高温固相还原法合成LiFePO4/C正极材料及其电化学性能

以Fe2O3为铁源，用环氧树脂对反应前驱体进行包覆，通过固相还原法制备了LiFePO4／C复合正极材料．采用XRD、SEM、循环伏安以及充放电测试等方法对其晶体结构、表观形貌和电化学性能进行了研究．研究结果表明，煅烧温度对材料的电化学性能有较大影响，在700℃煅烧所得产物为单一的橄榄石型晶体结构，粒径分布较均匀，且具有良好的电化学性能．以0．1C倍率进行充放电，其首次放电容量为150．3mAh／g，充放电循环20周后，容量保持率达99．2％；以1．0、2．0C倍率进行充放电，其首次放电容量分别为131．4和122．1mAh／g．其在过充条件下的电性能也佳，过充后还能继续放电，但在过放电条件下，其电性能迅速劣化．     

改进固相法制备LiFePO4/C正极材料及其性能

采用改进的固相反应法制备了掺碳的磷酸铁锂正极材料,并用XRD,SEM,元素分析,红外光谱及激光粒度分布仪等对样品进行了测试分析.结果表明,样品具有单一的橄榄石结构和较好的放电平台(约3.4V),粒度较小粒径分布均匀,0.1C首次放电比容量为137.8mAh/g,循环20次后容量保持率为92.6%,以1C倍率首次放电比容量为129.6mAh/g,循环20次后容量下降10.8%.     

Cr3+对LiFePO4/C材料结构和电化学性能的影响

采用二步固相反应法合成了具有橄榄石结构的LiFe0.98Cr0.02PO4/C复合正极材料,并通过XRD、SEM、恒流充放电、循环伏安等分析测试手段对材料的物相结构及电化学性能进行表征。结果表明:LiFePO4材料引入Cr3+未改变其原有的晶体结构,但合成材料的颗粒尺寸明显减小,颗粒粒径约为200nm;获得的LiFe0.98Cr0.02-PO4/C复合材料具有良好的电化学性能,0.2C倍率下首次放电比容量为144.9mAh·g-1,50次循环后,容量保持率为99.6%,10C倍率放电比容量可达到116.3mAh·g-1。循环伏安性能测试表明Cr3+的掺杂提高了Li+在材料中脱嵌过程的可逆性。     

钛离子掺杂对LiFePO4结构和性能的影响

为提高LiFePO4的充放电性能，用Ti（Ⅳ）对LiFePO4进行掺杂．用电化学方法测量了Li1-xTixFePO4的充放电性能，用X射线衍射和里特沃尔特方法表征了掺杂LiFePO4的晶体结构．固相反应可以制备单相Li1-xTixFePO4（x=0．00、0．01、0．02、0．03、0．05和0．07，摩尔分数），其中Li0．98Ti0．02FePO4具有更好的电化学性能，在80mA／g的充放电电流下，第2次的放电比容量为136．606mAh／g，循环20次后为128．388mAh／g．研究表明，少量钛离子掺杂不仅改变了原子间距和位置、引起晶胞收缩，而且增加了LiFePO4中Fe^3＋／Fe^2＋共存态的浓度，提高了材料的导电能力，从而能有效地提高LiFePO4的比容量和循环性能．     

LiFePO4纳米粉体的还原插锂合成及其电化学性能研究

通过FePO4的低温还原插锂合成了结晶良好、粒径分布均匀的正极材料LiFePO4纳米粉体．采用XRD、SEM对所得材料的物相结构和表面形貌进行了分析,并系统研究了烧结条件对材料物理和电化学性能的影响．结果表明,提高烧结温度和延长烧结时间都有利于提高产物的结晶度,但会使产物的颗粒长大．600℃下烧结2h所得的LiFePO4表现的电化学性能最佳,首次放电容量可达159mAh·g-1,50次充放电循环后容量几乎无衰减．     

Li0.97+δTi0.03Fe0.97Mn0.03 PO4/C复合材料的制备及其电化学性能研究

用共沉淀法合成Fe0.97Mn0.03PO4前驱体,再通过碳热还原法合成多元掺杂的Li0.97 δTi0.03Fe0.97Mn0.03PO4/C复合材料,利用X射线衍射(XRD),扫描电镜(SEM)、傅立叶红外光谱(FTIR)等测试手段对样品的晶体结构、表观形貌、谱学性质等进行了分析研究,对其倍率放电性能及循环性能等进行了测试,并与不掺杂的LiFePO4/C复合材料进行了比较.研究表明,掺杂过程中,掺杂的Mn4 、Ti4 离子能与LiFePO4形成单一的橄榄石型晶体结构,晶型完整,产物形貌规则,平均粒径在1um左右.用Li0.97 δTi0.03Fe0.97Mn0.03PO4/C为正极材料制作的电池分别以0.2,1,5、10C倍率放电,首次放电容量为134.0、133.4,130.1和127.2mAh·g-1,并表现出良好的循环性能.     

碳热还原法合成Mg掺杂LiFePO4/C正极材料及电化学性能研究

利用碳热还原法合成了Li1-xMgxFePO4/C(x=0.00、0.01、0.02、0.03、0.04、0.05、0.1)正极材料,通过XRD、SEM、BET、CV、EIS和恒流充放电实验研究了不同掺杂量对产物结构和电化学性能的影响。结果表明少量Mg的掺杂未影响到LiFePO4的晶体结构,但显著改善了其电化学性能。其中,Li0.98Mg0.02FePO4/C材料具有更好的电化学性能,0.1C倍率放电时,首次放电容量达到165.2mAh/g,且循环性能良好。另外,对合成材料的红外光谱进行了研究和指认。     

锂离子电池正极材料LiNiO2的制备和性能研究

本文介绍了以氢氧化锂和氢氧化镍为原料通过高温法合成镍酸锂的方法,并讨论了合成了条件对产物电化学性能的影响。实验结果表明,合成反应温度,反应时间,Ｌｉ／Ｎｉ摩尔比对镍酸锂电化学性能有较大的影响,合成出具有电化学活性的镍酸锂需要严格控制反应条件。     

掺杂基 LiFe0.99M0.01PO4/C的制备及结构与性能的研究

以往的研究证实,采用PAM模板合成法合成的LiFePO4/C复合材料,具有颗粒尺寸小,倍率放电性能好,电化学比容量较高等特点[1].本文在此基础上对复合材料进行体相掺杂高价金属离子,所得掺杂基LiFe0.99M0.01PO4/C(M=Nd3+、Co3+、Cr3+、Mn3+)改性材料的比容量有了进一步提高.研究结果表明,C/3充放电时,复合LiFePO4/C的容量为108mAh·g-1,而掺杂基LiFe0.99M0.01PO4/C的比容量分别提高到140、129、120和115mAh·G-1,而且循环性能也非常稳定.电导率研究表明,体相掺杂使得体相电导率提高了5到7个数量级,与文献值较为接近.XRD衍射图谱表明,掺杂后各个材料的结构依然保持有序的橄榄石结构.     

Bi和F复合掺杂对LiMn2O4结构及电化学性能的影响

采用固相法合成LiMn2-xBixO4-yFy(x=0,0.03;y=0,0.05,0.1),通过X-射线衍射、扫描电子显微镜、恒电流充放电及循环伏安等技术分析检测合成材料的结构、形貌及电化学性能。结果表明:合成的LiMn2-xBixO4-yFy均为尖晶石结构,无杂相,颗粒表面光滑,大小均匀。常温下以0.2C倍率循环30次,LiMn1.97Bi0.03O3.95F0.05容量保持率为90.88%,远高于未改性LiMn2O4的86.51%,常温及55℃下以1 C倍率循环100次,LiMn1.97Bi0.03O3.95F0.05容量保持率分别为91.81%和83.69%,高于未改性的78.65%和71.82%。Bi和F复合掺杂提高了材料的稳定性和循环性能,尤其是高温循环性能。     

LiFePO4材料的制备与电池性能的研究

通过固相法合成了裂解碳包覆的具有亚微米球形颗粒团簇微结构的LiFePO4粉体材料.材料中裂解碳百分含量为5.01%,一次颗粒粒径在200～600nm,团簇体粒径在10μm左右.在0.1、0.2、0.5和1C的充放电速率下,研究了材料的比容量和循环稳定性的变化.当充放电速率＜1C时,随着充放电速率的增大,材料的充放电平台和比容量并不随速率的增大而发生较大变化,当充放电速率≥1C时,材料的充放电电压平台迅速升高(充电)或降低(放电),比容量也有较大的降低;随着充放电次数的增加,材料的比容量有所增加,然后趋于稳定.在30个循环后材料的放电比容量分别为131.7、129.1、123.5和114.4mAh/g.     

纳米LiFePO4/C复合正极材料的制备及其性能研究

采用碳热还原方法、以不同掺碳(葡萄糖为碳源)方式合成LiFePO4/C复合正极材料,利用X射线衍射仪、高倍率透射电镜以及电池测试仪等手段对样品进行了分析研究,并探讨了不同掺碳方式对复合LiFePO4/C正极材料性能的影响.结果表明,采用湿法加入葡萄糖制备的LiFePO4/C正极材料中LiFePO4的粒径范围在40～80nm左右,为纳米材料尺度,0.05C倍率下首次放电比容量达到160mAh/g,1C倍率下循环50次后,容量衰减仅为1.2%.     

Al2O3膜表面包覆LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的微观结构和电化学特性

采用液相浸渍法在球形颗粒LiNi1／3Co1／2Mn1／3O2的表面包覆上了一层Al2O3膜．结构分析表明，表面A1203膜的厚度约100nm，具有一定的无定形结构，核体材料具有纯六方相结构．实验结果证明，表面Al2O3膜能够有效提高正极材料的耐过充能力和循环稳定性．在截止电压为3．0—4．5V，充放电倍率为1C的条件下，Al2O3表面包覆膜后正极活性物质50次循环的容量保持率提高了11．5％．     

掺碳LiFePO4的合成及性能研究

为提高LiFePO4的电化学性能,通过固相合成法制备了掺碳的LiFePO4正极材料,并用XRD、SEM、电化学工作站及充放电测试等对样品的性能进行了研究分析.结果表明,少量的碳掺杂并未改变LiFePO4的晶体结构但显著改善了其电化学性能,LiFePO4/C样品的粒度较小,粒径分布均匀,0.1C首次放电比容量为141.9mAh/g,循环50次后容量下降了11.2mAh/g,以1C倍率首次放电比容量为126.5mAh/g,循环50次后容量保持率为87.2%.     

锂离子电池正极材料LiMn2O4的研究进展

具有尖晶石相的LiMn2O4因价格低、无毒、无环境污染、制备简单、研究较成熟,因此有着很好的应用前景,被看作最有可能成为新一代商用锂离子二次电池正极材料.由于LiMn2O4电化学循环稳定性能不好,表现在可逆容量衰减较大,尤其在高温下(>55℃)使用衰减更严重,从而限制了它的商业化应用.经过近十几年的研究,人们对其衰减机理有了比较清晰的了解,提出了造成容量衰减的几种可能原因如Jahn-Teller畸变效应、Mn2+在电解质中的溶解、出现稳定性较差的四方相以及电解质的分解等.通过掺杂、表面包覆、制备工艺的改进,人们已能制得循环稳定性能较好的尖晶相材料.本文结合我们研究小组的最新研究成果对锂离子二次电池正极材料LiMn2O4的最新研究进展进行综述和评论.     

稀土掺杂锂锰氧化物LiMn2-xNdxO4(X=0.005～0.1)的结构和电性能研究

采用微波与传统加热相结合的方法首次合成了稀土掺杂基锂锰氧化物LiMn2-xNdxO4(x=0.005-0.1)材料，电化学性能测试结果表明材料在掺杂量为x=0.01时表现出最大放电比容量，同时具有很好的循环稳定性，经过100次循环其容量衰减仅为14.9%；XRD测试结果表明在LiMn2O4尖晶石晶格中掺入合适量的Nd对稳定尖晶石骨架结构起重要作用；FTIR分析技术揭示了容量少量衰减的原因。