稀土镧掺杂LiFePO4正极材料的物理与电化学性能研究

利用固相法合成了镧离子掺杂的Li1-xLaxFePO4正极材料，采用XRD，SEM和充放电性能表征了材料的晶体结构、微观形貌和电化学性能。研究表明，少量La^3＋的掺杂未影响到LiFePO4的晶体结构，但显著改变了粉体的微观形貌，降低颗粒粒度至纳米级，改善了可逆容量和循环性能。得到的最佳配比正极材料Li0.99La0.01FePO4，在C／20的充放电速率下，其初始可逆放电容量达到理论容量的73％——123mAh/g，20次充放电循环后表现出良好的容量可循环性，容量没有衰减。引入稀土离子是提高磷酸铁锂新型锂离子正极材料电化学性能的有效方法。     

锂离子电池正极材料LiFePO4改性研究

介绍了LiFePO4正极材料的结构特点和反应机理,详细讨论了金属离子掺杂、碳包覆和控制活性材料的尺寸等改性研究对LiFePO4材料的电化学性能的影响.从而进一步优化高性能锂离子电池正极材料的改性过程,促进锂离子电池性能的改善.     

共沉淀法制备正极材料LiFePO4的研究

以氢氧化锂、硫酸亚铁铵和磷酸氢二铵为原料,研究了液相共沉淀法制备LiFePO4正极材料和掺杂Co2+的LiFePO4改性正极材料,并对其进行XRD、SEM分析和电化学性能测试.结果表明掺杂Co2+对正极材料的初始充电比容量为156.7 mAh·g-1,且循环60次后,容量仍有138.7 mAh·g-1,容量衰减率仅为11.4%.     

锂离子电池正极材料磷酸铁锂研究进展

电极材料是推进电池技术发展及应用的关键。作为锂离子电池正极材料的LiFePO4表现出优异的电池性能(大容量、优异循环特性),但也有本征低电导率的缺点。具有橄榄石结构的LiFePO4在电池充放电过程发生FePO4与LiFePO4之间的相变,已有实验证明充放电过程中出现固溶体LixFePO4。掺杂是提高材料电导率的常用手段,但LiFePO4的掺杂却一直饱受争议;缺陷化学的研究初步认定通过适当点缺陷的电荷补偿,晶体内引入掺杂元素是可以实现的,并且提出几种缺陷补偿机制。导电相复合可降低电极颗粒间的接触电阻,特别是LiFePO4的碳包覆有效地改善其电化学性能,促进其工业化推广;碳包覆的有效性取决于碳的sp2杂化键的比例及碳含量。由于电极材料形貌影响电池的充放电动力学过程,LiFePO4的颗粒尺寸、形状、表面粗糙度等的控制都成为提高电池性能的重要手段;LiFePO4的薄膜制备及三维构架技术则进一步推动微型电池的应用发展。     

固相法合成原位碳包覆LiFePO4复合正极材料及其性能

以LiH2PO4和FeC2O4.2H2O为原料,聚乙烯醇为碳源,通过机械化学活化辅助固相法合成原位碳包覆的LiFePO4材料;考察合成温度对LiFePO4/C材料晶体结构、物理和电化学性能的影响。结果表明:700℃下处理的产物结晶良好、分布均匀、颗粒细小;在最佳的热处理条件下,热解碳在LiFePO4颗粒表面形成了良好的纳米导电层,LiFePO4/C材料在0.1C、0.5C、1C和2C倍率下放电比容量分别为155.7、150.1、140.1和130 mA.h/g,且材料在0.1～2C范围内充放电都有很平稳的平台,极化小,并具有较高的高倍率(2C)放电比容量和较好的循环性能。     

纳米铁粉Fe3O4含量对磁流变液正应力特性的影响

设计了测试磁流变液正应力性能的试验装置,搭建了相应的测试系统,通过实验来研究不同纳米级Fe_3O_4颗粒含量对传统磁流变液正应力的影响。实验结果表明,当电流在0~1.5 A,剪切速率给定时,当纳米Fe_3O_4粒子的质量分数从0%~7%变化时,微纳米磁流变液的正应力与传统磁流变液的正应力相比会随着纳米颗粒含量的增大而迅速增大;当磁感应强度在320 m T时,微纳米磁流变液的正应力将达到最大值,然而随着纳米粒子的质量分数从7%~16%变化时,微纳米磁流变的正应力逐渐降低。     

共沉淀法制备正极材料LiFePO4的研究

以氢氧化锂、硫酸亚铁铵和磷酸氢二铵为原料，研究了液相共沉淀法制备LiFePO4正极材料和掺杂Co^2＋的LiFePO4改性正极材料，并对其进行XRD、SEM分析和电化学性能测试。结果表明掺杂Co^2＋对正极材料的初始充电比容量为156．7mAh·g^-1，且循环60次后，容量仍有138．7mAh·g^-1，容量衰减率仅为11．4％。     

Ni^2+掺杂对LiFePO_4正极材料电化学性能的影响

采用固相反应法在惰性气氛下合成了橄榄石型LiFePO4及其Ni^2＋掺杂正极材料,采用XRD,SEM和充放电等方法对目标材料进行了表征。XRD分析表明,掺杂少量Ni^2＋后的LiFePO4晶体结构并未发生变化;SEM观察发现,掺杂后,样品的粒径变小;充放电测试得出,比未掺杂的LiFePO4具有更好的电化学性能,首次放电比容量达145mAh·g^-1,高于纯的LiFePO4正极材料的容量90mAh·g^-1,经100次循环后掺杂Ni^2＋的LiFePO4和LiFePO4样品的容量保有率分别为91％和53％。     

改进型原位限制聚合法制备纳米LiFePO_4/C核-壳材料及其电化学性能研究（英文）

采用改进型原位限制聚合法制备具有核-壳结构的纳米LiFePO_4/C颗粒.。并通过XRD,HRTEM,电化学工作站等测试手段研究了所制备粉体的相组成,微观结构和电化学性能。XRD结果表明所制备的LiFePO4/C具有晶型完整的橄榄行结构,壳层炭为作晶。HRTEM照片显示所制备的LiFePO4/C粒径在18.2~54.5 nm之间,炭层均匀包覆在LiFePO4颗粒外表面,厚度在2~10nm之间。700℃合成的LiFePO_4/C核-壳材料的首次放电容量为142 mAh/g,经过40次充放电循环后,容量保持在132 mAh/g,容量保持率在93.0%。其充放电容量受电子导电、锂离子扩散速率的共同影响。     

Mg2+掺杂对LiFePO4结构及电化学性能的影响

以MgAC2为掺杂源,采用固相反应法在惰性气氛下合成了掺Mg的LiFePO4正极材料,考察了Mg2 对于目标化合物物理及电化学性能的影响.采用粉末X射线衍射和扫描电镜技术对产物的结构、形貌及粒度等进行了表征,通过恒电流充放电和交流阻抗技术对其电化学性能进行了研究.结果表明:少量的Mg2 掺杂并未影响产物结构,但却有利于减小LiFePO4电荷转移过程中的阻抗,克服该过程中的动力学限制.在0.1C倍率下放电,掺杂LiFePO4与未掺杂LiFePO4的初始放电容量分别为136.9和111.8 mA·h/g,循环50次后,容量分别为135.6和83.9 mA·h/g;与未掺杂的LiFePO4相比,掺镁后的LiFePO4具有更为优良的循环性能.     

球形磷酸铁锂正极材料制备中试研究

用湿法球磨-喷雾干燥法制备LiFe0.98Mg0.02PO4/C复合正极材料;用激光粒度分析仪、X射线衍射仪、扫描电镜和恒流充放电等对前驱体和磷酸铁锂样品进行表征;考察不同球磨工艺对磷酸铁锂颗粒形貌、粒度分布、振实密度和电化学性能的影响。结果表明:用湿法球磨-喷雾干燥法可以制得球形颗粒、高振实密度且电化学性能优良的磷酸铁锂正极材料,原料经粗磨后再超细球磨制得的材料性能更佳,振实密度达1.67 g/cm3,在0.1 C、0.5 C和1.0 C倍率下的首次放电比容量分别为151、143和132 mA·h/g。     

利用新颖的三层电极提高LiFePO4／C正极材料的电化学性能

对常用的两层电极（活性材料层｜集电极）进行改进,提出一种新颖的夹心状三层电极（导电材料层｜活性材料层｜集电极）以提高 LiFePO4/C 的电化学性能。充放电测试表明：相比两层电极,三层电极中 LiFePO4/C 表现出更优的倍率性能。循环伏安和电化学阻抗测试表明：相比两层电极,三层电极中LiFePO4/C材料中的Fe3＋/Fe2＋氧化还原电对表现出更快的氧化还原速度。更好的可逆性能以及更低的电荷转移阻抗。在三层电极中,活性材料层表层中与LiFePO4/C颗粒尺寸相当的孔洞被粒径小得多的乙炔黑微粒填充,形成LiFePO4/C颗粒间的导电连接,为暴露在电解液主体LiFePO4/C颗粒中的LiFePO4晶体提供更多运输电子到达或离开的路径。     

1,2-丙二醇对锂离子电池正极材料LiFePO_4性能的影响

采用1,2-丙二醇作为表面活性剂,在水热反应中合成正极材料LiFePO4。用XRD、SEM、粒径分布测试和恒电流充放电方法,分别研究了1,2-丙二醇对LiFePO4的结构、形貌、粒径和电化学性能的影响。结果表明：加入适量的丙二醇不改变LiFePO4的橄榄石结构,但可使材料的结晶粒度变小,粒径分布变得均匀;当丙二醇加入量为10 mL时,得到的LiFePO4平均粒径d（0.5）=1.128μm,粒径分布范围为0.316~6.607μm;该材料在0.2C倍率下的首次放电比容量为144 mAh/g,循环性能良好。     

基于激光表面微纳结构的胶接性能研究进展

胶接具有独特的性能而被广泛关注,但在实际应用中往往由于界面结合强度不足而导致接头在服役过程中过早失效。激光表面处理是一种能够有效提高胶接接头表面性能的方法,通过激光表面处理会使黏接材料表面形成不同的表面微纳结构,从而改善接头的性能。首先介绍了激光表面处理原理及激光器分类,对比了不同激光器的优缺点及加工质量特性,分析了激光加工参数对接头强度的影响。其次从激光加工不同表面微纳结构入手,阐述了不同表面微纳结构的加工方式,分析了不同表面微纳结构对不同材料接头强度的影响。此外,针对不同的表面微纳结构,其结构参数有所不同,导致接头表面化学成分和润湿性能也有所不同,使得接头强度有所差异,在此基础上分析了微纳结构参数对接头强度的影响及原因。同时,胶层间的作用机制与接头强度具有密不可分的联系,研究表明,不同的表面微纳结构对胶层的作用机制具有明显的不同,归纳总结发现,经激光表面处理形成表面微纳结构后接头表面粗糙度、化学性质、润湿性能及胶层间裂纹的扩展对接头强度的提升具有一定作用。最后,对激光表面处理微纳结构的研究进行了展望。     

Electrochemical performance of LiFePO4 cathode material for Li-ion battery

In the search for improved materials for rechargeable lithium batteries, LiFePO4 offers interesting possibilities because of its low raw materials cost, environmental friendliness and safety. The main drawback with using the material is its poor electronic conductivity and this limitation has to be overcome. Here Al-doped LiFePO4/C composite cathode materials were prepared by a polymer-network synthesis technique. Testing of X-ray diffraction, charge-discharge, and cyclic voltammetry were carried out for its performance. Results show that Al-doped LiFePO4/C composite cathode materials have a high initial capacity, good cycle stability and excellent low temperature performance. The electrical conductivity of LiFePO4 material can be obviously improved by doping Al. The better electrochemical performances of Al-doped LiFePO4/C composite cathode materials have a connection with its conductivity.     

氮掺杂纳米碳改性LiFePO4正极材料的研究进展

锂离子电池是一种高效、清洁的储能装置,在便携式电子产品、储能设施和电动汽车等领域具有广泛的应用前景,对于缓解能源危机、环境污染和优化能源结构等方面具有重要意义。橄榄石型LiFePO_4是最有前途的锂离子电池正极材料之一,但较低的本征电子电导率与锂离子扩散速率限制了其高倍率性能的发挥及在锂离子动力电池中的广泛应用。纳米碳材料,尤其氮掺杂的无定形纳米碳、碳纳米管以及石墨烯等具有电子电导率高,比表面积大,亲和力强以及热、化学稳定性好等特点,在改善LiFePO_4材料性能方面显示出独特的优势。本文从掺杂方法、形貌结构、电化学性能等方面总结氮掺杂纳米碳改性LiFePO_4正极材料的研究进展,并展望其发展前景。     

三价铁合成LiFePO_4/C正极材料及其性能研究

橄榄石型LiFePO_4正极材料具有对环境友善、资源丰富、价格便宜和安全性能好等优点,被认为是非常具有发展前景的锂离子电池正极材料,然而由于自身晶体结构的本征特性,LiFePO_4的电导率低,高倍率充放电性能较差是限制其应用的最大障碍,通过碳包覆或金属离子掺杂等改性方法提高这种材料的电子导电率成为锂离子电池材料领域的研究热点.以提高电化学性能和更好的实现产业化为主要目的,对LiFePO_4材料的碳包覆和合成条件等进行了研究.以氧化铁为原料,采用碳热还原法合成锂离子电池正极材料LiFePO_4/C,利用扫描电镜和电化学性能测试方法对磷酸铁锂材料的表面形貌以及电性能进行分析研究,讨论了不同的煅烧温度、煅烧时间和掺碳量对材料电性能的影响.实验结果表明最佳合成工艺为:碳的包覆量为6%(质量分数),合成温度为720 ℃,保温时间为12 h,合成过程在惰性气氛下完成,合成的LiFePO_4/C复合正极材料在2.0～4.3 V,0.2 C倍率下的放电比容量可达160.56 mAh/g,0.5 C放电比容量可稳定在143 mAh/g左右,循环性能较好.     

医用钛合金表面形貌与成分对生物相容性影响研究综述

生物医用钛合金表面物化特性作为影响细胞生物学行为的关键因素,决定了骨-植入体之间的结合质量和速率。针对作者所在研究小组在钛合金表面改性技术研究中所取得的一系列进展进行了综述。在表面形貌制备方面,利用喷砂、激光和微细铣削等机械加工方法和酸蚀、碱热处理、阳极氧化等化学处理方法,在钛合金表面获得了微纳米双级结构。在表面化学成分方面,采用离子置换的方式在微纳米结构表面植入生物活性离子,通过富氧切削方式改善表面钝化膜的质量。通过电化学腐蚀试验和一系列体外细胞培养实验,验证各表面物化改性方法对钛合金植入体生物相容性的影响。研究表明,微纳米结构化的表面能够提高材料表面的亲水性,促进细胞的粘附、增殖和矿化等,而植入生物活性离子后与微纳结构表面产生了协同效应,进一步增加了其生物相容性。此外,在富氧加工气氛下,钛合金表面的氧化膜厚度相比自然条件下加工有明显增加,提高了生物相容性,同时耐腐蚀性也得到显著增强。