碳材料包覆LiFePO4正极材料研究进展

磷酸铁锂(LiFePO_4)因其优异的性能,是极有发展潜力的锂离子动力电池用正极材料,但材料本身较低的电导率制约了其大规模应用。采用高导电碳材料对LiFePO_4进行表面包覆可有效解决这一问题。综述了LiFePO_4表面碳材料包覆改性研究进展,对碳材料包覆提升LiFePO_4正极材料电化学性能的作用机制进行了阐述,并对LiFePO_4正极材料的研究方向进行了展望。     

氮掺杂碳包覆高性能磷酸铁锂材料的制备

以三聚氰胺为氮源,通过固相法成功合成了掺氮碳包覆的磷酸铁锂10%-NC-LFP。通过扫描电子显微镜和激光颗粒粒度分析来检测材料的微观形貌和宏观颗粒。颗粒表面氮掺杂的碳层可以提高LiFePO_4的电子电导率,与未掺杂的碳(C-LFP)相比,容量更高,倍率性能更好。实验表明,10%-NC-LFP的放电比容量在0.2C时为166mAh/g,在10C时为134mAh/g;C-LFP在0.2C时为164mAh/g,10C时为120mAh/g。本研究方法在提高LiFePO_4导电性方面非常有效,可应用于其他正极材料的合成。     

正极材料LiFePO4倍率性能提升方法研究进展

橄榄石结构的磷酸铁锂(LiFePO_4)因其容量大、循环寿命长、成本低和安全等优点,被认为是一种很有前途的高能量密度正极材料。然而,磷酸铁锂的自身晶体结构导致该材料存在电子电导率差、离子扩散系数小和振实密度低等问题,制约了其在锂离子动力电池中的应用。综述了近些年来国内外提高LiFePO_4正极材料倍率性能的方法,其中包括碳包覆和元素掺杂,同时对上述方法的优缺点进行了讨论。     

LiFePO_4/CuO/Ag/RGO四元复合材料的制备与电化学性能研究

采用水热法、化学沉积法、有机溶剂还原法,逐步合成了择优生长、石墨烯基复合材料包覆改性的锂离子电池四元复合正极材料LiFePO_4/CuO/Ag/RGO。分别采用XRD、TEM和循环充放电等手段对材料进行性能表征。结果表明,包覆后的LiFePO_4呈橄榄石型结构,包覆材料未对LiFePO_4结构和晶型产生影响。所制备的材料呈现择优生长的棒状结构,石墨烯基复合材料将LiFePO_4包覆,构成稳定的导电网络。电化学性能测试表明,改性后的复合材料在0.2C倍率下首次充放电比容量最高达到166mA·h/g。即使在50C高倍率下首次放电比容量依然达到87.9mA·h/g,表现出优良的的倍率和循环稳定性。     

高倍率钛酸锂负极材料的研究进展

综述了近年来锂离子电池用Li_4Ti_5O_(12)负极材料的研究现状,同时针对Li_4Ti_5O_(12)电导率低的问题,提高其电导率的研究进展,着重阐述材料的尺寸形貌重设计、阴阳离子掺杂以及复合改性、引入导电碳、金属元素等高电导率材料掺杂等方法对钛酸锂进行改性,探究对其电化学性能的影响和今后的研究方向,并对Li_4Ti_5O_(12)负极材料的发展前景进行了展望。     

碳热还原法制备Zn掺杂的LiFePO_4及其电化学性能(英文)

利用碳热还原法制备了LiFePO_4/C以及Zn掺杂的LiFePO_4/C.通过X射线衍射、扫描电镜、透射电镜、恒流充放电、循环伏安法等手段对其物化性质进行了分析.结果表明:少量Zn掺杂不改变LiFePO_4的晶体结构.在充放电过程中,Zn~(2+)可以减少晶体体积收缩,为锂离子的扩散提供较大的空间,使其充放电性能特别是较高倍率下的循环特性得到提高.     

锂离子电池新型正极材料LiMnPO4的研究现状及展望

主要介绍了目前国内外合成LiMnPO4材料的主要方法,包括固相法、溶胶-凝胶法、水热法、喷雾干燥法等,同时总结了对LiMnPO4材料进行包覆和掺杂改性的研究现状,并提出了LiMnPO4材料今后的发展方向.     

炭包覆和铜掺杂对LiFePO_4的改性

为了研究非金属元素包覆和金属元素掺杂对LiFePO_4的电化学性能和振实密度的影响,用固相反应法制备了炭包覆的LiFePO_4/C和铜掺杂的LiFe_(0.95)Cu_(0.05)PO_4正极材料,并对所制材料进行了XRD、SEM、充放电循环、倍率性能和振实密度的测试.结果显示:LiFePO_4/C和LiFe_(0.95)Cu_(0.05)PO_4的循环平均容量分别达到147mAh/g和131mAh/g;在高倍率放电时,LiFe_(0.95)Cu_(0.05)PO_4的容量衰减远大于LiFePO_4/C.LiFePO_4/C材料的各项电化学性能都优于LiFe_(0.95)Cu_(0.05)PO_4材料,而LiFe_(0.95)Cu_(0.05)PO_4材料的振实密度远大于LiFePO_4/C材料的振实密度,前者是后者的1.5倍.     

溶液蒸干法合成LiFeP0_4及性能研究

探讨了一种液相法合成LiFePO_4正极材料的新工艺,称为溶液蒸干法.通过XRD、SEM等测试方法对前驱体的组成、结构和形貌进行了表征,通过LiFePO_4合成过程的分析,推断了过程的反应机理;此外,通过添加PEG合成了LiFeP0_4/C复合正极材料,并对其进行了结构和电化学性能表征.结果表明:合成的样品虽然存在极微量的杂质,但是主晶相为LiFePO_4,0.1C倍率下首次放电比容量为156.5mAh/g,循环40次,平均每次的放电比容量损失率仅为0.16%.     

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.     

用不同碳源对LiFePO_4的碳包覆改性

采用共沉淀方法结合原位碳包覆合成了LiFePO4/C复合正极材料.对碳化过程和包覆LiFePO4进行了研究.结果表明:在不同碳源的热解过程中,由于分子量和结构的不同,分解温度和碳化产物的结构也不相同;不同碳源的碳包覆对LiFePO4的晶体结构有一定的影响,而且由于碳包覆层结构的差异所包覆改性的LiFeO4表现出不同的电化学性能.文中还讨论了不同碳源对碳包覆后LiFePO4/C的电化学性能的影响.     

氢气还原法制备LiFePO_4及其电化学性能的研究

在溶液中制备FePO_4·2H_2O前驱体,利用氢气还原法于650℃制得了锂离子电池正极材料LiFePO_4,并对其进行了包覆和掺杂.采用X射线衍射法(XRD)、扫描电镜法(SEM)、循环伏安法(C-V)、交流阻抗法(EIS)及充放电测试对材料进行了结构表征和电化学性能测试.结果表明,该方法制得的材料具有单一的橄榄石结构,样品形貌规则、颗粒均匀.包覆碳和掺镁后,材料具有较低的阻抗及较高的首次放电比容量,LiFePO_4、LiFePO_4/C、LiMg_(0.01)Fe_(0.99)PO_4/C的首次放电比容量分别为125.09mA·h/g、139.17mA·h/g、146.97mA·h/g.     

纳米LiFePO4/C复合正极材料的溶剂热合成

采用乙二醇溶剂热法,以蔗糖为碳源,制备了橄榄石型纳米级LiFePO₄/C复合正极材料,对其物相、形貌、结构、成分和性能进行了表征。结果表明,所制备的纳米LiFePO₄/C的形貌为棒状,直径约为100 nm,结晶度高、分散性好。LiFePO₄的粒径细化和掺碳有利于提高LiFePO₄正极材料的电化学性能,其首次充放电比容量（0.1 C）分别为166 mAh·g^-1和164 mAh·g^-1,充放电电压平台分别为3.45 V和3.40 V;在5 C大倍率放电下,经过20次循环,其比容量保持率为95.4%。     

Cobalt nanoparticles prepared by three different methods

This work aimed to study cobalt nanoparticles (Co-NPs) preparation using three different methods in order to evaluate the effect of synthesis variables that can influence the nanoparticle size distribution and particle shape. The synthesised nanoparticles were characterised by Transmission Electron Microscopy. The first synthesis employed decomposition of Co₂(CO)₈, at high temperatures. This procedure resulted in spherical nanoparticles with low size distribution. The size of Co-NPs could be tuned by modification of precursor/surfactant, nevertheless the stirring and injection time influenced the size distribution. Using polyol process, at high temperatures, it was produced undefined-shape nanoparticles. This result suggests that the solution composition, i.e. the amount of trioctylphosphine and oleic acid was not suitable to control both size and shape of nanoparticles. Finally, the method based on reduction with NaBH₄ resulted spherical nanoparticles with tiny sizes, indicating that in this case a variation on amount of reductant would be more efficient on the particle size control than a variation in concentration of oleic acid. These results indicated that, for each method, a different variable exists for the control of the distribution size and the shape of the formed particles.     

镁离子掺杂对磷酸铁锂结构和性能的影响

为提高LiFePO4的充放电性能,用化学沉淀法制备了镁离子掺杂的磷酸铁锂,用电化学方法测量了Li1-xMgxFePO4(x=0.00、0.02、0.05、0.07、0.10和0.20,摩尔分数)的充放电性能,用X射线衍射(XRD)和里特沃尔特(Rietveld)方法表征了掺杂对LiFePO4的晶体结构的影响.结果表明少量镁离子掺杂能有效地提高LiFePO4的比容量和循环性能,其中Li0.95Mg0.05FePO4具有更好的电化学性能,放电比容量高出LiFePO4约20mAh/g,镁离子掺杂提高了LiFePO4中Fe3 /Fe2 共存态的浓度,使材料具有更好的导电能力.     

磷酸亚铁锂核壳结构材料的制备和电化学性能

制备热解炭/磷酸亚铁锂和纳米炭纤维/磷酸亚铁锂核壳结构材料,研究了电化学性能,结果表明,热解炭和纳米炭纤维包覆层能有效地降低磷酸亚铁锂材料的电阻率,大大提高材料的充放电容量和循环稳定性,与热解炭相比,纳米炭纤维具有一维结构和优异的力学性能,更适于作为磷酸亚铁锂电极材料的高效导电剂.     

碳前驱体对LiFePO_4/C复合材料的形貌及电化学性能的影响

采用葡萄糖、环氧树脂、酚醛树脂为碳源制备了LiFePO4/C复合材料。利用X射线衍射、扫描电镜等方法对复合材料进行研究。结果表明,葡萄糖获得了碳包覆复合材料,而环氧树脂、酚醛树脂则得到了碳芯结构复合材料。碳芯结构复合材料的电化学性能优于碳包覆复合材料,电流密度为15mA/g时,试样C、D的放电容量分别为165、167mAh/g;电流密度为600mA/g时,试样C、D的放电容量分别为139.4、145.5mAh/g,经过50循环后容量保持率分别高达99.2%、99.5%。     

The role of albumen (egg white) in controlled particle size and electrical conductivity behavior of zinc oxide nanoparticles

The size controlled zinc oxide nanoparticle is synthesized in the isothermal evaporation method with albumen (egg white). This method is simple and cost effective for synthesis of ZnO nano powder. The egg white foam was assisted to increase the reaction rate and produce the zinc oxide nano powder. This method helps to attain the particle size in the range 13-28 nm. The results from X-ray diffraction patterns and TEM micrograph confirmed the formation of nano crystalline phase with particle size ranges from 13 nm to 28 nm. The samples were further analyzed by using Fourier transform Infrared spectroscopy (FT-IR), photoluminescence spectrum (PL), thermogravimetric analysis (TGA) and Resistivity measurement. The less time consumption in isothermal evaporation process was one of the significant roles for large scale zinc oxide nano powder production.     

The role of albumen (egg white) in controlled particle size and electrical conductivity behavior of zinc oxide nanoparticles

The size controlled zinc oxide nanoparticle is synthesized in the isothermal evaporation method with albumen (egg white). This method is simple and cost effective for synthesis of ZnO nano powder. The egg white foam was assisted to increase the reaction rate and produce the zinc oxide nano powder. This method helps to attain the particle size in the range 13–28 nm. The results from X-ray diffraction patterns and TEM micrograph confirmed the formation of nano crystalline phase with particle size ranges from 13 nm to 28 nm. The samples were further analyzed by using Fourier transform Infrared spectroscopy (FT-IR), photoluminescence spectrum (PL), thermogravimetric analysis (TGA) and Resistivity measurement. The less time consumption in isothermal evaporation process was one of the significant roles for large scale zinc oxide nano powder production.     

液相合成纳米磷酸铁锂材料:沉淀方法与煅烧温度的影响

固相反应法的固有缺陷使其磷酸铁锂产物难以规模用于动力锂离子电池领域。包括沉淀法和水热法在内的液相合成途径正在该领域扮演越来越重要的角色。使用不同的沉淀方法制备了纳米磷酸铁锂材料,用粉末X射线衍射、场发射电子显微镜、充放电测试等方法进行了对比研究,对沉淀方法进行了优选并解释了所制材料性能差别的机理。详细研究了煅烧温度对磷酸铁锂材料的平均粒径、粒径分布、晶粒形貌等方面的影响。