纳米Al2O3包覆LiFePO4/C正极材料的结构和电化学性能（英文）

主要研究了纳米氧化铝包覆对LiFePO4/C复合正极材料结构和电化学特性的影响。采用溶胶凝胶方法把纳米氧化铝包覆在商业LiFePO4/C颗粒表面。研究了Al2O3包覆层的量对LiFePO4电极在室温和高温充放电性能的影响。结果显示:2wt%Al2O3包覆层能有效增加电池的循环容量,能延缓电池在高温条件下充放电的容量衰减,减小电极的界面阻抗。这归因于氧化铝包覆层对磷酸铁锂晶粒的表面起保护作用,减少电解液对磷酸铁锂晶粒表面的腐蚀,从而改善循环过程中磷酸铁锂的表面结构的完整和稳定,确保锂离子扩散通道的畅通。     

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。     

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。     

烧结方式对LiFePO4/C复合正极材料电化学性能的影响

对LiFePO4/C复合前驱体,分别采用静态氮气气氛,动态氮气气氛及静态真空三种烧结方式进行碳热还原合成LiFePO4/C复合正极材料.采用XRD、SEM、CV和充放电循环测试等方法分析和表征材料的结构、形貌和电化学性能.结果表明,烧结方式对所得材料的结晶度、晶粒大小、碳含量、合成温度以及电化学性能均有显著影响.真空烧结所得材料结晶度高,而动态气氛烧结对材料颗粒细化及均匀化都有积极影响,同时也能有效促进锂离子扩散动力学.动态气氛烧结可将材料的烧结温度降低到500℃,且所得材料表现出优异的电化学性能.0.5C倍率下循环首次放电比容量达到163.4 mAh/g,50次循环后容量保持率为99.02%.     

溶胶机械活化及其溶剂对LiFePO4/C结构和电化学性能的影响

本文在溶胶凝胶法制备碳包覆LiFePO4/C锂离子电池正极材料的基础上,对溶胶进行机械球磨活化以进一步优化LiFePO4/C复合材料的结构和形貌,并通过原位引入Fe2P等方法,提高其高倍率性能。采用XRD、SEM、元素分析等材料结构测试分析方法和恒电流充放电及电化学阻抗谱电化学测试技术,对溶胶机械活化及不同溶胶溶剂对LiFePO4/C材料结构和电化学性能的影响进行了研究。研究结果表明,机械活化能有效减小LiFePO4/C颗粒的尺寸及改善其分散性,并能改变Fe2P相的含量。溶胶机械活化处理后的LiFePO4/C在不同倍率下的放电容量明显增加。相对于蒸馏水,乙醇作为溶胶溶剂获得的LiFePO4/C材料具有更好的倍率性能,其在1C和10C的容量分别达到136mAh/g和90mAh/g。     

Zn2+掺杂对LiNiO2正极材料性能的影响

采用溶胶-凝胶法合成Zn²⁺掺杂的LiNiO₂(LNO)正极材料,研究了不同Zn²⁺掺杂量对LNO性能的影响。结果表明,2%(摩尔分数)Zn²⁺掺杂的镍酸锂正极材料(LNO-2Zn)具有优异的循环性能和倍率性能。在1C电流密度下循环100次,LNO-2Zn的容量保持率为80.0%,高于未掺杂LNO的74.8%;在10C大电流密度下,LNO-2Zn的首次放电比容量为112.1 mAh/g,高于未掺杂LNO的48 mAh/g。适量的Zn²⁺掺杂能够降低Li/Ni混排程度并且抑制有害相变的发生,从而提高LNO的电化学性能。     

正极材料LiFePO4性能的改进

介绍了LiFePO4作为钴、镍等锂电池代替品的优势及缺点,并针对纯磷酸铁锂极低的电子导电率和锂离子扩散速率这一缺点的改进进行总结。改进的方法主要有3种,一是对高温固相法、微波法、溶胶凝胶等合成工艺改进;二是对LiFePO4包覆导电材料,合成LiFePO4与导电物质的复合物;三是掺杂改性,改善LiFePO4内部的导电性。最后介绍了国内外LiFePO4的发展现状,提出国内LiFePO4发展所要面对的问题。     

以Fe2O3为原料合成FePO4及其在正极材料LiFePO4合成中的应用

以Fe2O3、NH4H2PO4和H2NCONH2为原料,采用流变相法合成FePO4,探究了温度对其合成过程的影响。以此FePO4为铁源,再采用流变相法制备出正极材料LiFePO4。产物FePO4和LiFePO4的晶型、形貌分别通过XRD和SEM表征,XRD结果表明,FePO4属三斜晶系,具有α-石英结构,而LiFePO4属于斜方晶系,具有橄榄石结构;SEM结果表明,FePO4样品颗粒呈层状分布,LiFePO4晶体形貌为类球形,两者分散度良好,平均粒径均为2μm左右;对所得正极材料LiFePO4进行恒电流充放电测试,其初始放电容量达163.4 mAh/g。采用循环伏安、交流阻抗等对LiFePO4电化学性能表征,结果均显示其电化学性能良好。表明以Fe2O3为原料采用流变相法所得磷酸铁是合成锂离子电池正极材料磷酸铁锂的较理想的铁源。     

以Fe2O3为原料通过水热–高温煅烧法合成LiFePO4/C纳米复合材料及其电化学性能研究（英文）

采用三氧化二铁(Fe2O3)为铁源,抗坏血酸作碳源,通过在200℃下水热反应并经煅烧后合成出LiFePO4/C纳米复合材料.抗坏血酸在水热反应体系中不但作为最终反应产物的碳源,而且还起到了限制LiFePO4颗粒生长的作用.抗坏血酸的用量对产物的形貌、结构、碳含量有重要影响,进而影响产物的电化学性能.当抗坏血酸用量为1 g时,制得的LiFePO4/C纳米复合材料的粒径在220～280 nm.该材料用作锂离子电池的正极材料时,在0.1C的电流密度下循环500次后其放电容量仍保持159 mAh/g,并且具有较好的倍率性能.     

掺杂Fe3+对高电压正极材料LiNi0.5Mn1.5O4结构和性能的影响

以Li2CO3、MnO2、NiO、FeC2O4·2H2O为原料,用高温固相法合成了尖晶石结构的LiNi0.5Mn1.5O4/LiNi0.5Mn1.45Fe0.05O4锂离子电池正极材料;并对合成的样品进行XRD、SEM及电化学性能测试。结果表明:引入Fe3+可以提高材料的结构稳定性,并且改善了材料的导电性,一定程度上减缓材料的容量衰减,LiNi0.5Mn1.45Fe0.05O4表现出较好的电化学性能,0.2C倍率下经20次充放电循环,未掺杂样品与掺杂样品的放电比容量分别为115.4mAh/g和120.1mAh/g,容量保持率由92.1%提高到96.5%。     

炭黑包覆Al2O3掺杂LiMn2O4正极材料的研究

使用醋酸锂、醋酸锰和氧化铝为原料,采用高温固相法合成掺杂Al离子的LiMn2O4二级产物。合成化学计量比为n(Li)∶n(Mn)∶n(Al)=1.3∶1.9∶0.1。首次烧结温度450℃,烧结时间4h;二次烧结温度750℃,煅烧时间为40h。合成样品采用XRD进行材料表征。测试结果表明:合成样品为尖晶石结构,结晶度较高。所得样品使用炭黑包覆处理,并制成实验性电池,对其进行交流阻抗测试(EIS)分析、循环伏安特性(CV)测试、充放电及循环性能测试分析。实验结果表明:包覆后的正极材料改善了LiMn2O4的大电流充放电性能,该材料在0.5C的首次放电比容量为93mAh/g;包覆材料增强了在大电流充放电下的容量保持率,极大地改善了电池的循环性能,该材料在充放电倍率为0.2C时,32次循环后的容量保持率为92.5%。     

多孔LiFePO4正极材料制备与研究进展

磷酸铁锂(LiFePO4)正极材料因其安全性高、环境友好、理论比容量高以及工作电压适中等特点,吸引了众多研究者的关注,但该材料导电性差、锂离子(Li+)扩散速率低等缺点又限制了它的应用。目前LiFePO4正极材料改性方法主要有碳包覆、锂位和铁位的金属阳离子掺杂、制备纳米级正极材料等。其中,纳米级LiFePO4正极     

锂离子电池正极材料LiFe_(1-2x)Mn_xMg_xPO_4/C的电化学性能研究

通过高温固相合成法以MnCO3为锰源、(MgCO3)4·Mg(OH)·5H2O为镁源,葡萄糖为碳源,在氩气气氛下合成二元掺杂Mn、Mg的LiFe0.8Mn0.1Mg0.1PO4/C和LiFePO4/C正极材料,采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、红外光谱仪(FT-IR)进行结构表征,通过恒电流充放电实验研究了LiFe0.8Mn0.1Mg0.1PO4/C和LiFePO4/C电化学性能。结果表明,二元掺杂Mn、Mg的LiFe0.8Mn0.1Mg0.1PO4/C呈现橄榄石结构,无杂质产生。与未掺杂的LiFePO4/C相比,掺杂后LiFe0.8Mn0.1Mg0.1PO4/C提高了电导率,0.1C倍率下放电可逆容量为131mAh/g,表现出良好的电化学性能。     

La和F复合掺杂对LiMn2O4高倍率性能的影响

采用分段高温氧化固相法合成了掺杂La3+、F-的锂离子电池正极材料LiLa x Mn2-x F x O4-x(x=0、0.01、0.02和0.05)。结果发现,在小于等于1C时,掺杂与否对其放电容量影响不大;在2~10C时,掺杂可明显改善倍率性能;在15C时,掺杂量也显示出重要影响,未掺杂的LiMn2O4的高倍率放电能力仅为4%,而掺杂x=0.02的达到56%。XRD物相、CV循环伏安和EIS电化学阻抗分析支撑了倍率性能的实验结果,当不出现第二相时,随掺杂量增加,电荷转移电阻、阳极和阴极反应极化逐渐减小,反应可逆性逐渐增大,但当x=0.05出现第二相时,电荷转移电阻、阳极和阴极反应极化又开始增大。     

苯胺用量对固相法合成LiFePO_4/C电化学性能的影响

通过聚苯胺包覆法制备LiFePO4/C,研究了苯胺用量对LiFePO4/C电化学性能的影响。采用X射线衍射(XRD)测试材料结构并用扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM),观察材料形貌及碳层包覆情况。结果表明:该方法制得的LiFePO4结晶度高并且具有规整的球状结构,粒径在50~80nm之间,碳层厚度约为2.5nm。经电化学性能测试发现:在相同合成工艺下,苯胺用量对合成的LiFePO4/C的电化学性能有很大影响.当苯胺加入量为0.5mL时所得LiFePO4/C(6mmol)的电化学性能最佳,0.2C下首次放电比容量可达161.6mAh·g-1,5C下放电比容量可达112.2mAh·g-1,且在5C下循环300次无明显衰减。     

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．     

LiGdxMn2-xO4(0≤x≤0.1)材料的结构与电化学性能

采用高温固相法合成掺杂Gd3+的锰酸锂LiGdxMn2+O4(x=0、0.01、0.05、0.1)锂离子电池正极材料并研究了其结构与电化学特性.XRD分析表明,随着Gd3+含量的增加,材料的晶格参数、晶胞体积、Mn-Mn、Mn-O键距、Mn3+/Mn4+比值均下降,材料结构稳定性得到改善.当x≥0.05时第二相Gd2O...     

锂源对LiFePO4组织结构及电化学性能的影响

利用不同的锂化合物Li2CO3、LiOH.H2O、LiNO3、LiF作为锂源,采用二步固相法合成了LiFePO4/C,研究了不同锂源对LiFePO4组织结构和电化学性能的影响。结果表明,在相同的合成工艺条件下,采用4种不同锂源合成的LiFePO4的电化学性能表现出明显差异。采用LiOH.H2O合成的LiFe-PO4的电化学性能最佳,0.1C下的放电比容量为161mAh/g,1C下的放电比容量达117mAh/g,且0.5C下循环容量无衰减。采用不同锂源合成的LiFePO4电化学性能差异的原因与LiFePO4的颗粒大小、粒径分布、团聚程度及是否存在杂相有直接关系。     

锂离子电池正极材料LiFePO4的合成及电化学性能

固相反应法合成了新型锂离子电池正极材料LiFePO4,组装成电池后,室温下(23℃)初始比容量为110mAh/g.以蔗糖分解在LiFePO4电池材料的颗粒间覆碳的方法制备了改性的LiFePO4,对LiFePO4进行表面覆碳改性后其电化学性能包括比容量和充放电效率两方面都得到提高.覆碳后正极材料的初始比容量在室温下达到了140mAh/g,比覆碳前增加了30mAh/g,在循环20周后比容量仍维持在125mAh/g左右;覆碳后正极材料的平均充放电效率在23℃和50℃下分别为91%和93%.