一种新型的锂离子电池正极材料——LiFePO4

介绍了1种新型的锂离子电池正极活性材料LiFePO4并解释了材料的结构特征和电化学过程。LiFePO4具有较高的比容量和良好的循环稳定性等优良的电化学性能,但是目前还存在着制约容量释放的锂离子扩散系数小以及材料导电性能不太好等问题。在回顾该材料研究状态的基础上,说明了只要通过选取适当的制备工艺和进行合适的表面改性可以制备出具有优良电化学性能的LiFePO4粉体。这种粉体具有环境相容性、便宜以及资源丰富等诸多优点,是1种颇具潜力的锂离子电池正极替代材料。     

LiFePO4/C锂离子电池正极材料的电化学性能

以碳凝胶作为碳添加剂,采用固相法制备了复合型LiFePO4/C锂离子电池正极材料.研究了不同掺碳量对样品性能的影响.利用X射线衍射仪、扫描电镜和碳硫(质量分数)分析方法对所得样品的晶体结构、表面形貌、含碳量进行分析研究.结果表明:样品中的碳含量(质量分数)分别为0%、5%、10%、22%,所得样品均为单一的橄榄石型晶体结构,碳的加入使LiFePO4颗粒粒径减小.另外,碳分散于晶体颗粒之间,增强了颗粒之间的导电性.合成样品的电化学性能测试结果表明,掺碳后的LiFePO4放电比容量和循环性能都得到显著改善.其中,含碳量为22%的LiFePO4/C在0.1 C倍率下放电,首次放电容量达143.4 mA·h/g,充放电循环6次后电容量为142.7 mA·h/g,容量仅衰减0.7%.     

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.     

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。     

钇掺杂LiFePO4锂离子电池正极材料的制备与性能

用固相法合成LiFe1-xYxPO4 (x=0, 0.01, 0.02, 0.03, 0.04)锂离子电池正极材料,采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、粉末比电阻法和充放电性能测试表征材料的晶体结构、微观形貌、电子电导率和电化学性能。结果表明,少量的钇掺杂并未改变材料的晶体结构,但改善了材料的微观结构,提高其电子电导率,改善可逆容量和电化学性能。在10 mA/g的电流密度下,LiFe0.97Y0.03PO4首次放电容量可达146.54 mAh/g。     

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。     

锂离子电池正极材料LiNiO_2的合成

介绍了以氢氧化锂和硝酸镍为原料,通过高温法合成氧化锂镍的方法,并讨论了合成条件对产物结构的影响。实验结果表明：反应温度、反应时间、反应气氛、Li／Ni摩尔比对产物结构有较大的影响,通过合成条件的优化得到了具有高结晶层状结构的LiNiO2。     

锂离子电池正极材料Li2FeSiO4/C的微波合成

采用高能球磨结合微波合成工艺,以Li2CO3、FeC2O4-2H2O、纳米SiO2和葡萄糖为原料合成锂离子电池正极材料Li2FeSiO4/C.利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和恒电流充放电测试等方法对该材料的结构、表观形貌及电化学性能进行表征.考察超导电碳黑的添加、微波处理时间以及微波加热温度等对Li2FeSiO4/C材料合成及其性能的影响.结果表明:以超导电碳黑为微波耦合剂,采用微波合成法在650 ℃下处理10 min可快速制备具有正交结构的Li2FeSiO4/C材料;获得的Li2FeSiO4/C材料颗粒细小均匀,具有较好的电化学性能;在60 ℃下以C/20对Li2FeSiO4/C材料进行充放电时,其首次放电容量为121.7 mA-h/g,10次循环后其放电容量仍保持为119.2 mA-h/g.     

锂离子电池正极材料Li3V2(PO4)3的研究进展

Li3V2(PO4)3具有较高的能量密度、更好的电化学性能和热力学稳定性而成为潜在的、最有前途的锂离子电池正极材料。本文对Li3V2(PO4)3研究现状进行了全面介绍,综述了其电化学性能、微观结构、制备方法、改性研究以及其他研究,提出了目前研究中存在的问题,并就Li3V2(PO4)3作为锂离子电池正极材料的研究前景进行了展望。     

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.     

共沉淀法制备正极材料LiFePO4的研究

以氢氧化锂、硫酸亚铁铵和磷酸氢二铵为原料，研究了液相共沉淀法制备LiFePO4正极材料和掺杂Co^2＋的LiFePO4改性正极材料，并对其进行XRD、SEM分析和电化学性能测试。结果表明掺杂Co^2＋对正极材料的初始充电比容量为156．7mAh·g^-1，且循环60次后，容量仍有138．7mAh·g^-1，容量衰减率仅为11．4％。     

Li_(0.97)Al_(0.01)FePO_4正极材料性能研究

选用廉价易得的Al(OH)_3为掺杂铝源,制备掺杂量为x=0.01(计量数)的Li_0.97Al_0.01FePO_4和纯LiFePO_4正极材料,并对其进行XRD、SEM分析和电化学性能测试.经过与LiFePO_4标准谱图对照,Li_0.97Al_0.01FePO_4样品的主要晶相为橄榄石结构的磷酸亚铁锂.在室温,0.1 C倍率恒电流充放电条件下,Li_0.97Al_0.01FePO_4的首次放电比容量为134.0 mAh·g~(-1),且放电容量在前15次循环中非常平稳,后略有减少.第20次循环放电比容量达到129.21 mAh·g~(-1),与未掺杂LiFePO_4材料相比,表现出更高的比容量和优良的循环性能.     

改进液相共沉淀法制备LiFePO_4和掺杂Cu~(2+)的研究

依据电化学原理,提出改进液相共沉淀制备LiFePO_4前驱体的方法.以价廉稳定的Fe~(3+)化合物作铁源,在共沉淀的过程中不需要惰性气体保护,然后在较低温度下(550 ℃)于氮气气氛中焙烧得到橄榄石型LiFePO_4.研究烧结温度对产物性能的影响,550 ℃下烧结得到了电化学性能优良的纯相LiFePO_4.通过改进共沉淀制备掺铜的LiFePO_4正极材料,它具有153.10 mAh·g~(-1)的初始容量(0.1 C),比未掺杂的LiFePO_4提高了11%.经过30次循环后,容量降到140mAh·g~(-1).     

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.     

热解碳结构对LiFePO_4/C复合电极性能的影响

分别以5种含碳有机物为碳源,通过固相热裂解法制备了5种LiFePO_4/C复合正极粉体材料,利用XRD和拉曼光谱表征了复合粉体中碳的结构.复合材料含有单一的磷酸铁锂相,裂解碳以无定型形式存在.不同裂解碳D、G拉曼峰的强度有所不同,其比值R反映了石墨化程度的强弱.对于石墨化程度高的LiFePO_4/C复合正极材料,其电子电导性能高,反映在电池容量性质上就是电池容量高.比较不同有机前驱体对复合正极材料的作用效果,聚乙烯醇是较佳的选择.     

高电压正极材料LiMnPO4的研究进展

高电压正极材料LiMnPO4具有无毒、电压高、比容量高、循环性能和安全性能好等优点成为锂离子电池正极材料的研究热点之一,但是较低的电子导电率、本征电导率及较差的倍率性能限制了该材料的实际应用。近几年来,通过增强颗粒间电子导电性、提高颗粒内部的本征电导率和减小颗粒尺寸等,显著提升了LiMnPO4材料的电化学性能。本文介绍了LiMnPO4材料的结构和特点以及近年来国内外的合成和改性方法,包括高温固相法、溶胶-凝胶法、水热法、喷雾干燥法、表面包覆、掺杂和制备纳米尺寸材料等。揭示了目前LiMnPO4的研究现状和存在问题,并对今后的发展前景以及研究的重要方向进行了评述。     

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。     

前驱体体系pH值对LiFePO4/C正极材料性能的影响

采用溶胶-凝胶法制备了LiFePO4/C正极材料.采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和电化学手段对材料进行了结构表征和性能测试.研究了其前驱体体系pH值对材料性能的影响.结果表明:当前驱体体系pH值为8.4时,LiFePO4/C正极材料具有最佳的电化学性能.在0.1C倍率下充放电,磷酸铁锂首次放电比容量为16...     

锂离子电池硅基负极材料研究进展

本文主要介绍近年来硅及含硅材料作为锂离子电池负极材料的研究进展，包括硅单质、硅的氧化物以及硅的金属化合物和其它硅基多元化合物；分析了硅基材料作为锂离子电池负极材料存在的问题；阐述了硅基材料作为锂离子电池负极材料的研究前景。