20 nm,长度为300~400 nm的α-MnO2纳米棒。研究发现GO的引入降低了纳米棒的制备温度,缩短了反应时间。电化学测试结果表明,在1 mol.L-1Na2SO4中性水系电解液中,该纳米棒表现出良好的电容性能,当扫描速率分别为2 mV.s-1和5 mV.s-1时,比电容分别为276 F.g-1和240F.g-1;该纳米材料是一种潜在的电化学电

第2 8卷第 4期2 2年 4月 01

无

机

化

学

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报

Vo .8 No. 12 4 6— 97 91 6

CHI S OU NE E J RNAL OF I NORG ANI HEMIT CC S RY

水热法合成 gMn纳米棒及其电化学性能 l O2 ' .薛兆辉刘兆， 2马方伟 t孙丽萍 1霍丽华 1赵辉 1临 ,(黑龙江大学化学化工与材料学院，能无机材料化学省部共建教育部重点实验室，尔滨 1 0 8 ) 功哈 50 0 2大连经济技术开发区环境保护监测中心，大连 1 6 0 ) 16 0摘要：以 K O、化石墨 (0和硫酸为原料， 10℃水热条件下 3h成功合成了直径为 l— 0n长度为 30 4

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【电化学】—原电池与金属的腐蚀

一、原电池

1、原电池是将化学能转化为电能的装置

2、原电池的构成的前提条件：_________________________ 构成条件：（1）两个活动性不同的金属（或石墨）

（2）电解质溶液 （3）形成闭合回路

自发进行的氧化还原反应是：

正极： 负极：

3、原电池中电子的流向：__________________________________

4、原电池中阴阳离子的流向：_____________________________

二、金属的腐蚀：___________________________________ 1、金属腐蚀的分类： 化学腐蚀

电化学腐蚀

2．化学腐蚀和电化腐蚀的区别

一般条件 反应过程 有无电流 反应速率 结果 化学腐蚀 金属直接和强氧化剂接触 氧化还原反应，不形成原电池。 无电流产生 电化腐蚀 不纯金属，表面潮湿 因原电池反应而腐蚀 有电流产生 电化腐蚀＞化学腐蚀>涂