C/Al复合材料电性能研究

本文主要研究了碳纤维增强铝复合材料中纤维含量、纤维排布方式和温度对材料导电性能的影响,实验结果表明,复合材料的电阻率随着纤维含量的增加,纤维排布角度的增大和测试温度的增高而增大。     

C/Al复合材料电性能研究

本文主要研究了碳纤维增强铝复合材料中纤维含量、纤维排布方式和温度对材料导电性能的影响,实验结果表明,复合材料的电阻率随着纤维含量的增加,纤维排布角度的增大和测试温度的增高而增大。      

焙烧温度对LiFePO4/C复合材料的影响

采用两步高温固相合成法制备锂离子电池正极复合材料LiFePO4/C复合材料。经300℃预培烧及后续高温培烧原材料,高温焙烧温度分别为600℃、650℃、700℃时,均得到了纳米尺寸的LiFePO4/C复合材料。在高温焙烧温度为650℃时,X射线衍射(XRD)结果表明,所得到的LiFePO4/C样品无杂质产生、峰型完好且结晶良好;扫描电镜(SEM)测试结果表明,所得材料的纯度较高、颗粒较小,无团聚现象。电化学性能测试结果表明培烧温度为650℃时,材料具有最好的电化学性能,电池的充放电循环性能最好。     

球磨时间对LiFePO4/C性能的影响

以碳酸锂、磷酸铁、单水葡萄糖为主要原料,选用高效的立式搅拌磨做球磨设备,采用湿法球磨混料和高温固相反应法合成锂离子电池正极材料LiFePO4/C。研究了不同球磨时间对LiFePO4/C的物理性能和电化学性能的影响。通过粒度分布、振实密度、比表面积、扫描电子显微镜、充放电测试对材料性能进行表征。结果表明,控制球磨时间为3h,在热处理温度为700℃的条件下,合成的LiFePO4/C正极材料具有较好的性能,振实密度为1.41g/cm3,比表面积为13.9m2/g,以0.2C倍率充放电时的首次充放电效率为95.2%、首次放电容量为151.4mAh·g-1,1C充放循环100次的容量保持率为99.3%。     

锂离子电池LiFePO4/C复合正极材料掺杂金属离子的制备及改性研究

以碳酸锂、草酸亚铁、磷酸氢二铵、碳酸镁、碳酸锰为原料,葡萄糖为碳源,采用两步球磨高温固相法合成了锂离子电池正极LiMgxFe1-xPO4/C、LiMnxFe1-xPO4/C、LiFe1-x-yMnxMgyPO4/C复合材料。讨论了镁、锰金属离子对LiFePO4/C结构和性能的影响。利用X射线衍射、扫描电子显微镜、X射线能谱仪等方法研究了镁、锰金属离子掺杂对LiFePO4/C晶体结构和表面形貌的影响;利用电化学方法研究了镁、锰掺杂对LiFePO4/C充放电性能和循环稳定性的影响。结果表明,镁、锰金属离子掺杂合成的LiFePO4/C具有单一的橄榄石结构,颗粒尺寸均匀,具有良好的电化学性能和循环稳定性。掺杂的LiMg0.1Fe0.9PO4/C、LiMn0.1Fe0.9PO4/C、LiFe0.8Mn0.1Mg0.1PO4/C在0.1C下首次放电比容量分别为128.4mAh/g、110.8mAh/g、131.8mAh/g。     

LiFePO4/C复合材料制备过程中碳源及碳包覆方法的研究进展

LiFePO4以其价格低廉、稳定性好、循环性能好和无毒等优点,有望成为下一代锂离子电池的正极材料,但是LiFePO4电导率低和锂离子扩散系数小限制了它的实用化。碳包覆作为一种非常有效的导电改性方法,受到极大关注。在碳包覆中采用不同的碳源和不同的碳包覆方法,对LiFePO4的电化学性能影响不同。结合国内外的研究现状,综述了LiFePO4/C复合材料制备过程中不同碳源以及不同的碳包覆方法对其电化学性能影响的研究进展。     

纳米FePO4的合成及其正极材料LiFePO4/C的电化学性能研究

以Fe3+为铁源,采用控制结晶技术合成了纳米FePO4.xH2O,将FePO4.xH2O于500℃热处理4 h后得到纳米FePO4前驱体,然后通过碳热还原在不同温度下煅烧合成橄榄石结构的纳米LiFePO4/C样品.采用差热/热重、X射线衍射、扫描电镜、比表面测试、电化学性能测试等分析测试方法对纳米FePO4.xH2O、FePO4前驱体及不同煅烧温度下制得的纳米LiFePO4/C样品进行表征.研究结果表明,700℃烧结10 h合成LiFePO4/C样品的粒径在40~100 nm左右,比表面积为79.8 m2/g;700℃煅烧合成样品在电压2.5~4.2 V,倍率为0.1C、1C、5C、10C、15C时的放电比容量分别达到156.5、134.9、105.8、90.3和80.9 mAh/g,具有较好的倍率性能;样品还表现出较好的容量保持率.     

烧结方式对LiFePO4/C复合正极材料电化学性能的影响

对LiFePO4/C复合前驱体,分别采用静态氮气气氛,动态氮气气氛及静态真空三种烧结方式进行碳热还原合成LiFePO4/C复合正极材料.采用XRD、SEM、CV和充放电循环测试等方法分析和表征材料的结构、形貌和电化学性能.结果表明,烧结方式对所得材料的结晶度、晶粒大小、碳含量、合成温度以及电化学性能均有显著影响.真空烧结所得材料结晶度高,而动态气氛烧结对材料颗粒细化及均匀化都有积极影响,同时也能有效促进锂离子扩散动力学.动态气氛烧结可将材料的烧结温度降低到500℃,且所得材料表现出优异的电化学性能.0.5C倍率下循环首次放电比容量达到163.4 mAh/g,50次循环后容量保持率为99.02%.     

磷铁制备复合材料LiFePO4/C的新方法研究

以磷铁为原料,采用两步烧结的碳热还原法成功合成了LiFePO4材料并研究了不同时间对烧结产物的影响,该方法可以实现原料的循环利用,对环境零排放。采用XRD,恒电流充放电法,交流阻抗对样品晶型和电化学性能进行表征和研究。烧结15h的样品具有最接近标准卡片的晶型,在0.05C时的放电容量也最大可以达到162.3mAh/g。在0.5C循环15次后放电容量仍有124.6mAh/g,衰减仅为2.02%,具有良好的循环性。对比4个样品,15h烧结的样品也就有最小的反应阻抗仅为56Ω。     

溶胶机械活化及其溶剂对LiFePO4/C结构和电化学性能的影响

本文在溶胶凝胶法制备碳包覆LiFePO4/C锂离子电池正极材料的基础上,对溶胶进行机械球磨活化以进一步优化LiFePO4/C复合材料的结构和形貌,并通过原位引入Fe2P等方法,提高其高倍率性能。采用XRD、SEM、元素分析等材料结构测试分析方法和恒电流充放电及电化学阻抗谱电化学测试技术,对溶胶机械活化及不同溶胶溶剂对LiFePO4/C材料结构和电化学性能的影响进行了研究。研究结果表明,机械活化能有效减小LiFePO4/C颗粒的尺寸及改善其分散性,并能改变Fe2P相的含量。溶胶机械活化处理后的LiFePO4/C在不同倍率下的放电容量明显增加。相对于蒸馏水,乙醇作为溶胶溶剂获得的LiFePO4/C材料具有更好的倍率性能,其在1C和10C的容量分别达到136mAh/g和90mAh/g。     

聚吡咯/磷酸铁锂复合正极材料的制备与表征

采用化学氧化法, 以吡咯为单体、 三氯化铁为氧化剂、 苯磺酸钠为掺杂剂在磷酸铁锂颗粒表面进行原位聚合, 制备了聚吡咯/磷酸铁锂(PPy/LiFePO₄)复合材料。用FTIR、 XRD和SEM对PPy/LiFePO₄复合材料进行了结构与形貌表征。用电化学工作站和充放电测试系统对复合材料的电化学性能进行了表征。结果表明: PPy/LiFePO₄复合材料作锂二次电池正极具有良好的充放电循环性能。当PPy质量分数为17%, 充放电电流为0.1 mA时, PPy/LiFePO₄复合材料最高放电比容量达163 mAh·g^-1, 50次循环之后放电比容量仍为初始时的94.9%; 与LiFePO₄相比, 当PPy的含量适当时, PPy/LiFePO₄复合正极材料的放电比容量会有明显提高。PPy的加入提高了LiFePO₄的电子电导率, 从而提高了活性物质有效利用率, 因此PPy/LiFePO₄复合材料的比容量和循环性能均得到了提升。     

锂源对LiFePO4组织结构及电化学性能的影响

利用不同的锂化合物Li2CO3、LiOH.H2O、LiNO3、LiF作为锂源,采用二步固相法合成了LiFePO4/C,研究了不同锂源对LiFePO4组织结构和电化学性能的影响。结果表明,在相同的合成工艺条件下,采用4种不同锂源合成的LiFePO4的电化学性能表现出明显差异。采用LiOH.H2O合成的LiFe-PO4的电化学性能最佳,0.1C下的放电比容量为161mAh/g,1C下的放电比容量达117mAh/g,且0.5C下循环容量无衰减。采用不同锂源合成的LiFePO4电化学性能差异的原因与LiFePO4的颗粒大小、粒径分布、团聚程度及是否存在杂相有直接关系。     

过渡金属离子掺杂对磷酸铁锂性能的影响

以碳酸锂、草酸亚铁、磷酸二氢铵、葡萄糖为原料,添加不同的过渡金属乙酸盐(乙酸锰、乙酸钴、乙酸镍、乙酸锌),在氩气保护下采用高温固相法制备LiFePO_4/C复合材料。采用X射线衍射、扫描电子显微镜、同步热分析、恒电流充放电、电化学阻抗、循环伏安等方法研究掺杂金属离子及掺杂量对LiFePO_4/C晶体结构和电化学性能的影响。结果表明,LiFe_(0.9)M_(0.1)PO_4/C(M=Mn、Co、Ni、Zn)样品的晶体结构均与橄榄石型LiFePO_4相同。掺杂过渡金属阳离子可以提高LiFePO_4/C的还原电位,降低氧化电位,缩小氧化还原峰间距,提高化学反应的可逆性。掺杂后的样品在5C下的放电性能较好,以LiFe0.9Ni0.1PO4/C的放电容量最高,达到89mAh/g。     

In-situ One-pot Preparation of LiFePO4/Carbon-Nanofibers Composites and Their Electrochemical Performance

A novel in-situ route was employed to synthesize LiFePO4/carbon-nanofibers (CNFs) composites. The route combined high-temperature solid phase reaction with chemical vapor deposition (CVD) using Fe2O3 and LiH2PO4 as the precursors for LiFePO4 growth and acetylene (C2H2) as the carbon source for CNFs growth. The composites were characterized by X-ray diffraction (XRD), Brunauer-Emmett-Teller (BET) specific surface area, field emission scanning electron microscopy (FE-SEM), and transmission electron microscopy (TEM). The electrochemical performance of the composites was studied by galvanostatic cycling and cyclic voltammetry (CV). The results showed that the in-situ CNFs growth could be realized by the catalytic effect of the Fe2O3 precursor. The sample after 80 min CVD reaction showed the best electrochemical performance, indicating a promising application in high-power Li-ion batteries.     

镁离子掺杂对 LiFePO4/C电化学性能和结构的影响

以乳酸镁做为Mg^2＋的掺杂源和部分的碳源，在惰性氛围下用模板-固相合成法合成了掺Mg^2＋的LiFePO4／C复合正极材料，考察了Mg^2＋对于目标化合物电化学和物理性能的影响．研究结果表明，在C／3倍率下材料掺杂前后第二个循环的放电容量分别为140．5和159．9mAh／g，循环20次后容量为140．4和162．1mAh／g．电化学交流阻抗表明，掺杂后的材料阻抗Rct从180Ω减小到120Ω．掺杂后振实密度比掺杂前提高了0．229g．cm^-3．     

B4C／Al复合材料的制备工艺和组织研究

研究了用无压浸渗法制备的B1C/Al复合材料的制备工艺和组织。通过对碳化硼陶瓷预制体成型压力和保压时间的控制,采用X射线衍射、扫描电子显微镜及能谱仪分别对B1C／Al复合材料的相组成、微观形貌和微区成分进行分析。结果表明：成型压力为100MPa,保压时间选择1．5min,预烧温度在1700℃时,可以制得组织致密、均匀的B1C／Al复合材料。金属铝在高温下浸渗时与碳化硼陶瓷骨架反应生成Al3BC,AlB2,Al2C3等陶瓷相。Al3BC和AlB2为主要反应产物。B4C／Al复合材料中碳化硼是以连续的骨架结构存在,渗入的铝相则以连续基体的形式铺满整个组织。     

Preparation and electrochemical performance of LiFePO4/C composite with network connections of nano-carbon wires

LiFePO₄/C composite with network connections of nano-carbon wires was successfully prepared by using polyvinyl alcohol as carbon source. The composite was characterized by X-ray diffraction and transmission electron microscopic, and its electrochemical performance was investigated by galvanostatic charge and discharge tests. The experimental results show that LiFePO₄ grains are tightly connected by the network of nano-carbon wires. Moreover LiFePO₄/C composite exhibits high capacity of 168 mAh g⁻¹ applied 15 mA g⁻¹ current density (C/10), excellent cyclic ability and rate capability. When 1500 mA g⁻¹ current density (10C) was applied, the high discharge capacity of 129 mAh g⁻¹ has been obtained at room temperature.