新型固相法制备高性能LiFePO4正极材料

以FeC2O4·2H2O和LiH2PO4为原料,经过两步机械活化后在惰性气氛中经高温烧结,合成出LiFePO4正极材料.研究了合成温度与反应时间对材料性能的影响.采用X射线衍射仪和扫描电镜分析样品的晶体结构和表面形貌,结果表明,600℃下烧结18h合成的样品具有规则的橄榄石型结构.样品的电化学性能良好,在室温下以0.1C倍率充放电,首次放电比容量可达到155.6mAh/g,为其理论容量的91.53%,且循环50次后比容量仅衰减4.11%,采用1C倍率放电时,首次放电比容量达到149.3mAh/g.     

合成条件对半固相碳热还原法制备LiFePO_4/C性能的影响

以硝酸铁、磷酸锂为原料,聚乙烯醇(PVA)为碳源和还原剂,采用半固相碳热还原法一步合成LiFePO4/C,研究了煅烧时间、煅烧温度以及碳含量对材料性能的影响,利用XRD、SEM和恒流充放电等手段研究各个样品的晶型结构、粒度形貌及其电化学性能的影响,结果表明:聚乙烯醇过量5%,在烧结温度700℃下维持7h可以得到性能最佳样品,0.1C倍率时放电首次比容量达到152.9mAh.g-1,0.5C倍率放电容量可达138.6mAh.g-1,循环40次后容量维持率97%,具有良好的循环稳定性。     

机械活化氧化法制备锰酸锂及其性能研究

以高纯金属锰粉和碳酸锂为原料,通过机械活化氧化法合成了尖晶石LiMn2O4材料。采用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)对LiMn2O4样品结构及形貌进行表征,用充放电测试和交流阻抗技术对LiMn2O4样品进行电化学性能研究。结果表明,所制备的LiMn2O4具有完整的尖晶石型结构,且颗粒形貌规整,颗粒大小均匀。所制备的LiMn2O4材料室温(25℃)在3.0~4.3V电压范围,在0.1C倍率下首次放电比容量为125.8mAh/g;2C首次放电容量为120.1mAh/g,300次循环后放电容量保持103.9mAh/g,容量保持率为86.51%。且样品具有较好的高温性能和较小的阻抗。     

LiFePO4/C正极材料的液相合成及电化学性能研究

采用磷酸三丁酯(TBP)为多功能反应物并添加表面活性剂PEG-4000合成了LiFePO4/C正极材料,利用XRD、SEM、XPS和滴定分析对产品进行了结构、表面形貌和化学组成表征.结果表明在650℃烧结15h所得产物结晶良好,为均匀分布在100nm左右的类球形颗粒.循环伏安曲线显示,该样品具有对称且尖锐的氧化还原电位峰,表明材料具有良好的电化学可逆性.在0.1mA/cm2电流密度下,其首次充放电比容量分别为162和158mAh/g,经100次循环后放电容量损失率仅为3.3%,当充放电密度增加到4mA/cm2时,材料的放电比容量仍然接近100mAh/g,倍率性能优良.     

高电压正极材料镍锰酸锂的制备及性能研究

以镍、锰氧化物和碳酸锂为原料,采用高温固相法直接合成高电压正极材料镍锰酸锂LiNi_0.5Mn_1.5O₄。主要考察了烧结温度、烧结时间和Li/M等因素对工艺的影响。结果表明:在烧结温度为800℃,烧结时间为15h,Li/M为0.53时,合成的镍锰酸锂材料的综合性能达到了最佳。在此合成条件下合成的镍锰酸锂材料的1C放电比容量为129.53mAh/g,50次循环后1C放电比容量为122.60mAh/g,50次循环容量保持率94.56%,证明电池的循环性能良好。     

固相法制备锂离子电池正极材料LiNi0.80Co0.15Al0.05O2及其性能研究

利用球型Ni(OH)2、纳米Co3O4和Al(NO3)3,低温预烧结,固相合成高性能LiNi0.80Co0.15Al0.05O2正极材料.通过XRD,SEM对样品进行结构和形貌研究,采用TG对样品进行热分析,结果显示在空气气氛下,该固相合成的LiNi0.80Co0.15Al0.05O2材料具有良好的层状结构,反映层状结构的006/012和018/110两组峰分裂明显.CV测试结果显示,样品具有良好的氧化还原性.将样品制备成扣式电池进行充放电测试,540℃预烧结12 h,720℃烧结26 h样品表现出最佳电化学性.0.2 C倍率下,首次放电容量达到184.5 mAh/g,首次库伦效率为86.6%,测试结果高于传统固相法;1 C倍率充放电,首次放电容量为159.9 mAh/g,50次循环后容量保持率达到96%,样品具有良好的循环性能.     

水热法合成LiFePO4的掺碳改性研究

以LiOH、FeSO4和H3PO4为原料,采用水热法合成了结晶性良好的LiFePO4颗粒。在此基础上,以葡萄糖为碳源,掺入不同量的碳,形成LiFePO4/C复合材料。样品经过XRD、SEM、恒流充放电测试、EIS表征,结果表明,掺碳提高了LiFePO4的比容量、循环性能和锂离子的扩散动力学性能。电化学测试表明,LiFePO4/C放电比容量开始随着碳含量的增加而上升,随后降低。其中,3%碳含量的LiFePO4/C样品具有最佳的放电性能,0.1C倍率下达到145mAh/g,0.2C倍率下达到142mAh/g,50次循环后仅衰减0.7%。     

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%。     

共沉淀-微波法合成LiFePO4/C正极材料

以有机表面活性剂聚乙二醇(PEG)为碳源,采用共沉淀-微波法合成了锂离子电池正极材料LiFePO4/C,探讨了微波烧结时间对样品结构和性能的影响,并用XRD、TEM、激光粒度分析和恒电流充放电测试对LiFePO4/C样品的结构、形貌和电化学性能进行了表征.结果表明:微波烧结9 min的样品为单一的橄榄石晶体结构和较好的电化学性能,在室温下,以0.1C、0.2C和1C进行充放电,首次放电比容量分别达到154.3mAh/g、139.7mAh/g和123.9mAh/g,循环20次后仍保持在152.3mAh/g、134.3mAh/g和118.5mAh/g.     

两步碳热还原方法制备LiFePO4/C阴极复合材料

橄榄石型的LiFePO4材料是一种具有良好发展潜力的锂离子电池阴极材料。应用一种两步烧结的碳热还原方法制备出LiFePO4阴极材料,该法缩短了高温烧结阶段的时间,从而达到抑制晶粒长大的目的,并对LiFePO4进行原位碳包覆,制得LiFePO4/C复合阴极材料。对制得的材料进行0.1C恒电流充放电测试,首次放电容量为149.4mAh/g,首次放电效率可以达到93.5%。而用作对比的一步法烧结碳热还原样品在0.1C恒流充放电试验中首次容量只有99.1mAh/g,放电效率是81.4%,并对制备反应及充放电结果的机理进行了探讨。