锂离子电池正极材料磷酸铁锂的研究现状

LiFePO4正极材料具有原料来源广泛、比容量高、工作电压适中、循环性能好和电化学性能稳定等优点,被认为是下一代锂离子电池首选正极材料.介绍了LiFePO4的橄榄石型晶体结构及主要合成工艺,讨论了针对其缺点的改性研究,并对LiFePO4未来发展方向作了展望.     

磷酸铁锂正极材料的制备及改性研究进展

介绍了LiFePO4的多种制备方法及优缺点,重点综述了近年来LiFePO4正极材料在碳包覆、元素掺杂以及纳米化改性技术领域的最新进展。对比了各种LiFePO4正极材料改性方式的特点,指出了现阶段LiFePO4在实际应用中存在的问题,对LiFePO4正极材料的未来发展趋势进行了展望。     

多壁碳纳米管改性LiFePO4正极材料进展

磷酸铁锂(LiFePO4)由于具有低成本、无毒、热稳定性和循环性好的优势被认为是极有应用前景的锂离子电池正极材料,但材料本身的低电导率限制了其大规模应用.利用具有高电导率的碳纳米管对磷酸铁锂进行改性,可以显著提高正极材料的导电性.从不同的LiFePO4正极材料改性方法角度出发,综述了近几年MWCNTs改性LiFePO4正极材料国内外研究进展.多数研究者认为在LiFePO4正极材料中引入MWCNTs后,碳纳米管起到了连接正极材料颗粒的作用,所形成的高效电子传导三维网络显著改善了纯LiFePO4正极材料电导率差的缺陷.最后对MWCNTs改性LiFePO4正极材料研究中存在的问题进行了评述.     

多孔LiFePO4正极材料制备与研究进展

磷酸铁锂(LiFePO4)正极材料因其安全性高、环境友好、理论比容量高以及工作电压适中等特点,吸引了众多研究者的关注,但该材料导电性差、锂离子(Li+)扩散速率低等缺点又限制了它的应用。目前LiFePO4正极材料改性方法主要有碳包覆、锂位和铁位的金属阳离子掺杂、制备纳米级正极材料等。其中,纳米级LiFePO4正极     

两种碳源对橄榄石型正极材料LiFePO4性能的影响

采用固相反应法在惰性气体气氛下合成了橄榄石型LiFePO4及LiFePO4/C复合正极材料,采用XRD,SEM以及电化学测试等手段对材料进行了结构表征和性能测试.考察了蔗糖、石墨两种碳源对材料性能的影响.XRD结果表明,两种碳源的添加对LiFePO4的晶体结构没有明显的影响;SEM表明,掺杂后,样品的粒径变小;充放电测试表明,和未掺杂的LiFePO4相比掺杂石墨和掺杂蔗糖的LiFePO4具有更好的电化学性能,放电比容量分别为:138.85mAh·g-1和126.2mAh·g-1,高于纯的LiFePO4正极材料的容量90mAh·g-1.经100次循环后,掺杂蔗糖、掺杂石墨及未掺杂的LiFePO4样品的容量衰减率分别为0.02%,1.2%和47%.     

LiFePO_4的研究进展、问题及解决方法

具有橄榄石结构的LiFePO4作为锂离子动力电池的正极材料具有成本低、无毒、原材料来源丰富和良好的高温电化学能力而成为当前研究热点之一.综述了近期国内外锂离子电池正极材料LiFePO4的研究状况,分析和总结了LiFePO4正极材料在结构和性能方面存在的缺陷以及所采取的改进途径,并对该材料的深入研究提出了一些新思路.通过表面包覆、粒子掺杂和制备高密度前驱体等方法的综合应用来合成高密度的LiFePO4复合材料是将来研究的重要方向.     

LiFePO_4锂离子电池容量的衰减机制

为探讨LiFePO4锂离子电池容量衰减、电池循环性能失效的原因,对LiFePO4锂离子电池进行循环性能测试,通过拆解电池,采用X射线衍射、扫描电子显微镜结构测试手段,对多次充、放电循环前后锂离子电池LiFePO4正极材料和石墨负极材料的物理性能进行表征。结果表明,石墨负极在200次循环后,衍射峰的位置略微右移,晶体粒径结构几乎没变化,但是LiFePO4正极材料的晶体结构却发生不可逆变化,晶粒从3.73 nm减小到2.75 nm;在0.25 C倍率下循环200次,容量衰减11.6%;随着循环次数的增加,LiFePO4正极材料微观结构和晶粒度细化造成Li+传输阻力增大,是造成LiFePO4锂离子电池容量衰减的主要原因。     

Ni2+掺杂对LiFePO4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Ni2+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Ni2+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145 mAh·g-1,高于纯的LiFePO4正极材料的容量90 mAh·g-1,经100次循环后掺杂Ni2+的LiFePO4和LiFePO4样品的容量保有率分别为91%和53%.     

不同锂源对LiFePO4正极材料性能的影响

分别以Li2CO3,LiCl为锂源与FeC2O4·2H2O和NH4H2PO4混合,常温机械活化后在惰性气氛中经高温烧结,合成出纯相LiFePO4正极材料.采用X射线衍射仪,扫描电镜和电化学测试等对样品进行了表征,考察了不同锂源及合成温度对LiFePO4的物理特性和电化学性能的影响.结果表明,以Li2CO3、LiCl为锂源均能合成出橄榄石型LiFePO4正极材料,但以LiCl为锂源合成的样品中含有Fe2P2O4、LiFe5O8等微量杂质;其中以Li2CO3为锂源在650℃下烧结12h合成的样品具有优良的电化学性能,室温下以0.1和1C倍率放电,首次放电比容量分别为153.9和126.5mAh/g,循环性能较好.     

动力锂离子电池正极材料LiFePO_4的研究进展

LiFePO4因具有价格低廉、性能稳定、安全和无毒等优点而备受关注。但LiFePO4电子电导率低、锂离子扩散系数小、低温性能差及振实密度低等缺点限制了其大规模应用。综述了近几年国内外在解决上述问题中的研究进展,包括导电剂包覆与掺杂、控制颗粒形状与粒度、颗粒纳米化、原子掺杂等方法,并展望了LiFePO4正极材料的研究方向和应用前景。     

碳质材料对磷酸铁锂正极材料物理和电化学性能的影响

通过综述碳质材料对磷酸铁锂(LiFePO4)电极材料物理和电化学性能的影响,评述了碳质材料在不同LiFePO4/C复合电极材料中的作用及其优缺点.指出:炭膜的原位包覆和模板炭的引入,限制了LiFePO4晶粒的生长,进而提高了电极材料的电导率;而导电炭和石墨烯的引入,则是直接提高了电极材料的电导率;有机结合这两种碳质材料的复合方式将会极大改善电极材料的电化学性能.但是,为了提高电极材料的体积能量密度及其振实密度,应该最大限度地降低碳质材料在LiFePO4/C复合电极材料中的含量.     

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。     

锂离子电池正极材料LiFePO4的研究进展

LiFePO4因具有高的比容量、良好的循环性、环境友好等特点，成为目前最受关注的锂离子电池正极材料。概述了LiFePO4的结构和电化学性能，介绍了LiFePO4主要的几种制备方法，包括固相法、水热法、微波法。同时阐述了提高LiFePO4电化学性能所做的改性研究，并对该材料的发展方向进行了展望。     

正极材料磷酸铁锂的改性研究进展

介绍了锂离子电池正极材料磷酸铁锂的改性方法,综述了近年来锂离子电池正极材料磷酸铁锂的研究进展.重点叙述了金属粒子掺杂改性及碳包覆改性方面的研究成果.在综述各改性方式方面进展的基础上,指出了现阶段研究上对改性方式的理论体系建立方面所存在的问题,并结合作者研究小组的研究,对磷酸铁锂材料的未来研究方向进行了展望.     

正极材料LiFePO4掺碳改性研究进展

综述了掺碳改性技术在锂离子电池正极材料磷酸铁锂(LiFePO4)各种合成工艺路线中的研究进展,总结了掺碳的碳源种类。掺碳改性对LiFePO4电导率的提高起到了重要作用,使材料电性能得以提高,是目前改善LiFe-PO4性能最具实效性的途径。随着LiFePO4材料的研究与应用日趋成熟以及各种新型材料制备技术的发展,LiFe-PO4掺碳改性技术、掺碳碳源的种类等相关问题的探索将向更广阔的空间拓展。     

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。     

铜掺杂的磷酸铁锂复合正极材料的制备和电性能研究

利用共沉淀法制备了铜掺杂的磷酸铁锂正极材料。对产物进行了XRD、SEM、FT-IR、DSC表征分析。结果表明Cu掺杂的LiFePO4具有与LiFePO4相同的单一橄榄石型晶体结构,样品粒径在0.4～20μm左右,形貌规整,粒径分布均匀。0.2C倍率下LiFePO4/C的充放电比容量达到142和144mAh/g,而LiCuxFe1-xPO4/C在充放电的比容量分别为150.1和151mAh/g。LiCuFePO4/C循环40圈后比容量保持率为97.8%,而LiFePO4/C的保持率仅为82.1%。     

高温还原GO制备LiFePO_4/石墨烯复合正极材料及表征

通过对氧化石墨烯(GO)进行微观调控处理得到少层GO。采用喷雾干燥再高温改性的方法制备LiFePO_4/石墨烯锂离子电池复合正极材料;GO还原后即可得到石墨烯,其优良的导电性可以提高LiFePO_4的电子传输能力。通过X射线衍射(XRD)、红外光谱(FTIR)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和电化学测试技术等方法对复合材料的结构、形貌及电化学性能进行表征。石墨烯的复合使材料颗粒间构建空间三维导电网络,提高了电解质/电极材料界面的电荷转移速率,改善了LiFePO_4的电化学性能。电化学测试结果表明,在0.1C时LiFePO_4的放电比容量为155mAh/g,LiFePO_4/石墨烯复合材料的放电比容量为164mAh/g;1C和2C倍率时,LiFePO_4/石墨烯复合材料的放电比容量分别为140,119mAh/g。     

Synthesis and Electrochemical Properties of Carbon-Mixed LiEr_(0.02)Fe_(0.98)PO_4 Cathode Material for Lithium-ion Batteries

LiEr0.02Fe0.98PO4/C composite cathode was synthesized by a simple solution method with polyethylene glycol (PEG) as the reductive agent and carbon source. The effect of erbium doping on the electrochemical behavior of LiFePO4 was studied in this paper. The samples were characterized by X-ray powder diffraction and scanning electron microscopy and the electrochemical properties were investigated by the charge-discharge test. An initial discharge capacity of 149 mAh·g-1 was achieved for the LiEr0.02Fe0.98PO4/C composite cathode with a rate of 0.1 C. The electronic conductivity of Er doped LiFePO4/C was measured as 10-2 S·cm-1. The results indicated that erbium doping did not destroy the lattice structure of LiFePO4 and enlarge the lattice volume. These changes are beneficial to the improvement of the electrochemical performance of the LiFePO4 cathode.