LiFePO4固相碳热合成法研究

以碳热还原法为原理，采用Fe2O3、Li2CO3、NH3H2PO4和碳黑为原料，以一定计量比和顺序混合，经过球磨、干燥、造粒、预烧、烧成等几道工序，制备出黑色的LiFePO4粉末。利用化学分析、XRD、SEM等手段研究了工艺流程对合成产物晶体结构、表面形貌的影响。利用合成材料组装电池，通过充放电试验测试电化学性能。结果表明，以0．1C速率充放电，首次充放电容量在150mAh／g。从长远看来，这种低成本，工艺简单，绿色无污染的合成方法很具有工业实用化生产价值。     

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%.     

固相法合成LiFePO4/C正极材料的电化学性能

以廉价原材料FeSO4·7H2O为铁源,以蔗糖为碳源,采用固相法合成了锂离子电池正极材料--LiFePO4/C复合材料.用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和电化学测试技术对不同铁源合成的LiFePO4/C复合材料的结构、形貌和电化学性能进行研究.结果表明:合成的样品具有均一的橄榄石型结构,以FeSO4·7H2O为铁源合成的LiFePO4/C复合材料的循环性能和高倍率放电性能均优于以FeC2O4·2H2O为铁源合成的LiFePO4/C复合材料的;由FeSO4·7H2O合成的LiFePO4/C复合材料的5C倍率放电比容量为105.9 mA-h/g,经循环30次后,容量仍高达105.2 mA-h/g.     

银包覆对LiFePO4结构与性能的影响

以聚已二醇(PEG)为分散剂,利用球磨工艺让AgNO3与预合成的LiFePO4充分混合,在氮气气氛下原位合成了LiFePO4/Ag复合材料.扫描电镜表明材料颗粒细小,分布均匀;背散射电子图像和元素分布图显示了银在材料中的分布情况.材料表面的光电子能谱表明银是以单质的形式存在.以合成材料为正极的电池的循环伏安特性曲线表明,在锂离子插入和脱出过程中只有单一机制的存在.随着电流密度的增大,电池容量没有明显的降低,但是电极极化效应逐渐明显.当充放电电流密度达到C时,电池只有很小的容量和较大的电极极化效应.把电流密度减小到C/10时,电池的容量又得到了恢复.在C/8的电流密度下,电池循环了45次,没有观察到明显的容量衰减现象.     

三价铁合成LiFePO_4/C正极材料及其性能研究

橄榄石型LiFePO_4正极材料具有对环境友善、资源丰富、价格便宜和安全性能好等优点,被认为是非常具有发展前景的锂离子电池正极材料,然而由于自身晶体结构的本征特性,LiFePO_4的电导率低,高倍率充放电性能较差是限制其应用的最大障碍,通过碳包覆或金属离子掺杂等改性方法提高这种材料的电子导电率成为锂离子电池材料领域的研究热点.以提高电化学性能和更好的实现产业化为主要目的,对LiFePO_4材料的碳包覆和合成条件等进行了研究.以氧化铁为原料,采用碳热还原法合成锂离子电池正极材料LiFePO_4/C,利用扫描电镜和电化学性能测试方法对磷酸铁锂材料的表面形貌以及电性能进行分析研究,讨论了不同的煅烧温度、煅烧时间和掺碳量对材料电性能的影响.实验结果表明最佳合成工艺为:碳的包覆量为6%(质量分数),合成温度为720 ℃,保温时间为12 h,合成过程在惰性气氛下完成,合成的LiFePO_4/C复合正极材料在2.0～4.3 V,0.2 C倍率下的放电比容量可达160.56 mAh/g,0.5 C放电比容量可稳定在143 mAh/g左右,循环性能较好.     

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...     

LiFePO4／C复合正极材料的制备及其电化学性能研究

采用高温固相碳热还原法（CTR，Carbothermal Reduction）合成了LiFePO4／C复合正极材料。采用XRD，SEM以及BET等方法对产物进行表征。结果表明，所得LiFeP04／C材料有着单一的橄榄石型晶体结构。750℃下制备产物的BET比表面积为39．7002m^2／g。利用恒流充放电，循环伏安法（CV），电化学阻抗谱（EIS）等电化学手段研究了LiFePO4／C材料的电化学性质。结果表明：750℃下制备的LiFePO4／C复合材料在25℃工作温度下，有着优异的循环稳定性和大倍率充放电性能，使用850ma／g（5C）的电流密度对电池充放电90次后，电池放电比容量仍能保持11lmAh／g。在55℃工作温度下1C充放电倍率时，首次和第90次循环的放电比容量分别为14513mAh／g和142．9mAh／g。     

Ni^2＋掺杂对LiFePO4正极材举电化学性能的影响

采用固相反应法在惰性气氛下合成了橄榄石型LiFePO4及其Ni^2＋掺杂正极材料,采用XRD,SEM和充放电等方法对目标材料进行了表征。XRD分析表明,掺杂少量Ni^2＋后的LiFePO4晶体结构并未发生变化;SEM观察发现,掺杂后,样品的粒径变小;充放电测试得出,比未掺杂的LiFePO4具有更好的电化学性能,首次放电比容量达145mAh·g^-1,高于纯的LiFePO4正极材料的容量90mAh·g^-1,经100次循环后掺杂Ni^2＋的LiFePO4和LiFePO4样品的容量保有率分别为91％和53％。     

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.     

三价铁源对碳热还原法制备LiFePO4/C结构和性能的影响

以有机(柠檬酸铁)和无机(Fe2O3或Fe3O4)三价铁混合物为铁源,以有机铁源中的有机酸根为碳源和还原剂,通过固相-碳热还原法制备LiFePO4/C正极材料,考察无机三价铁源对正极材料结构和性能的影响.采用XRD、SEM和恒流充放电测试等方法对正极材料的结构、表观形貌及电化学性能进行研究.结果表明:以Fe2O3为无机三价铁源合成的LiFePO4/C材料的晶相单一、晶粒尺寸较小、电化学性能较好,以0.1C放电时,其第三次放电比容量达136 mA-h/g,循环20周后基本无衰减;而由Fe3O4为铁源制得的材料中含有其它杂质相,晶粒尺寸较大,电化学性能较差,以0.1C放电倍率放电时,其第三次放电比容量仅为118 mA-h/g,循环20周后衰减近17%.     

还原-插锂和碳包覆同步制备磷酸铁锂/碳复合材料及其性能

以聚丙烯酸为碳源,用低温还原-插锂与聚合物高温分解相结合的方法制备LiFePO4/C复合正极材料;FePO4被还原插锂与含碳聚合物化学包覆同时进行,简化了制备工艺,降低了制备成本。经X射线粉末衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)以及恒电流充/放电测试,研究了不同焙烧温度对合成产物的物相、晶胞参数、表面形貌及电化学性能的影响。研究发现,焙烧温度为600℃时,合成产物的0.1 C倍率放电具有最高的放电容量和最好的循环稳定性。在0.1 C下LiFePO4/C复合材料的首次放电容量高达141.3 mAh/g,库伦效率为98.0%,100次循环后,其容量保持率为108.3%。     

高密度锂离子电池正极复合材料LiFePO4/C

以FeC2O4-2H2O、NH4H2PO4、Li2CO3和乙炔黑为原料,采用两步固相反应法制备了高密度LiFePO4/C正极复合材料.利用差热(DSC),热重(TGA)和X射线衍射(XRD)等分析手段具体探讨了第一步固相反应中可能存在的反应过程和中间产物.利用扫描电镜表征了复合材料LiFePO4/C中LiFePO4微粒形貌和接触状态.结果表明,乙炔黑的含量是影响LiFePO4微粒尺寸和微粒间接触界面的重要因素.在一次热处理的基础上,二次球磨和烧结有利于第二次固相反应过程中反应物质的接触和传质,较一步固相法提高了生成的LiFePO4的振实密度.当乙炔黑的含量(质量分数)为0.1%～1.5%时,两步固相法所制正极材料LiFePO4/C的振实密度可达到1.7 g/cm3,初次放电容量达到105 mA.h/g.     

Influence of Ti^4＋ doping on electrochemical properties of LiFePO4/C cathode material for lithium-ion batteries

To improve the performance of LiFePO4, single phase Li1-4xTixFePO4/C (x=0, 0.005, 0.010, 0.015) cathodes were synthesized by solid-state method. A certain content of glucose was used as carbon precursor and content of carbon in every final product was about 3.5%. The samples were characterized by X-ray diffraction(XRD), scanning electron microscopy observations(SEM), charge/discharge test, carbon analysis and electrochemical impedance spectroscopy(EIS). The results indicate that the prepared samples have ordered olivine structure and doping of the low concentration Ti~(4+) does not affect the structure of the samples. The electrochemical capabilities evaluated by charge-discharge test show that the sample with 1% Ti~(4+) (molar fraction) has good electrochemical performance delivering about an initial specific capacity of 146.7 mA·h/g at 0.3C rate. Electrochemical impedance spectroscopy measurement results show that the charge transfer resistance of the sample could be decreased greatly by doping an appropriate amount Ti~(4+).     

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。     

Electrochemical performances of LiFePO4/C composites prepared by molten salt method

LiFePO4/C composites were synthesized by a molten salt (MS) method using the mixture of LiCl,LiOH and NaCl.The prepared LiFePO4/C composites are characterized by X-ray diffractometry (XRD),field emission scanning electron microscopy (FESEM) and charge-discharge test.XRD patterns indicate that LiFePO4 prepared in the temperature range of 550-700 ℃ crystallizes well in an olivine-type structure.Through FESEM images,the sphere-like and homogeneous particles of 0.2 μm can be observed.The charge-discharge test shows that the materials prepared at 600 ℃ for 12 h have good electrochemical performance.At the rates of 0.2C (34 mA/g) and 0.5C,the discharge capacities are 144.6 and 122.3 mA·h/g,respectively,together with good cycle performances.     

LiFePO4/C多层膜的制备及电化学性能研究

目的研究LiFePO_4/C多层膜在不同的调制周期下的电化学性能。方法采用多靶磁控溅射方法,在304不锈钢基底上,先沉积10 nm Ti薄膜作为阻挡层,然后交替沉积LiFePO_4薄膜和C薄膜,制备三组不同调制周期的[LiFePO4/C]n多层膜。通过扫描电子显微镜(SEM)及其附带的EDS能谱仪对退火前和经500℃退火2 h后的不同调制周期[LiFePO_4/C]n多层膜的截面形貌、成分进行表征,利用X射线衍射仪(XRD)对退火前和经500℃退火2 h后的LiFePO_4薄膜及不同调制周期[LiFePO4/C]n多层膜的结构进行表征,利用激光显微拉曼光谱仪(Raman)分析经500℃退火2 h后不同调制周期[LiFePO_4/C]n多层膜中的C结构,利用循环伏安和恒流充放电法对LiFePO_4薄膜和不同调制周期[LiFePO_4/C]n多层膜的电化学性能进行测试。结果调制周期为7.5次的[LiFePO4 (160 nm)/C(16 nm)]7.5多层膜中的碳石墨化程度高于调制周期为15次的[LiFePO4(80 nm)/C(8 nm)]15和调制周期为5次的[LiFePO_4 (240 nm)/C(24 nm)]5多层膜,且具有更好的充放电容量和倍率性能。在0.1 C放电倍率下,[LiFePO_4 (160 nm)/C(16 nm)]7.5多层膜的放电容量为151 mAh/g,在5 C高放电倍率下的放电容量为30 mAh/g。结论适当的调制周期下,LiFePO_4/C多层膜具有良好的电化学性能。