铁位掺杂对磷酸铁锂电化学性能的影响

采用球磨法制备了铁位掺杂的磷酸铁锂（LiFePO4）正极材料。使用X射线衍射（XRD）、环境扫描电子显微镜（ESEM）对制备的材料进行表征,并将材料组装成扣式电池,使用蓝电系统和电化学工作站对其进行电化学性能测试和分析。结果表明,LiM0.05Fe0.95PO4和LiFePO4结构几乎一样,在0.1 C倍率下LiFePO4的首次放电比容量为125 mA·h/g,掺杂M（M=Mg,Cu,Zn）后首次放电比容量为145、141、139 mA·h/g,材料的电化学性能明显提高,其交流阻抗减小,循环50次后容量保持率为87%左右。     

球磨对磷酸铁锂正极材料性能的影响

采用高温固相合成法制备锂离子正极材料磷酸铁锂,在合成过程中分别采用湿法球磨和干法球磨,讨论了球磨时间对合成磷酸铁锂电化学性能的影响。用扫描电镜对合成材料进行表征,并对磷酸铁锂正极材料进行电化学性能测试。结果表明,相对于干法球磨,湿法球磨制备的磷酸铁锂样品具有更好的电化学性能。湿法球磨10 h所得的材料电化学性能最好,0.1 C下首次放电比容量为114 mA·h/g。     

铜掺杂碳包覆磷酸铁锂的微波合成及性能研究

研究了铜掺杂碳包覆磷酸铁锂（LiFePO₄）的微波合成。通过X射线衍射（XRD）表征了样品的化学组成和晶体结构,通过扫描电镜（SEM）考察了样品的微观形貌。分别用铜掺杂磷酸铁锂、碳包覆磷酸铁锂、铜掺杂碳包覆磷酸铁锂作为锂离子电池正极材料,进行了电化学性能测试比较。充放电测试表明,微波合成的铜掺杂碳包覆磷酸铁锂具有良好的充放电性能和循环寿命,首次放电比容量达到145 mA•h/g,循环30次后比容量仍然有143.5 mA•h/g,为初始容量的98.96%,容量几乎无衰减。     

前驱体磷酸铁的制备及其对磷酸铁锂电化学性能的影响

以Fe3+为铁源,采用均相沉淀法制备前驱体磷酸铁,通过碳热还原法制得磷酸铁锂正极材料,研究其电化学性能。结果表明,以优化条件下所得磷酸铁为前驱体制备的磷酸铁锂,在0.1 C充放电倍率下,其首轮放电比容量达154 mA.h/g,充电比容量为156 mA.h/g,首轮充放电效率达98.9%,循环倍率性能优良。     

多壁碳纳米管夹层抑制锂硫电池穿梭效应

以多壁碳纳米管（MWCNTs）薄膜作为锂硫电池正极片与隔膜之间的夹层,可抑制多硫化物的溶解和扩散,阻止穿梭效应,减小活性物质的损失,提高锂硫电池的容量和循环性能。本文利用透射电子显微镜（TEM）和扫描电镜（SEM）等进行结构和性能的表征。电化学测试结果表明,含MWCNTs夹层的锂硫电池在0.2C倍率首次放电比容量达到1352mA·h/g,首次库仑效率接近100%,循环20次后比容量还保持在1028mA·h/g。在1C、2C和5C倍率下充放电,电池比容量分别达到902mA·h/g、782mA·h/g和509mA·h/g。     

固相补锂法再利用废旧 LiFePO4正极材料及电化学性能

以废旧磷酸铁锂（LiFePO4）正极材料为原料,经过热处理除杂和固相补锂后,利用碳热还原反应重新获得了电化学性能优异的LiFePO4/C正极材料。测试结果表明,补加物质的量分数为10%的Li2CO3和质量分数为25%的葡萄糖可获得结晶度良好、无杂质的LiFePO4/C正极材料,且能有效弥补其可循环锂的损失。在0.1C和20C倍率下,其放电比容量分别为159.6 mA·h/g和86.9 mA·h/g,在10C倍率下,经1 000次循环后,再生LiFePO4正极材料的容量保持率为91%。说明该方法可有效处理废旧LiFePO4电池,为大规模循环再利用废旧LiFePO4正极材料提供了一条可行的途径。     

焙烧温度对锰酸锂结构及电化学性能影响研究

采用高温固相法在不同温度下合成了正极材料锰酸锂。采用X 射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）和恒流充放电测试研究了不同温度下合成的锰酸锂样品的结构、形貌及电化学性能。结果表明：在850 ℃时合成的样品具有最佳的电化学性能,在0.1 C（1 C=148 mA·h/g）的充放电倍率下,首次放电比容量为120.7 mA·h/g,经过20次充放电循环后容量保持率为95.2%。     

LiMg_(0.1)Fe_(0.9)PO_4/C的合成与电化学性能研究

为了改善磷酸铁锂的电化学性能,以Li2CO3,FeC2O4.2H2O,(MgCO3)4.Mg(OH)2.5H2O,(NH4)2HPO4为原料,葡萄糖为碳源,用高温固相反应法合成了锂离子电池正极材料LiMg0.1Fe0.9PO4/C,用电化学方法测试了LiMg0.1Fe0.9PO4/C与LiFePO4/C的充放电性能和循环稳定性,利用X射线衍射、扫描电镜等表征了镁离子掺杂对磷酸铁锂结构和表面形貌的影响。实验结果表明:LiMg0.1Fe0.9PO4/C具有单一的橄榄石结构,且是由粒径为200~500 nm的颗粒组成,具有良好的电化学性能和循环稳定性能,镁离子的掺杂使磷酸铁锂具有更好的导电性,在0.1C下,10个循环后放电比容量为142.4 mA.h/g。     

Cr掺杂对富锂锰基正极材料Li1.2Ni0.2Mn0.6O2结构和电化学性能的影响

采用共沉淀-高温固相合成法制备锂离子电池正极材料Li_1.2Ni_0.2Mn_0.2-x/2Mn_0.6-x/2Cr_xO₂（x=0,0.04,0.08,0.12）。利用X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、恒电流充放电测试和电化学交流阻抗谱（EIS）对掺杂不同Cr含量的正极材料的结构、形貌和电化学性能进行分析测试。结果表明：制备出的Li_1.2Ni_0.2Mn_0.2-x/2Mn_0.6-x/2Cr_xO₂正极材料均具备层状固溶体结构。Cr掺杂不会改变材料的结构,而且能够有效抑制循环过程中材料由层状向尖晶石结构转变的过程。当Cr的掺杂量为8%（即x=0.08）时,得到的正极材料Li_1.2Ni_0.16Mn_0.56Cr_0.08O₂具有最好的电化学性能。0.1C的首次放电比容量由未掺杂的230.4 mA·h·g^-1增加到246.6 mA·h·g^-1,在0.2C电流下50次循环后的容量保持率由93.5%提高至95.36%,5C的放电比容量由91.5 mA·h·g^-1增加到104.2 mA·h·g^-1。而且x=0.08时制备的样品具有最小的电荷转移阻抗。     

磷酸铁锂改性制备工艺的研究

以柠檬酸作为分散剂,采用胶凝胶法制备锂离子电池正极材料磷酸铁锂,采用X射线衍射光谱法(XRD),扫描电子显微镜法(SEM)和电化学手段对目标材料进行了结构表征和性能测试。考察了碳改性过程中蔗糖加入量、后期煅烧时间及金属离子Zr4+掺杂改性对合成材料充放电性能的影响。结果表明,合成产物为橄榄石型磷酸亚铁锂,碳改性和Zr4+离子能有效控制颗粒长大,提升材料的电化学性能;加入60%蔗糖,掺杂锆离子,650℃烧结18 h制备的磷酸亚铁锂的可逆性好,0.2C放电比容量达到162 mAh·g-1。     

Synthesis of sub-micrometer lithium iron phosphate particles for lithium ion battery by using supercritical hydrothermal method简

A supercritical hydrothermal method was employed to prepare sub-micrometer LiFePO4 particles with high purity and crystallinity. The structure and morphology of LiFePO4 particles were characterized by X-ray diffraction and scanning electron microscope. The electrochemical tests were carried out to determine the reversible capacity, rate and cycling performance of the LiFePO4 particles as cathode material for lithium ion battery. Experimental results show that solvent and calcining time have significant effects on purity, size and morphology of LiFePO4 particles. Mixed solvent contained deionized water and ethanol is conducive to synthesize smaller and more uniform particles. The size of LiFePO4 particles as-prepared is about 100-300 nm. The specific discharge capacities of the LiFePO4 particles are 151.3 and 128.0 mA. h. g-1 after first cycle at the rates of 0.1 and 1.0 C, respectively. It retains 95.0% of the initial capacity after 100 cycles at 1.0 C.     

A Facile Route for Synthesis of LiFePO4/C Cathode Material with Nano-sized Primary Particles

A facile and practical route was introduced to prepare LiFePO4/C cathode material with nano-sized primary particles and excellent electrochemical performance. LiH2PO4 was synthesized by using H3PO4 and LiOH as raw materials. Then, as-prepared LiH2PO4, reduced iron powder andα-D-glucose were ball-milled, dried and sin-tered to prepare LiFePO4/C. X-ray diffractometry was used to characterize LiH2PO4, ball-milled product and LiFePO4/C. Differential scanning calorimeter-thermo gravimetric analysis was applied to investigate possible reac-tions in sintering and find suitable temperature for LiFePO4 formation. Scanning electron microscopy was em-ployed for the morphology of LiFePO4/C. As-prepared LiH2PO4 is characterized to be in P21cn（33） space group, which reacts with reduced iron powder to form Li3PO4, Fe3（PO4）2 and H2 in ball-milling and sintering. The appro-priate temperature for LiFePO4/C synthesis is 541.3-976.7 ℃. LiFePO4/C prepared at 700 ℃ presents nano-sized primary particles forming aggregates. Charge-discharge examination indicates that as-prepared LiFePO4/C displays appreciable discharge capacities of 145 and 131 mA·h·g^-1 at 0.1 and 1 C respectively and excellent discharge ca-pacity retention.     

废旧磷酸铁锂材料碳热还原固相再生方法

采用热处理方法将回收的正极片除去黏结剂,同时将LiFePO₄氧化为Li₃Fe₂（PO₄）₃及Fe₂O₃并作为再生反应原料,分别以葡萄糖、一水合柠檬酸、聚乙二醇为还原剂,650℃高温反应16h、20h、24h碳热还原再生LiFePO₄。测试结果表明,3个还原剂体系均能获得再生LiFePO₄材料。以葡萄糖为还原剂,高温反应16h、20h、24h,放电比容量分别为118.49mA·h/g、118.38mA·h/g、123.77mA·h/g;100次循环后,容量保持率分别为88.40%、80.07%、72.56%。还原剂对再生材料性能影响显著,以葡萄糖为还原剂,再生材料的容量特性及循环性能均最优,一水合柠檬酸还原剂体系次之,聚乙二醇还原剂体系电化学性能最差。研究结果为大规模废旧LiFePO₄材料再生提供一种新的途径。     

水热法一步合成磷酸铁锂及其性能研究

为优化液相法一步制备磷酸铁锂（LiFePO₄）技术,以七水合硫酸亚铁、磷酸二氢铵、一水合氢氧化锂为原料,通过添加十二烷基苯磺酸钠（SDBS）作为表面活性剂,采用液相水热法合成技术,一步合成了LiFePO₄正极材料。研究了水热法一步合成技术对LiFePO₄材料的组成、结构、形貌、粒度等的影响,通过电感耦合等离子体发射光谱仪（ICP-OES）、X射线衍射仪（XRD）、扫描电镜（SEM）、粒度分析仪等对材料进行了表征分析,并测试了材料的电化学性能。研究结果表明,合成得到的LiFePO₄材料为微米级球形颗粒形貌的正交晶系非化学计量比的Li_1.02Fe_0.994PO₄材料。电化学性能测试结果表明,在0.1C倍率下首次充、放电比容量分别为162.0、159.9 mA·h/g,库伦效率达到98.7%、倍率性能（以1C/0.1C保持率计）为92.3%,0.1C倍率循环100次容量保持率为96.4%,展现出良好的电化学性能。     

Influence of synthesis parameters on the properties of LiFePO4/C cathode material☆

The influence of sintering temperature,carbon content and dispersive agent in ball-milling was investigated on the properties of Li Fe PO_4/C prepared using Fe_2O_3,NH_4H_2PO_4,Li_2CO_3 and glucose via solid state reaction.X-ray powder diffraction,scanning electron microscopy and charge–discharge test were applied to the characterization of the Li Fe PO_4/C samples synthesized under different conditions.Sintering temperature affects the crystallite/particle size and degree of crystallinity of LiF eP O_4,formation of Fe_2 P and maintenance of carbon in LiF e PO_4/C.Carbon maintenance is favored by low sintering temperature,and 700 °C is optimum for synthesis of LiF eP O_4/C with superior electrochemical performance.A higher carbon content in the range of 4.48%–11.03% results in a better rate capability for Li Fe PO_4/C.The dispersive agent used in ball-milling impacts the existent state of carbon in the final product which subsequently determines its charge–discharge behavior.The sample prepared at700 °C by using acetone as the dispersive agent in ball-milling exhibits an excellent rate capability and capacity retention without any fade at 0.1C,1C and 2C,with corresponding average discharge capacities of 153.8,128.3and 121.0 m A·h·g~(-1),respectively,in the first 50 cycles.     

前驱体二水磷酸铁对磷酸铁锂电化学性能的影响

以钛白生产副产物七水硫酸亚铁为铁源,工业磷酸二氢铵为磷源,双氧水为氧化剂,采用共沉淀法合成了不同粒径和形貌的二水磷酸铁,并以此为前驱体,通过碳热还原法制备了粒径不同的LiFePO₄/C正极材料。经过对样品进行X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）以及恒电流充放电测试,研究了二水磷酸铁及LiFePO₄/C的结构、形貌以及电化学性能。结果表明,以较细的二水磷酸铁为铁源,制备得到的LiFePO₄/C颗粒较细,且具有更优异的电化学性能。0.1、0.5、1、2、5、10 C放电比容量分别为154、148、144、140、130、120 mA·h/g。     

多组分氯盐体系镁锂分离规律初探

以Na₂CO₃为沉淀剂,初步研究了多组分氯盐混合体系（0.6 mol MgCl₂+1.1 mol LiCl+3.2 mol NaCl）中选择性沉镁的工艺规律。结果表明：在25~80 ℃,总C与总Mg物质的量比[n（C_T）/n（Mg_T）]为 0.8~1.1时,25 ℃形成针状MgCO₃·3H₂O,40 ℃以上形成Mg₅（CO₃）₄（OH）₂·4H₂O不规则片状团聚微球,其中40~50 ℃形成的片状物较为分散且粒径较小,导致固液分离困难。40 ℃时沉镁率最低。温度越高,Li₂CO₃越易形成,沉锂率越大。n（C_T）/n（Mg_T）越大沉镁率和沉锂率越高。室温（25 ℃）、n（C_T）/n（Mg_T）=1.0时,沉镁率达98%以上,且沉锂率<0.1%,镁锂分离效果最好。     

Ag掺杂VO2(B)正极材料的合成及其电化学性能

以V₂O₅、C₁₂H₂₂O₁₁和AgNO₃为原料,采用水热法制备Ag掺杂VO₂（B）正极材料,通过XRD、FESEM、XPS、EDS、循环伏安（CV）、交流阻抗（EIS）等表征手段,研究掺Ag对VO₂（B）的结构、形貌及电化学性能的变化规律。结果表明,当掺杂量为0.43%（atom）时,样品（Ag₁）首次放电比容量为340.5 mA·h·g^-1,较未掺杂样品（Ag₀）提高了80.5%。当掺杂量为1.28%（atom）时,样品（Ag₃）表现出最好的循环稳定性,首次放电容量为213.6 mA·h·g^-1,100次循环后,容量保持率为58.3%。     

纳米核壳二氧化钛的可控制备及储锂性能研究

以氟钛酸铵为钛源,采用尿素和双氧水控制Ti4+水解速率,经过一步水热,制备出了锐钛矿型的二氧化钛核壳纳米结构,500 ℃煅烧处理得到电极材料。采用X射线衍射（XRD）、场发射扫描电镜（FESEM）、恒流充放电及循环伏安测试对材料的结构、形貌和电化学性能进行表征。结果表明产物形貌尺寸均一,分散性较好。与市售二氧化钛纳米颗粒相比,二氧化钛核壳纳米结构具有多孔结构及优异的结构稳定性,从而具有更好的循环性能和倍率性能。在0.1C倍率下,二氧化钛核壳纳米结构放电比容量为344 mA·h/g,当放电倍率提高到10C时,仍然具有72 mA·h/g的放电比容量。在1C的放电倍率下,经过100次循环,二氧化钛核壳纳米结构放电容量保持率为80%。