喷雾干燥法用于镍钴锰三元正极材料合成的研究进展

锂离子电池在市场中的大规模应用使其关键材料的重要性日益凸显。镍钴锰三元材料因其优良的电化学性能被认为是一种极具潜力的正极材料。喷雾干燥法由于其工艺简单及生产效率高的特点,在锂离子电池材料的合成中展现出其独特的潜力。本文综述了近年来喷雾干燥法应用于制备镍钴锰三元正极材料方面的研究进展,并对其发展的前景进行了展望。     

LiFePO4/C正极材料的制备及性能表征

以LiH2PO4、Fe2O3及葡萄糖为原材料,采用高温高能球磨法(HTHEBM)制备了性能优良的碳包覆磷酸铁锂(LiFePO4/C)正极材料.在该法中,高能球磨将机械能转变为热能,有效降低了烧结温度且减少了烧结时间,在600℃下9 h烧结后获得纯相的LiFePO4/C正极材料.利用X射线衍射、扫描电镜、透射电镜、电化学...     

喷雾干燥制备球状LiFePO_4/C正极材料

以抗坏血酸为催化剂,通过水热法制备出梭形颗粒的LiFePO4/C正极材料,并采用喷雾干燥工艺使得单个的梭状颗粒堆积成球状的LiFePO4/C正极材料。研究了不同喷雾浓度对样品球形化后的形貌和电学性能的影响。结果表明:合成的LiFePO4/C正极材料的单个颗粒呈规整的梭形结构,并且梭形结构是由细小的板状结构组合而成,在梭形结构的表面包覆有一层均匀的碳膜。采用喷雾工艺后可有效的进行颗粒的球形化处理,当喷雾浓度为0.296mol/L时,材料团聚的球状形貌较为均匀一致,并具有较大的扩散系数(9.38×10-13cm2/s)。在0.1C倍率放电下的首次充电比容量为133.6mA·h/g,放电比容量为122.6mA·h/g,Coulomb效率为91.8%,说明具有良好的可逆性能;经过50周循环后容量保持率仍为98.2%,具有优异的循环性能和容量保持率。     

喷雾干燥法制备Na2MnPO4F/C正极材料及其电化学性能研究

本文采用喷雾干燥法制备了Na₂MnPO₄F/C复合正极材料,研究了合成温度对样品的结构、形貌及电化学性能的影响。研究表明,600～750℃下均能合成出单一的Na₂MnPO₄F,各样品均无杂相,随着温度的升高样品的结晶度增大。SEM结果表明,在较低温度(600～650℃)下合成的样品颗粒细小且分布均匀,而较高温度(700～750℃)下合成的样品颗粒明显增大且团聚较为严重。电化学测试结果表明,650℃下合成的Na₂MnPO₄F/C具有最优的电化学性能,该样品在0.05和0.1 C下的首次放电比容量为52.1和25.5 mAh/g,且具有较好的倍率和循环性能。     

液相法合成高容量LiFePO4/C复合正极材料

采用液相共沉淀法合成了纯相橄榄石型LiFePO4和LiFePO4/C复合正极材料。利用原子吸收(AAS)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、振实密度测定等方法对其进行表征,并组装成电池研究其电化学性能。结果表明:LiFePO4和LiFePO4/C都具有单一的橄榄石型晶体结构,且前者的振实密度可达1.67 g/cm2,掺碳后制成的LiFePO4/C振实密度有所降低,但充放电平台非常平稳。与纯相LiFePO4相比,LiFePO4/C具有更高的放电比容量和循环性能,室温下以0.2 mA/cm2和0.4 mA/cm2电流密度充放电,首次放电比容量分别达到158.1 mA.h/g、150.0 mA.h/g。充放电循环20次后放电比容量仍分别保持在154.2 mA.h/g,137.2 mA.h/g。     

球形锂离子电池正极材料的制备研究进展

球形锂离子电池正极材料-LiCoO2、LiNiO2、LiMn2O4及其掺杂材料具有堆积密度大、体积比容量高、电化学性能和加工性能优异等突出优点,是锂离子电池正极材料的重要发展方向。对以上球形正极材料的制备方法进行了归纳研究,希望能够为从事电池材料的研究者提供借鉴。     

喷雾干燥法制备钠离子电池正极材料Na2FePO4F

本文以有机铁源为原料,采用喷雾-干燥法制备了Na2FePO4F/C复合正极材料,研究了反应温度和反应时间对复合材料的物相、晶体结构、形貌及电化学性能的影响.研究表明,在600℃下反应6 h合成的Na2FePO4F/C样品具有最佳的纯度和最优的结晶度,该样品在0.1C倍率下的首次放电比容量高达95.5 mAh/g,循环1...     

共沉淀法制备锂离子电池正极材料LiFePO_4的研究进展

LiFePO4是一种很有潜力的锂离子电池正极材料。本文介绍了LiFePO4材料的共沉淀制备方法,利用碳包裹和金属离子掺杂两种改性方法可以提高LiFePO4材料的电化学性能,指出了LiFePO4材料改性的方向。     

纳米石墨包覆球形LiFePO_4正极材料的制备及其性能研究

采用湿球研磨-喷雾干燥法合成了纳米石墨包覆的球形LiFePO_4材料。该材料呈现了大小较为均匀的球形颗粒,颗粒度较小。性能测试表明该材料具有优异的电化学性能,最佳样品C在0.1 C时的放电比容量为160.9 m A·h·g~(-1),在高倍率5 C下的比容量仍为120.5 m A·h·g~(-1),显示了良好的比容量维持率。该法制备细小而致密的球形颗粒,并通过纳米石墨包覆增强导电性,大大提高了LiFePO_4材料的电化学性能,此方法简便、高效,有工业化应用的前景。     

正极材料LiFePO4/C掺杂改性的研究进展

LiFePO₄/C具有高温稳定性好、价格低廉、循环性能良好、环保等性能,是一种具有发展潜力的锂离子动力电池正极材料之一,因此在锂离子电池行业备受关注。但由于其电子电导率低以及锂离子扩散速率慢等缺点制约其发展。介绍了磷酸铁锂的结构、性能、充放电原理和掺杂机理,尤其对近年来LiFePO₄/C材料的掺杂改性研究进行了综述。     

固相法合成高电压正极材料镍铬锰酸锂

5 V尖晶石型LiNi_0.5Mn_1.5O₄以其高能量密度、价格低廉、无环境污染等特点被视为最具发展潜力的锂离子电池正极材料之一。分别采用蔗糖、葡萄糖、柠檬酸3种不同碳源,通过固相混合、掺铬、球磨、高温煅烧制备出镍铬锰酸锂。通过XRD、SEM、粒度测量和电池充放电性能测试,对样品的结构、形貌、粒径、粒径分布及电性能等进行了分析。结果表明,加柠檬酸可制得粒径更细、粒径分布更窄的亚微米级的尖晶石型LiCr_0.2Ni_0.4Mn_1.4O₄,且其具有更好的电化学性能,在3.4～5.2 V、1 C下放电比容量可达149 mA·h/g,循环100次后容量保持率为98.0%。     

喷雾干燥法制备球形Li3V2(PO4)3/C正极材料及其电化学性能

从控制Li₃V₂(PO₄)/C的形貌入手,旨在提高其作为锂离子电池正极材料的电化学性能。以葡萄糖为碳源,CTAB为表面活性剂,利用喷雾干燥法制备了粒径约为1μm的正球形Li₃V₂(PO₄)/C活性材料,颗粒尺寸均匀,振实密度较高。葡萄糖热解碳所形成的包覆层有效提高了材料的导电性,对材料的形貌控制则改善了锂离子扩散能力,因此本文所合成的Li₃V₂(PO₄)/C具良好的电化学性能,材料的锂离子扩散系数相对纯相提升约2个数量级,低于1C倍率下放电比容量均大于115mA?h/g,10C和15C大倍率下放电比容量为85mA?h/g和75mA?h/g左右,5C下循环50次,其库仑效率为96.2%。充放电平台的电位平稳,电位差较小,电化学反应阻抗值小,说明极化现象得到了有效控制。     

Effect of complexing agents on the electrochemical performance of LiFePO4/C prepared by sol-gel method

ABSTRACT: LiFePO4/C is synthesized via sol-gel method using Fe3+ as iron sources and different complexing agents, followed by sintering at high temperature for crystallization. The amount of carbon in these composites is less than 6.8 wt.%, and the X-ray diffraction experiment confirms that all samples are pure single phase indexed with the orthorhombic Pnma space group. The particle size of the LiFePO4/C synthesized by acetic acid as a complexing agent is very fine with a size of 200 nm. The electrochemical performance of this material, including reversible capacity, cycle number, and charge-discharge characteristics, is better than those of LiFePO4/C synthesized by other complexing agents. The cell of this sample can deliver a discharge capacity of 161.1 mAh g-1 at the first cycle. After 30 cycles, the capacity decreases to 157.5 mAh g-1, and the capacity fading rate is 2.2%. The mechanism is studied to explain the effect of a complexing agent on the synthesis of LiFePO4/C by sol-gel method. The results show that the complexing agent with a low stability constant may be proper for the synthetic process of LiFePO4/C via sol-gel method.     

LiFePO4/C cathode materials synthesized by co-precipitation and microwave heating

LiFePO₄/C cathode materials were synthesized by a combination of co-precipitation and microwave heating using polyethylene glycol (PEG) as a carbon resource and the influence of microwave heating time on the structure and electrochemical performance of the materials was also discussed. The samples were characterized by X-ray diffraction (XRD), TEM, particle-size analysis and constant current charge-discharge experiment. The results show that the LiFePO₄/C heated for 9 min has a pure olive-type phase and excellent electrochemical performance. The initial discharge capacities of this sample are 154.3, 139.7, 123.9 mAh/g at the rates 0.1C, 0.2C, 1C at room temperature, respectively, and after 20 cycles remain 152.3, 134.3, 118.5 mAh/g, respectively. __________ Translated from New Chemical Materials, 2008, 36(2): 21–24 [译自:化工新型材料]     

锂离子电池正极材料铌掺杂LiNiO2 的制备与电化学性能

为了提高LiNiO₂的电化学性能,用固相反应法制备了铌掺杂LiNiO₂材料,并用X射线衍射（XRD）分析、恒电流滴定技术（GITT）、电化学阻抗谱（EIS）等方法研究铌掺杂量对LiNiO₂的结构和性能的影响。结果表明适量的铌（Nb）掺杂可以提高LiNiO₂层状结构的有序程度,降低Li⁺/Ni²⁺混合程度,降低电荷转移阻抗,提高活性材料中锂离子的扩散系数。其中LiNi_0.99Nb_0.01O₂在0.5C循环100次的容量保持率为91.4%,5C时放电比容量为143 mA·h/g。而未掺杂铌的LiNiO₂在相同条件下的容量保持率和比容量仅为69.2%和127 mA·h/g。结果说明铌掺杂能够有效提高LiNiO₂的电化学性能。     

四氧化三钴负极材料合成方法研究进展

四氧化三钴作为锂离子电池负极材料已被广泛研究。近年来对四氧化三钴电极材料性能的改进一直是锂离子电池研究领域的热点和前沿之一。综述了四氧化三钴作为锂离子电池负极材料的最新研究进展,从结构和充放电机理、合成方法及复合改性等方面进行了讨论,指出了其作为锂离子电池负极材料的发展趋势。     

喷雾干燥法制备粉末橡胶及其硫化性能研究

以超声分散的炭黑悬浮液填充天然胶乳,采用喷雾干燥法制备粒径小于5μm的粉末橡胶。结果表明,对于固形物质量分数约为0.1的炭黑/天然胶乳悬浮液,当喷雾干燥机的浆料进口温度约180℃、进给量约15%、吸气量为100%时,粉末橡胶制备过程较为顺利且制得的粉末橡胶颗粒细小、尺寸均匀;在相同的硫化条件下,与机械混炼法相比,喷雾干燥法制得的粉末橡胶硫化性能显著改善,硫化曲线的转矩峰值提高约1倍;粉末橡胶对氧化锌、硬脂酸、硫黄、促进剂CZ和DM的需求量更大,当以上小料用量均提高至普通机械混炼胶料2倍时,粉末橡胶硫化曲线的转矩峰值大幅度提高,由约30 N.m提高至约60 N.m,比普通机械混炼胶料提高约3倍。     

共沉淀法合成磷酸铁锂掺碳复合正极材料

采用共沉淀法合成了纯相橄榄石型磷酸铁锂(LiFePO4)和磷酸铁锂掺碳(LiFePO4/C)复合正极材料.利用X射线衍射(XRD)、原子吸收(AAS)、扫描电镜(SEM)、红外吸收(FT-IR)、振实密度测定等方法对其进行表征,并组装成电池研究其电化学性能.结果表明:HFePO4和LiFePO4/C具有单一的橄榄石型晶体结构,前者的振实密度可达1.58 g/cm2,LiFePO4/C振实密度有所降低,但充放电平台非常平稳.与纯相LiFePO4相比,LiFePO4/C具有更高的放电比容量和循环性能,室温下以0.05 C和0.1 C倍率电流充放电,首次放电比容量达到158.1,150.0 mA·k/g.充放电循环20次后放电比容量仍保持在154.2,137.2 mA·h/g.