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。     

LiFePO4/C多层膜的制备及电化学性能研究

目的研究LiFePO_4/C多层膜在不同的调制周期下的电化学性能。方法采用多靶磁控溅射方法,在304不锈钢基底上,先沉积10 nm Ti薄膜作为阻挡层,然后交替沉积LiFePO_4薄膜和C薄膜,制备三组不同调制周期的[LiFePO4/C]n多层膜。通过扫描电子显微镜(SEM)及其附带的EDS能谱仪对退火前和经500℃退火2 h后的不同调制周期[LiFePO_4/C]n多层膜的截面形貌、成分进行表征,利用X射线衍射仪(XRD)对退火前和经500℃退火2 h后的LiFePO_4薄膜及不同调制周期[LiFePO4/C]n多层膜的结构进行表征,利用激光显微拉曼光谱仪(Raman)分析经500℃退火2 h后不同调制周期[LiFePO_4/C]n多层膜中的C结构,利用循环伏安和恒流充放电法对LiFePO_4薄膜和不同调制周期[LiFePO_4/C]n多层膜的电化学性能进行测试。结果调制周期为7.5次的[LiFePO4 (160 nm)/C(16 nm)]7.5多层膜中的碳石墨化程度高于调制周期为15次的[LiFePO4(80 nm)/C(8 nm)]15和调制周期为5次的[LiFePO_4 (240 nm)/C(24 nm)]5多层膜,且具有更好的充放电容量和倍率性能。在0.1 C放电倍率下,[LiFePO_4 (160 nm)/C(16 nm)]7.5多层膜的放电容量为151 mAh/g,在5 C高放电倍率下的放电容量为30 mAh/g。结论适当的调制周期下,LiFePO_4/C多层膜具有良好的电化学性能。     

聚苯胺包覆法制备纳米LiFePO_4/C核壳复合材料及其表征（英文）

采用聚苯胺包覆法合成了具有核壳结构的纳米LiFePO_4/C复合材料。聚苯胺包覆层对限制先驱体FePO_4的粒径起着关键性的作用。反应热力学理论计算和实验结论都表明制备FePO_4/PANI最适宜的pH值约为5。FePO4/PANI复合物的粒径由苯胺添加量决定,当添加的苯胺与FePO_4摩尔比为0.44时,可以合成粒径约50 nm的FePO4/PANI复合物。经过碳热还原过程,FePO_4表面的聚苯胺层转化为LiFePO_4表面导电性良好的碳包覆层。采用优化工艺合成的LiFePO_4/C颗粒近似球体,粒径约为55 nm,碳包覆层厚度约为2 nm,0.2和1 C倍率下放电比容量约为136 mAh.g~(-1),在10、20、30和40 C倍率下放电比容量分别为118,103,94和87 mAh·g~(-1),高倍率下放电比容量和循环性能明显优于固相法合成的LiFePO_4材料。.     

铁源对溶胶-凝胶法制备LiFePO4/C的结构和电化学性能的影响

以二价和三价铁为铁源,乙二醇为络合剂及碳源,水为溶剂,采用溶胶-凝胶一步烧结法制备LiFePO4/C正极材料.采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜和元素分析仪等分别对样品的相结构、形貌和碳含量进行表征.研究电极在不同放电倍率下的充放电特性,采用电化学交流阻抗谱和循环伏安法研究LiFePO4/C电极反应的动力学性能.结果表明以水为溶剂,采用三价铁源获得产物中未发现除LiFePO4以外的相,而采用二价铁源制备的产物中除LiFePO4主相外还存在微量的FeP相;微量FeP相的存在提高LiFePO4/C的综合电化学性能;以二价铁源制备的LiFePO4/C在0.1C和1C(1C=170 mA/g,2.5~4.2 V)下的放电比容量分别为142和112 mA·h/g,高于采用三价铁源制备的LiFePO4/C.     

自蔓延燃烧合成纳米正极材料LiFePO_4

通过采用自蔓延燃烧合成工艺制备了纳米正极材料LiFePO_4,并研究了其合成反应机理。XRD及SEM的分析结果表明:自蔓延燃烧合成的LiFePO_4呈类球形分布,结晶度较高,具有橄榄石结构,粒径分布在50~100nm之间;当C_6H_(12)N_4添加量为30%、球料比为0.5∶1时,所合成的LiFePO_4在电流密度0.1C下,样品的首次放电比容量是109.3mA·h·g-1,循环50次后容量保持率为88.7%。燃烧波淬熄实验表明,LiFePO_4的合成过程大致经历了两个反应阶段:球磨后的磷铁锰矿型Fe3(PO4)2向磷钙铁锰矿型Fe3(PO4)2晶型转变,之后磷钙铁锰矿型Fe3(PO4)2、Li2CO3经碳热还原反应生成LiFePO_4。     

La_2O_3:Sm~(3+)纳米发光材料的燃烧法合成及其性能

通过燃烧法制备了La_2O_3:Sm~(3+)纳米材料,用XRD和TEM对其形貌结构进行了表征和分析,并研究了其发光性质。结果表明:La_2O_3:Sm~(3+)纳米材料为六角结构,颗粒尺寸约为34nm;Sm~(3+)的掺杂引起其衍射峰的位置发生略微的右移;Sm~(3+)的本征激发带位于411 nm左右;在近紫外光(411 nm)的激发下,观察到~4G_(5/2)→~6H_(5/2) (568 nm)、~4G_(5/2)→~6H_(7/2) (611 nm,强度最高)和~4G_(5/2)→~6H_(9/2) (654 nm) 3个主发射峰;发射光谱表明La_2O_3:Sm~(3+)中Sm~(3+)离子的格位对称性较低;材料样品的衰减寿命约为202μs,色度坐标约为(0.5849, 0.4143)。     

溶胶-凝胶法制备xLiFePO_4·yLi_3V_2(PO_4)_3/C复合正极材料及其电化学性能研究（英文）

采用溶胶-凝胶法制备出电化学性能优异的xLiFePO_4·yLi_3V_2(PO_4)_3/C复合正极材料。研究了复合比例对材料的组成、微观结构和电化学性能的影响。结果表明,当LiFePO_4和Li_3V_2(PO_4)_3的摩尔比为7:1,所得复合材料的颗粒尺寸在40~80nm之间,颗粒表面均匀地覆盖了一层无定形碳。在0.1C倍率下的首次放电容量为129.7mAh/g,充放电效率为96.0%;在1C、2C和5C倍率下,该材料的首次放电容量分别为104.6,89.3,71.6mAh/g,30次循环后的容量保持率为99.9%、95.1%和98.6%,表现出了良好的电化学稳定性。     

溶胶凝胶法合成LiFePO_4/C复合正极材料

以柠檬酸铁(C_6H_5FeO_7)为碳源、无水氢氧化锂(LiOH)和磷酸(H_3PO_4)为主要原料,采用溶胶-凝胶法合成LiFePO_4/C复合正极材料,并探讨了柠檬酸铁不同浓度、不同搅拌时间与加料顺序对材料结构与性能的影响。用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)对材料的结构、形貌进行了表征。通过恒流充放电,循环伏安与交流阻抗对材料的电化学性能进行测试。以此方法制得的LiFePO_4/C复合正极材料在0.1C倍率下首次放电比容量为139.4mAh/g,循环50次后,放电比容量仍保持在137.5mAh/g,衰减率仅为1.4%。     

真空高温固相法合成LiFePO_4/C纳米复合材料

以可溶性锂盐、铁盐及有机碳源为原料,通过真空高温固相合成法,同时得到两种LiFePO4/C纳米复合材料(分别来源于直接固相合成和气相沉积)。采用XRD、SEM、TEM及电化学工作站对复合材料的结构及电化学性能进行分析和研究。结果表明:来源于气相沉积的LiFePO4/C复合材料具有良好的结构和电化学性能,LiFePO4颗粒大小为50~200nm,碳膜的厚度为5~10nm;在0.05C倍率下放电比容量为170mA·h/g,接近LiFePO4材料的理论比容量;以1C、2C、5C倍率放电,放电容量分别是理论容量的83%、77%、62%;1C倍率下进行充放电循环50次后,容量衰减只有0.27%,表明材料具有良好的倍率放电性能和循环性能。     

液氮淬火法制备高性能锂离子电池正极材料LiFePO4/C

以FePO4、Li2CO3和葡萄糖为原料,用液氮急速淬火法制备单一橄榄石结构的锂离子电池正极材料LiFePO4/C。结果表明:淬火使得LiFePO4晶格中产生Li空位,有利于提高其电子导电性。淬火样品的一次颗粒细小(100~500 nm),无明显团聚,并形成多孔结构;该样品在1C、2C和4C倍率下的首次放电比容量分别为151.4、138.0和116.7 mA.h/g,循环100次后的容量保持率高达99.3%、98.6%和94.5%。     

以锯齿状碳纳米管为模板原位合成微/纳米球状氧化钨（英文）

以锯齿状CNTs管束作为模板担载H_2WO_4前驱体。在液相沉积过程中H_2WO_4被锯齿状CNTs包裹,所得H_2WO_4/CNTs团簇的平均尺寸为500 nm,由直径10～20 nm的H_2WO_4组成,比表面积和孔容分别为85.24 m~2·g~(-1)和0.2933 m~3·g~(-1)。将H_2WO_4/CNTs置于氧气气氛中进行热处理,除去CNTs后,得到了由纳米颗粒组成的WO_3微米球,比表面积和孔容分别为18.7 m~2·g~(-1)和0.2055 m~3·g~(-1)。结果表明,锯齿状CNTs对有效调节分层结构WO_3发挥重要作用,对制备微纳米结构材料具有广阔的应用前景。     

LiF—AlF3系熔体热力学性质的计算

用AIF_6~(3-)络合离子逐级分解模式和亚晶格溶液模型计算了LiF-AlF_3熔体中AlF_6~(3-)逐级分解常数和分解能分解常数依次为K_1=1.6×10~(-1),K_2=1.02,K_3=8.0×10~(-2);分解能为H_1=25.7kJ/mol,H_2=30.0kJ/mol,H_3=63.6kJ/mol计算表明,LiF-AlF_3熔体中的络合离子AlF_6~(3-)较其他碱金属冰晶石体系中的AlF_6~(3-)有更强的分解趋势和较小的分解能本文还计算了LiF-AlF_3熔体中各组成的摩尔浓度及其它溶液混合热力学量,计算结果与实验值吻合较好     

沉淀-碳热还原联合法制备橄榄石磷酸铁锂

以FeSO4.7H2O,NH4H2PO4和H2O2为初始原料,通过液相沉淀制得前驱体FePO4,然后通过碳热还原得到LiFePO4/C。X射线衍射和扫描电镜分析表明:560,600,700和800℃合成的样品均为LiFePO4/C,LiFePO4颗粒粒径随合成温度的升高而逐渐增大,560℃合成材料的颗粒粒径分布在0.3~0.4μm之间;而800℃合成材料的颗粒粒径则达到0.6~0.7μm,反应剩余的碳黑直接分布在LiFePO4颗粒之间,有利于提高其电子导电率。560℃样品在放电倍率为0.1C时的首次放电比容量为151 mA.h/g(0.1C),而当放电倍率达到1C时,放电比容量为129 mA.h/g,且具有良好的循环性能。     

Li_(0.97)Al_(0.01)FePO_4正极材料性能研究

选用廉价易得的Al(OH)_3为掺杂铝源,制备掺杂量为x=0.01(计量数)的Li_0.97Al_0.01FePO_4和纯LiFePO_4正极材料,并对其进行XRD、SEM分析和电化学性能测试.经过与LiFePO_4标准谱图对照,Li_0.97Al_0.01FePO_4样品的主要晶相为橄榄石结构的磷酸亚铁锂.在室温,0.1 C倍率恒电流充放电条件下,Li_0.97Al_0.01FePO_4的首次放电比容量为134.0 mAh·g~(-1),且放电容量在前15次循环中非常平稳,后略有减少.第20次循环放电比容量达到129.21 mAh·g~(-1),与未掺杂LiFePO_4材料相比,表现出更高的比容量和优良的循环性能.     

共沉淀法纳米晶LiFePO4/C包覆粉末的合成研究

采用化学还原共沉淀法制备了LiFePO4前驱粉末。用葡萄糖溶液包覆LiFePO4前驱粉末,在合适的热处理温度下,葡萄糖热解获得纳米晶LiFePO4/C包覆粉末。用XRD,SEM,HRTEM对样品进行了分析。结果表明,LiFePO4前驱粉末由非晶构成,粉末细小且分散均匀。LiFePO4/C包覆粉末的晶粒尺寸为20~50nm,LiFePO4表面包覆的非晶碳层的厚度约为2nm。     

石墨烯引导LiFePO_4纳米片的一步溶剂热反应制备及其电化学性能

针对本征低的电子导电率和锂离子迁移速率导致LiFePO_4较差的电化学性能,以石墨烯作为模板,采用一步溶剂热法制备梭形结构的LiFePO_4/石墨烯(LFP/G)复合正极材料;采用XRD和SEM等表征复合正极材料的物相结构和微观形貌,微米级梭型LiFePO_4颗粒是由平均厚度约为55 nm的纳米薄片堆叠而成。电化学性能研究结果表明:在0.1C倍率下,LFP/G复合正极材料的初始可逆比容量可达153.2 mA·h/g,高于相同条件下LiFePO_4的;在10C倍率下充放电时,LFP/G表现出高达85.9m A·h/g的可逆比容量,远高于LiFePO_4的可逆比容量(56.3m A·h/g),展现出明显增强的电化学倍率性能。     

以锯齿状碳纳米管为模板原位合成微/纳米球状氧化钨

以锯齿状CNTs管束作为模板担载H_2WO_4前驱体。在液相沉积过程中H_2WO_4被锯齿状CNTs包裹,所得H_2WO_4/CNTs团簇的平均尺寸为500 nm,由直径10～20 nm的H_2WO_4组成,比表面积和孔容分别为85.24 m~2·g~(-1)和0.2933 m~3·g~(-1)。将H_2WO_4/CNTs置于氧气气氛中进行热处理,除去CNTs后,得到了由纳米颗粒组成的WO_3微米球,比表面积和孔容分别为18.7 m~2·g~(-1)和0.2055 m~3·g~(-1)。结果表明,锯齿状CNTs对有效调节分层结构WO_3发挥重要作用,对制备微纳米结构材料具有广阔的应用前景。     

水杨酸锰的热分解机理及纳米氧化锰形貌

用流变相-前驱物反应法合成了水杨酸锰配合物.通过元素分析和TG分析确定该配合物的组成为Mn(HSal)2·2.5 H2O(HSal=o-OHC6H4COO);XRD确定该配合物为单斜晶系,晶胞参数为α=1.893 5(4)nm,b=0.617 9(0)nm,c=1.732 5(6)nm,β=114.93(1)°,V=1.838 2(3)nm3,Z=6,ρcal=1.775 kg/dm3,ρexp=1.769 kg/dm3;IR研究表明配合物中羧酸根与Mn2 以双齿螯合方式配位.样品在氮气中经330℃热分解的最终产物是MnO和有机化合物,在空气中经800℃热分解的最终产物为Mn3O4.TEM观察表明,MnO和Mn3O4均为球形粒子,平均粒径分别约为25和28 nm;激光粒度分析仪测定MnO和Mn3O4的平均粒径约为45.6和69.1 nm.     

分步碳包覆合成高密度LiFePO4/C复合材料

采用分步碳包覆法合成LiFePO4/C复合材料。首先,将原料Fe2O3、NH4H2PO4和葡萄糖经过固相反应合成Fe2P2O7/C复合材料,再将Fe2P2O7/C与前驱体Li2CO3、葡萄糖混合,通过二次碳包覆工艺合成LiFePO4/C复合材料,并考察合成温度对LiFePO4/C复合材料电化学性能的影响。采用X射线衍射、扫描电镜、差热-热重分析、电化学阻抗谱(EIS)和充放电测试对材料的性能进行表征。结果表明:以制取的Fe2P2O7/C为前驱体合成的LiFePO4/C复合材料具有较好的物理和电化学性能,材料的振实密度达1.26 g/m3,0.1C放电容量为158.3 mA.h/g,1C初次放电比容量达到140 mA.h/g。     

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。