多孔LiFePO4正极材料的研究进展

锂离子电池是高效、清洁的储能装置,在便携式电子产品、储能设施和电动汽车等领域具有广泛的应用前景,对于缓解能源危机和环境污染具有重要意义。橄榄石型LiFePO_4是最有前途的锂离子电池正极材料之一。然而,相对低的本征电子电导率与锂离子扩散速率限制了LiFePO_4倍率性能的发挥,阻碍其在动力锂离子电池领域的大规模商业化应用。纳米化是一种能有效改善LiFePO_4倍率性能的方法,但纳米粒子存在表面能高,易团聚结块,性能衰减较快等问题。近些年的研究表明,三维多孔结构的LiFePO_4兼具纳米与微米级活性材料的优点,是LiFePO_4正极材料的研究热点和重要的发展方向。本文从合成方法、形貌结构、电化学性能以及结构—性能关系等方面系统总结多孔LiFePO_4材料的研究进展,并展望其发展前景。     

三价铁合成LiFePO_4/C正极材料及其性能研究

橄榄石型LiFePO_4正极材料具有对环境友善、资源丰富、价格便宜和安全性能好等优点,被认为是非常具有发展前景的锂离子电池正极材料,然而由于自身晶体结构的本征特性,LiFePO_4的电导率低,高倍率充放电性能较差是限制其应用的最大障碍,通过碳包覆或金属离子掺杂等改性方法提高这种材料的电子导电率成为锂离子电池材料领域的研究热点.以提高电化学性能和更好的实现产业化为主要目的,对LiFePO_4材料的碳包覆和合成条件等进行了研究.以氧化铁为原料,采用碳热还原法合成锂离子电池正极材料LiFePO_4/C,利用扫描电镜和电化学性能测试方法对磷酸铁锂材料的表面形貌以及电性能进行分析研究,讨论了不同的煅烧温度、煅烧时间和掺碳量对材料电性能的影响.实验结果表明最佳合成工艺为:碳的包覆量为6%(质量分数),合成温度为720 ℃,保温时间为12 h,合成过程在惰性气氛下完成,合成的LiFePO_4/C复合正极材料在2.0～4.3 V,0.2 C倍率下的放电比容量可达160.56 mAh/g,0.5 C放电比容量可稳定在143 mAh/g左右,循环性能较好.     

氮掺杂纳米碳改性LiFePO4正极材料的研究进展

锂离子电池是一种高效、清洁的储能装置,在便携式电子产品、储能设施和电动汽车等领域具有广泛的应用前景,对于缓解能源危机、环境污染和优化能源结构等方面具有重要意义。橄榄石型LiFePO_4是最有前途的锂离子电池正极材料之一,但较低的本征电子电导率与锂离子扩散速率限制了其高倍率性能的发挥及在锂离子动力电池中的广泛应用。纳米碳材料,尤其氮掺杂的无定形纳米碳、碳纳米管以及石墨烯等具有电子电导率高,比表面积大,亲和力强以及热、化学稳定性好等特点,在改善LiFePO_4材料性能方面显示出独特的优势。本文从掺杂方法、形貌结构、电化学性能等方面总结氮掺杂纳米碳改性LiFePO_4正极材料的研究进展,并展望其发展前景。     

锂离子电池新型LiFeSO_4F正极材料的研究进展

与LiFePO_4材料相比,LiFeSO_4F正极材料理论上具有更稳定的结构、更高的电压平台和离子电导率,有望成为动力锂离子电池的热门正极材料,具有更好的应用前景。介绍了LiFeSO_4F正极材料的结构,综述了近年来LiFeSO_4F正极材料的合成及掺杂改性方面的研究进展,重点对LiFeSO_4F正极材料的制备方法和掺杂进行了总结和探讨,并对LiFeSO_4F正极材料的发展前景进行了展望。     

锂离子电池正极材料LiFePO4改性研究

介绍了LiFePO4正极材料的结构特点和反应机理,详细讨论了金属离子掺杂、碳包覆和控制活性材料的尺寸等改性研究对LiFePO4材料的电化学性能的影响.从而进一步优化高性能锂离子电池正极材料的改性过程,促进锂离子电池性能的改善.     

P123辅助合成LiFePO_4纳米颗粒及其在锂离子电池中的应用（英文）

通过对P123辅助水热法合成的样品煅烧获得LiFePO_4纳米片,其横向尺寸约为100nm。利用X射线衍射仪和扫描电镜等测试手段对制备出的样品的结构和形貌进行表征。结果表明,直接水热法制备的LiFePO_4样品是由自组装的片构成,其横向尺寸约为200nm。在N_2气氛保护和高温条件下对水热合成的样品进行煅烧后,LiFePO_4由自组装片分解为分散性良好的纳米片。由于具有纳米级尺寸和碳膜的包覆,由该LiFePO_4纳米片正极材料制作的锂离子电池具有较好的性能。     

动力锂离子电池正极材料的研究评述

通过衡量锂离子电池正极材料的安全性,认为LiMn2O4和LiMPO4可以作为动力电池的正极材料,综述LiMn2O4和LiMPO4正极材料的研究现状,重点对各种材料的合成、结构和性能进行总结和探讨.从目前来看,LiMn2O4仍然是主流的动力电池正极材料,但从长远来看,LiMPO4特别是Li3V2(PO4)3是动力锂电池正极材料的发展趋势.     

5V锂离子电池尖晶石正极材料LiM0.5Mn1.5O4的研究评述

评述了锂离子电池锰酸锂正极材料的重要性，介绍了3d．过渡金属离子（Cr^3＋，Ni^2＋，Cu^2＋，Fe^3＋）掺杂在锰酸锂正极材料中的应用。研究了3d-过渡金属离子掺杂对锰酸锂正极材料结构和电化学性能的影响，并提出了其影响锂离子电池充放电和循环性能的机制。展望了3d-过渡金属离子掺杂在锂离子电池锰酸锂正极材料中的发展前景，并指出LiM0.5Mn1.5O4是非常有应用前景的5V锂离子电池正极材料。     

LiFePO_4/CNT复合正极材料的制备与性能研究

以柠檬酸为碳源和螯合剂,通过溶胶-凝胶法制备了LiFePO_4/CNT复合正极粉体材料.利用XRD和SEM表征了复合粉体的结构.复合材料含有单一的磷酸铁锂相,碳纳米管在正极材料中将颗粒与颗粒相连,为颗粒之间提供了附加的导电通路.通过添加碳纳米管的方法对正极材料导电通路进行改善.在低速率下容量可以达到135 mAh/g,在1 C充放电速率下容量保持在110 mAh/g,2 C时容量保持在80 mAh/g.随着碳纳米管含量的增加,锂离子电池的容量也增加.     

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。     

锂离子电池正极材料改性研究进展

在高里程新能源动力汽车、电网储能以及5G通信的大背景下,高能量密度的锂离子电池成为了当下研究的热点。而正极材料的比容量大小将直接影响电池的能量密度,因此亟需对正极材料进行改性以改善其性能指标。综述了层状、尖晶石状、橄榄石状正极材料的结构特点及电化学性能,包括晶体结构、电子结构、循环稳定性、离子迁移速率及倍率能力等,比较了各类正极材料的优劣,并对常用的改性手段进行了相应总结。归纳了各类典型的正极材料存在的问题及其发展瓶颈,其中包括晶型变化、导电性能差、电压衰减、电解液侵蚀等,并分析了引起容量损失的因素,如高开路电压引起的电化学极化、材料组成元素的配比、电极/电解液界面的表面活性等。在此基础上,重点综述了近年来针对不同类型正极材料的改性研究进展,其中阴、阳离子掺杂,表面包覆有机物或无机物,特殊形貌设计,选择合适的电解液和黏结剂等手段能有效改善正极材料的比容量及结构稳定性。最后以现有的改性方法及电池体系为理论基础,对今后改性手段的发展趋势以及将正极材料应用于其他电池体系的可能性进行了展望。     

化学沉淀法制备磷酸铁锂正极材料的研究进展

磷酸铁锂(LiFePO4)是一种非常有应用前景的锂离子电池正极材料,化学沉淀法是制备这种材料的理想方法。本文从不同的前驱体合成路线角度出发,针对金属离子掺杂和表面碳包覆这两种改性手段,对化学沉淀法制备LiFePO4正极材料国内外的研究进行综述,对当前研究过程中存在的问题和未来的研究方向进行了评论和展望,为LiFePO4正极材料的研究提供了参考。     

液相法制备磷酸铁锂的研究进展

介绍了锂离子电池正极材料磷酸铁锂（LiFePO4）的晶体结构和充放电特性,评述了固相法和液相法制备LiFePO4。系统介绍了近几年液相法制备LiFePO4的研究进展,包括水热法,溶胶-凝胶法,共沉淀法等。并对LiFePO4正极材料的应用前景做了展望。     

锂离子电池及相关材料进展

新能源技术对人类社会未来可持续发展至关重要,锂离子电池可望大规模应用于电动汽车和太阳能、风能等清洁电能的储存。电动汽车电池还面临重量、体积、寿命、安全、成本和系统可靠性等诸方面的挑战。评述了钴酸锂、锰酸锂、三元材料和磷酸铁锂等正极材料;石墨、钛酸锂等负极材料;电解质材料和隔膜材料等的研究和应用,重点介绍了正极材料的掺杂和表面修饰改性技术。并对电池技术的进步和新一代锂离子电池应用于电动车辆和智能电网的前景进行了展望。     

Ni^2+掺杂对LiFePO_4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Ni^2＋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Ni^2＋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145mAh·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Ni^2＋的LiFePO4和LiFePO4样品的容量保有率分别为91％和53％。     

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。     

锂电池中铝箔表面形貌对电池性能的影响

10～20μm厚的铝箔经常应用于锂电池的阴极。将被化学腐蚀的粗糙表面铝箔与光滑平面的铝箔进行对比,以考察铝箔的表面形貌对锂电池的影响。对于高电导率且颗粒较大的LiCoO2锂电池材料,两种铝箔的锂电池性能没有明显不同。但是对于低电导率且颗粒较小的LiFePO4材料,高倍率放电性有很大的差异。通过优化铝箔的表面形貌及电池材料的颗粒尺寸,可使电池的性能得到提高。