新型锂离子电池材料研究进展

介绍了锂离子电池正极材料钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂及镍钴锰复合材料的性能及特点,以及负极材料,电解液等方面各种材料的行业发展情况。途述了锂离子正极材料磷酸铁锂和电解质材料六氟磷酸锂的合成方法,及各种合成方法的特点。对锂离子电池行业进行了展望。     

磷酸铁锂电池铁溶解对电池性能的影响

研究了铁溶解对于磷酸铁锂/石墨体系电池性能的影响。对磷酸铁锂与电解液的相容性做了研究,配制了溶解了铁盐的电解液并制成已经商品化的方形电池,在0.5C下进行循环性能的测试,并在常温和55 ℃高温的情况下进行搁置实验。结果表明,铁的溶解并没有对磷酸铁锂电池容量衰减及自放电造成特别明显的影响,说明铁的溶解不是磷酸铁锂电池容量衰减及自放电大的主要原因。     

电解液对锂离子电池性能的影响

锂离子电池的性能与电解液有着密切的关系。电解液的组成主要是:有机溶剂、锂盐、添加剂。本文综述了电解液组成对锂离子电池电化学性能的影响规律;探讨了电解液量对锂离子电池性能的影响以及不同正极材料锂离子电池对电解液量的需求。     

锂离子电池正极涂层孔隙结构优化的数值模拟

以磷酸铁锂(LFP)为正极材料的锂离子电池在电子产品、电动汽车等领域应用广泛,但其能量密度仍有待提升以进一步满足不同场景应用需求。锂离子在正极孔隙电解液中的扩散过程是LFP锂离子电池性能的控制因素之一,通过优化电极孔隙结构可以在一定程度上减小锂离子在电解质中的扩散阻力进而提升能量密度。采用准二维模型描述电池内部的传质电化学过程,考察了当锂离子电池正极孔隙存在梯度分布后对锂离子电池能量密度的影响及作用机理。通过对比孔隙率均匀分布和梯度分布的电池模拟结果,发现孔隙率的梯度分布能提高单位活性材料的利用率,提升电解质通量和电极活性材料的嵌锂量,从而增加电池能量密度。随着电极厚度的增加,孔隙率分布的梯度越大,对能量密度的提升效果越显著,研究结果对于厚电极涂层的制备工艺具有重要意义。     

磷酸铁锂高温循环性能的改善

磷酸铁锂结构稳定、循环性能优异,但是随着主机厂家对质保要求的不断提升,磷酸铁锂仍面临着高温循环性能不能满足客户要求的情况。以磷酸铁锂正极锂离子电池为研究对象,分别对比了基础电解液体系和改善电解液体系[在基础电解液中添加二氟二草酸硼酸锂（LiODFB）]对电池高温循环性能的影响。对循环后的电池采用直流内阻（DCIR）、电化学交流阻抗谱（EIS）、dQ/dU（恒定的电压间隔内电池容量的变化）曲线等无损分析方式进行数据对比,结果表明改善电解液体系电池的电荷转移阻抗进一步降低。通过对电池进行解剖,对两种电解液体系的电池极片进行了厚度分析、X射线衍射（XRD）分析、扫描电镜（SEM）分析、电感耦合等离子体发射光谱（ICP）元素分析等,结果表明改善电解液体系的电池在抑制负极表面副反应、减少正极铁溶出方面具有明显的效果,因此电池的高温循环性能更好。     

磷酸铁锂正极材料的制备及性能强化研究进展

橄榄石型磷酸铁锂是目前应用十分广泛的锂离子电池正极材料之一,具有成本低、安全性高、环境友好、循环寿命长和工作电压稳定的特点。近年来,随着CTP技术、刀片电池技术等取得的突破性进展,磷酸铁锂的商业化程度得到了大幅提高。但磷酸铁锂存在电子导电性较差和离子扩散系数低的缺陷,严重限制了锂离子电池的电化学容量,因此开展磷酸铁锂制备工艺和性能强化研究对磷酸铁锂的性能提升具有重要意义。对比了磷酸铁锂电池与其他正极材料锂离子电池的性能差异和发展现状,系统总结了磷酸铁锂正极材料制备与强化的改性方法及相关研究进展与挑战,并提出了未来的发展方向与研究思路。     

磷酸铁锂的合成方法和掺杂改性技术

磷酸铁锂是一种锂离子电池的正极材料,具有比容量大,成本低和资源丰富的特点。本文介绍了锂离子电池正极材料磷酸铁锂的合成方法和改性技术。制备方法中重点讲述了固相合成法中的草酸亚铁铁源合成法和三氧化二铁铁源碳热还原合成法。改性技术中主要论述了碳包覆技术及金属离子掺杂改性技术。通过对比,综合了各改性方式的优缺点,指出了现阶段在磷酸铁锂合成和制备技术中存在的问题,并对磷酸铁锂材料的未来发展做了一些展望。     

锂离子电池磷酸铁锂正极材料的研究进展

磷酸铁锂正极材料因其优良的电化学性能,被认为是最具应用前景的锂离子电池正极材料之一。但由于其导电率低和锂离子扩散速率慢等问题,一直制约其发展。本文阐述了磷酸铁锂的晶体结构、充放电原理以及电化学反应模型,回顾了近年来国内外对于改善磷酸铁锂的电化学性能所进行的研究,重点介绍了离子掺杂、碳包覆以及材料纳米化等改性方法对锂离子电池磷酸铁锂正极材料的影响以及目前仍然存在的问题,最后展望了该领域的发展趋势,指出继续进行深入的理论研究和进行工艺改进将是今后重点的研究方向。     

表面活性剂优化酸铁锂正极材料的进展

磷酸铁锂因稳定的橄榄石结构、资源丰富、价格便宜、安全、无污染,比容量高、电压平稳等优点,成为目前应用广泛的锂离子电池正极材料之一。本论文简要介绍磷酸铁锂结构、合成方法、物质性能和化学性能,对比不同表面活性剂对磷酸铁锂正极材料的电化学性能的影响。     

不同模板对LiFeP04正极材料电化学性能的影响

综述了模板法在合成锂离子电池磷酸铁锂正极材料中的应用,包括PAM作模板,表面活性剂作模板和酵母细胞作模板,简单描述了各个模板在材料中的工作原理,和近几年对此种模板应用的发展状况,总结了各个模板对合成磷酸铁锂正极材料的电化学性能的影响。     

锂离子电池正极材料磷酸铁锂的研究进展

橄榄石结构的LiFePO4因为其有高比容量、低成本、环保等优点而被认为最有前景的锂离子电池正极材料,但是其电导率和锂离子扩散速率比较慢.本文综迷了磷酸铁锂作为锂离子电池正极材料在应用方面的优缺点,近几年来磷酸铁锂常用的制备方法,各种制备方法的优缺点以及对磷酸铁锂在电化学方面的改性研究,并指出今后研究的重点是对磷酸铁锂在...     

碳包覆对动力锂离子电池正极材料电化学性能影响

概述了碳材料包覆对动力锂离子电池正极材料LiFePO4、LiNi0．5Mn1．5O4和Li[Nil／3Co1／3Mn1／3】O2电化学性能的影响,综述了不同碳源炭化后形成的碳的特性及对各种电极材料性能的影响,总结了碳包覆动力锂离子电池正极材料的发展方向。     

基于β-FeOOH纳米棒制备LiFePO_4/C和Fe_2O_3纳米电极材料及其电池性能

自制直径为90nm、长为500nm的β-FeOOH纳米棒为前驱物,通过碳热还原法和热分解法分别制备出形貌均匀、粒径为300nm的LiFePO4/C正极材料和粒径为100nm的Fe2O3负极材料,并研究它们对金属锂组成半电池和构造LiFePO4/C vs.Fe2O3全电池的电化学性能。结果表明：LiFePO4/C半电池在0.1C、0.5C、1.0C、5.0C、10.0C和15.0C（1C=170 mA g–1）倍率下放电比容量分别为158.8、153.2、144.3、126.8、111.0 mA h g–1和92.9mA h g–1。经过不同倍率循环后,返回0.1 C放电比容量为157.5mA h g–1,为初始0.1 C放电比容量的99.2%。Fe2O3半电池在50mA g–1电流密度下首次放电比容量为1655.5mA h g–1,循环50次后,仍保持460mA h g–1的放电比容量。LiFePO4/C vs.Fe2O3全电池在0.1 C倍率下,相对于LiFePO4活性物质,首次放电比容量为148.7mA h g–1;相对于Fe2O3活性物质,首次放电比容量为441.7mA h g–1。由LiFePO4/C纳米粒子作为正极材料、Fe2O3纳米粒子作为负极材料组成的全电池在0.1 C到2.0 C不同倍率下均表现出了良好的循环性能,且返回0.1 C后其放电比容量相对于初始0.1 C放电比容量无衰减。可见,以β-FeOOH纳米棒为前驱物控制制备的LiFePO4/C正极纳米材料和Fe2O3负极纳米材料可以有效地提升电池的性能。     

ZrO2包覆对层状氧化物正极材料储钠性能的改善

层状氧化物正极材料具有良好的结构稳定性和较高的充放电比容量,是一类理想的钠离子电池正极材料。本工作研究了层状氧化物正极材料NaNi1/3Fe1/3Mn1/3O2表面修饰对其电化学性能的影响,采用固相球磨法在正极材料表面包覆一层纳米ZrO2,采用形貌、结构、电化学方法等研究了包覆后性能改进机理。研究结果表明,ZrO2在NaNi1/3Fe1/3Mn1/3O2表面形成一层惰性保护层,有效隔开了电解液与正极材料的接触,缓解了电解液的分解速度,抑制了金属离子的溶出速度,从而显著改善了电池的循环性能以及高温性能。在ZrO2包覆修饰后,55℃下正极材料相比于未包覆的正极材料有明显提升,100次循环后容量保持率达到83.6%,高于未包覆的75.2%。此外,包覆后的NaNi1/3Fe1/3Mn1/3O2正极材料在空气环境存储后,稳定性得到明显提高。     

磷酸盐锂电池正极材料的研究进展

作为聚阴离子型锂离子电池正极材料,单斜结构Li3V2（PO4）3及橄榄石型LiFePO4因具有结构稳定、循环性能优良及安全性能好等突出优点而日益为人们所关注,成为极具开发和应用潜力的新一代锂离子电池正极材料,尤其是在对材料要求较高的动力电源领域的应用。但由于两者均存在影响电化学性能的低电导率问题,因此提高电导率已成为研究这两种材料的重点。本文主要介绍了近年来磷酸铁锂和磷酸钒锂的研究现状及成果,并对今后的发展进行展望。     

提高正极材料磷酸铁锂倍率性能的研究进展

橄榄石结构的磷酸铁锂（LiFePO₄）被认为是潜力巨大的锂离子动力电池的正极材料,具有理论比容量高、安全性好、循环寿命长、环境友好和原料来源广泛等优点。但是,由于其本身结构的缺陷,导致其倍率性能低下。本文阐述了近年来改善LiFePO₄的倍率性能的研究,重点介绍了包覆碳导电层、掺杂金属离子、合成纳米材料、制备多孔材料等方法,其中以纳米颗粒为基本结构单元的多孔LiFePO₄微米球材料倍率性能优异、体积能量密度高,具备广阔的研究和应用前景。     

锂离子电池正极材料磷酸铁锂研究进展

与氧化钴锂（LiCoO₂）、氧化镍锂（LiNiO₂）相比,橄榄石结构磷酸铁锂(LiFePO₄)具有安全、环保、比容量高、循环性能优异、高温特性好等优点,被誉为最具发展前景的锂离子电池正极材料。长的循环寿命、优良的高倍率放电性能、高的放电平台、大的能量密度以及良好的热稳定性能,也使得磷酸铁锂成为高功率动力电池正极的首选材料。但是,磷酸铁锂也存在电子电导率相对较低、锂离子扩散系数小、振实密度不高、低温特性不好等缺点,因而制约着它的应用和发展。从磷酸铁锂结构、性能、制备和改性等方面综述了近年来磷酸铁锂的研究进展。     

锂离子电池正极材料LiFePO4的改性研究进展

橄榄石型结构的磷酸亚铁锂( LiFePO4)作为备受关注的锂离子电池正极材料,可望成为新一代首选的可代替钴酸锂的锂离子二次电池正极材料.详细地叙述了近年来国内外对LiFePO4改性所做的研究,着重介绍了导电剂掺杂包覆、金属离子掺杂和合成方法对LiFePO4电化学性能的影响,以及这些改性方法存在的问题.     

锂离子电池聚阴离子型正极材料的第一性原理研究进展

综述了第一性原理在锂离子电池聚阴离子型磷酸盐、硅酸盐和硼酸盐正极材料计算模拟与设计方面的研究进展,详细论述了第一性原理在LiFePO4平均嵌Li电压的理论计算与预测、电子结构与电子传导特性和Li+扩散途径等物理化学性质方面取得的研究成果以及掺杂对LiFePO4物理化学性质的影响。这些研究成果从理论计算方面揭示了锂离子电池涉及的复杂微观机理,为进一步改进锂离子电池的电化学性能提供了理论依据。