葡萄糖酸亚铁原位碳化LiFePO4/C的制备及电化学性能研究

以葡萄糖酸亚铁为碳源和部分铁源,采用固相法制备了LiFePO4/C复合正极材料。利用XRD和SEM对所得样品进行了结构与形貌表征。以LiFePO4/C作锂二次电池正极组装电池,用电化学工作站和充放电测试系统对样品进行电化学性能测试。当碳包覆量为4.75%,650℃烧结10h时所制备的LiFePO4/C复合材料在0.1、0.2和1C倍率下最高放电比容量分别为161.6、147.2和123.3mAh/g。1C倍率下经50次循环材料的放电比容量无衰减。实验结果表明,由于葡萄糖酸根和铁离子之间较强的化学键,阻止了葡萄糖酸根热解过程中在材料内部的不均匀扩散,其热解后在材料颗粒表面形成均匀导电碳层,并在颗粒之间形成丝状无定形碳,有效抑制了晶粒的生长,提高了活性物质利用率,形成了完整的导电网络,增强了材料的综合电化学性能。     

硫酸循环辅助制备LiFePO4的前驱体FePO4

以铁粉为铁源,采用硫酸循环辅助法制备锂离子电池正极材料LiFePO4的前驱体FePO4。实验结果表明,采用过量硫酸可以促使铁粉与磷酸的完全反应,并且可以在反应体系中循环使用,整个反应体系没有任何废液产生。XRD和SEM分析表明,首次合成的FePO4与循环30次后得到的FePO4其结构,形貌和大小相同。采用不同循环次数合成的FePO4与计量比的LiOH和适量蔗糖混合,在5% H2~95%N2气氛中在350℃烧结5h,700℃烧结15h,得到的目标产物LiFePO4/C一致性好,电性能优异,0.2、0.5、1和5C放电容量分别为155.1、144.0、134.4和101.7mAh/g,并且具有优异的倍率和循环性能。     

三乙二醇辅助液相快速合成高倍率性能的纳米磷酸亚铁锂

以三乙二醇水溶液为反应介质,在常压和108℃条件下,快速生成含有元素Li、Fe、P的前驱体。XRD和SEM分析表明,所得前驱体属于无定形结构,与一定量葡萄糖混合后在600℃下焙烧3h后得到的是纳米级的LiFePO4/C材料。电化学测试结果表明,这种纳米级LiFePO4/C材料在2.3~4.2V之间0.2C倍率下放电容量达到156.3mAh/g,并且具有较好的放电平台。5和10C放电容量仍能达到133.9和109.9mAh/g,现出优异的倍率放电特性和循环性能。     

LiFePO4/C制备工艺的优化及其性能

用共沉淀法制备了球形NH4FePO4·H2O前驱体,再与Li2CO3和葡萄糖混合用固相焙烧法制备了LiFePO4/C正极材料.利用正交实验考察了焙烧温度、焙烧时间、球磨时间、x(Li):x(Fe)和葡萄糖用量等对材料首次放电比容量的影响,得到了最佳工艺条件.通过XRD、SEM、FTIR和恒流充放电测试仪等测试了材料的结构和电化学性能.所得材料在室温下电流密度为0.1、0.5和1C时首次放电比容量分别为147.6、136.7和122.3mAh/g,循环50次后容量分别为142.8、127.3和106.7mAh/g;在60℃下电流密度为0.5C时,其首次放电比容量为163.8mAh/g,循环性能良好.     

F掺杂对LiFePO4／C材料电化学性能的影响

以FePO4·4H2O,LiOH·H2O,LiF和柠檬酸为原料,采用一步固相混合烧结法制得F掺杂LiFePO4／C材料,研究了烧结温度和F掺杂量对LiFePO4／C电化学性能的影响。XRD和SEM分析表明,所得样品均为橄榄石型LiFePO4,颗粒粒径在1～2μm。电化学测试表明,LiFePO3．97F0．03／C在0．1C下的初始放电容量为144．7mAh·g^-1,1C放电比容量为123mAh·g^-1且具有良好的循环性能。     

LiPF6/LiBOB混合锂盐改善LiFePO4/石墨动力电池高温循环性能研究

分别以LiPF6、LiBOB和LiPF6/LiBOB混合盐为电解质,研究了不同电解液对LiFePO4/石墨动力电池高温循环性能的影响。结果表明,LiBOB盐抑制了正极溶铁行为,并提高了正极高温循环充放电效率;由于LiBOB基电解液对正极的保护及在负极表面良好的成膜作用,使得LiFePO4/石墨电池高温循环性能得到明显改善,但是增大了电池阻抗。LiPF6/Li-BOB混合盐可以发挥LiBOB盐的优点增加正极稳定性,在石墨表面形成致密的SEI膜并能够有效改善电池高温循环性能,同时避免了单纯使用LiBOB盐时阻抗较 高 的 缺 点。使 用LiPF6/LiBOB混 合 盐,利 用LiPF6盐低阻抗特性及LiBOB盐对正、负电极的保护作用,可以有效提高电池电化学性能。     

LiFePO4的制备及其电化学性能研究

介绍用工艺较简单的溶肢凝肢法制备橄榄石结构的LiFePO4锂离子电池正极材料。讨论了不同的烧结温度和烧结时同等条件对材料电化学性能的影响。掺杂Cu后,以0．2mA／cm^2放电。放电容量145mAh／g。     

高密度LiFePO4/C正极材料的合成其及电化学性能研究

以Li2CO3为锂源,葡萄糖为C源,与高密度前驱体FePO4混合,采用高温固相反应法合成高密度的锂离子电池正极材料LiFePO4/C复合材料.采用X射线衍射、电子扫描显微镜和恒电流充放电对制得的LiFPO4进行了研究.结果表明,合成材料结晶完整,为均一的橄榄石型结构.C的含量在很大程度上影响LiFePO4的密度,当C的含量为3.0%(质量分数)时,所制正极材料LiFePO4/C的振实密度可达到2.14g/cm3,0.1C放电容量为121.5mAh/g,体积比容量达到260.OmAh/V.     

LiFePO4/C正极材料的微波合成及性能研究

采用机械球磨结合微波辐射工艺合成C包覆锂离子电池正极材料LiFePO4/C.通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和恒电流充放电测试研究了不同C源和掺C量对样品物相结构、形貌和电化学性能的影响.实验结果表明,微波法可以快速合成LiFePO4/C正极材料;以乙炔黑作为C源,掺杂8%(质量分数)所合成的样品具有最好的电化学性能,在室温下以20mA/g进行充放电测试,其首次放电容量为148.44mAh/g,10次循环后仍有144.74mAh/g,容量保持率为97.51%.     

表面多孔球形LiFePO4/C的制备及其电化学性能

采用一步溶剂热法合成球形LiFePO4,并进一步在饱和葡萄糖溶液中浸泡包碳形成表面多孔球形LiFePO4/C.利用XRD、SEM、HRTEM、FTIR和BET对样品的纯度、成分、晶型、形貌和孔结构进行了表征.实验结果表明:表面多孔结构使表面多孔球形LiFePO4/C拥有更大的比表面积以及更多的活性位点,并极大缩短了锂离子在充放电过程中的迁移距离,降低锂离子在材料中扩散及脱嵌阻力;在保持较高振实密度(1.36 g·cm-3)的前提下进一步提高材料的利用率以及较大倍率下的充放电性能,使表面多孔球形LiFePO4/C拥有优良的电化学性能.     

纳米LiFePO4/C复合正极材料的制备及其性能研究

采用碳热还原方法、以不同掺碳(葡萄糖为碳源)方式合成LiFePO4/C复合正极材料,利用X射线衍射仪、高倍率透射电镜以及电池测试仪等手段对样品进行了分析研究,并探讨了不同掺碳方式对复合LiFePO4/C正极材料性能的影响.结果表明,采用湿法加入葡萄糖制备的LiFePO4/C正极材料中LiFePO4的粒径范围在40～80nm左右,为纳米材料尺度,0.05C倍率下首次放电比容量达到160mAh/g,1C倍率下循环50次后,容量衰减仅为1.2%.     

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LiLaxMn2-xFxO4-x(x=0、0.01、0.02、0.05)。结果发现:在8 3 3 8 A 7 3 01C时,掺杂与否对其放电容量影响不大;在28 3 3 8 A 3 3 310C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。     

用两种碳源制备高性能LiFePO4/C正极材料

为了提高LiFePO4材料的电化学性能,以碳溶胶和葡萄糖两种物质为碳源、采用高温固相法制备了LiFePO4/C复合正极材料.通过XRD、TEM、恒电流充放电等方法研究了材料的结构与电化学性能.XRD结果表明,两种碳源的添加对LiFePO4的晶体结构没有影响.从TEM图上可观测到颗粒外部明显的碳包覆层.电化学性能测试表明,在同样倍率下,以两种碳源制备的LiFePO4/C材料放电比容量高于以单一碳源制备的LiFePO4/C,且表现出优良倍率性能和循环稳定性:在0.1C下的放电比容量达162mAh/g,1C下放电比容量为157mAh/g,循环20次后容量没有任何衰减.     

纳米FePO4的合成及其正极材料LiFePO4/C的电化学性能研究

以Fe3+为铁源,采用控制结晶技术合成了纳米FePO4.xH2O,将FePO4.xH2O于500℃热处理4 h后得到纳米FePO4前驱体,然后通过碳热还原在不同温度下煅烧合成橄榄石结构的纳米LiFePO4/C样品.采用差热/热重、X射线衍射、扫描电镜、比表面测试、电化学性能测试等分析测试方法对纳米FePO4.xH2O、FePO4前驱体及不同煅烧温度下制得的纳米LiFePO4/C样品进行表征.研究结果表明,700℃烧结10 h合成LiFePO4/C样品的粒径在40~100 nm左右,比表面积为79.8 m2/g;700℃煅烧合成样品在电压2.5~4.2 V,倍率为0.1C、1C、5C、10C、15C时的放电比容量分别达到156.5、134.9、105.8、90.3和80.9 mAh/g,具有较好的倍率性能;样品还表现出较好的容量保持率.     

再生细菌纤维素膜的制备与性能表征

采用LiCl/DMAc的溶解体系将细菌纤维素溶解后制备再生细菌纤维素(RBC)膜,并研究了成膜的细菌纤维素溶液浓度对膜的结晶度、平衡含水率、透光率以及对营养物质(氯化钠、葡萄糖、色氨酸)的透过性能的影响。实验结果表明,随着成膜溶液浓度的升高,再生膜的结晶度有一定程度的降低;平衡含水率稍有升高;再生膜干态下的透光率变化不大但浸泡PBS后膜变化较大;对营养物质的透过系数随浓度变化较小,对葡萄糖和色氨酸的透过系数相近,约为1.0×10-6cm2/s,氯化钠的透过率系数约为2.5×10-6cm2/s。研究表明再生细菌纤维素膜是一种潜在的人工角膜板层移植材料。     

Mn掺杂LiFePO4的结构及电化学性能研究

利用高温固相反应法在惰性气氛下合成了掺Mn的LiFePO4正极材料.考察了Mn2 的掺杂浓度对于目标化合物结构及其电化学性能的影响.应用XRD、循环伏安和恒流充放电等方法对产物进行了结构表征和性能测试.结果表明,产物具有单一的橄榄石型结构,Mn2 掺杂并未影响目标产物的结构,而是与LiFePO4形成了LiFe1-yMnyPO4(y为Mn的掺杂浓度)固溶体.目标产物具有优良的电化学性能.充放电测试表明,在0.1C倍率下放电,LiFe0.5Mn0.5PO4材料的首次放电比容量达129.1mAh/g,在4.1及3.5V处各存在一个放电平台.充放电循环20次循环后,容量仍保持在120.9mAh/g.利用循环伏安测试分析了Mn的改性效果及锂离子在目标化合物中脱嵌的过程.     

聚丙烯酰胺改性LiFePO4/C正极材料的研究

以聚丙烯酰胺(PAM)作为分散剂, 采用液相控制结晶-碳热还原法制备LiFePO₄/C正极材料, 考察了PAM对LiFePO₄/C正极材料性能的影响, 采用热化学分析、X射线衍射、扫描电镜、碳含量分析和充放电测试等分析测试手段对材料进行表征。结果表明, 将PAM溶于酸液中且添加量为1.5wt%时制备的LiFePO₄平均粒径约为100 nm, 颗粒分散较为均匀; 该材料在0.1C、1C、2C、5C和10C倍率下首次放电比容量分别为153.8、142.5、138.4、128.7和124.3 mAh/g, 1C倍率下循环100次后容量保持率仍在99%以上; 交流阻抗分析表明: 1.5wt%PAM改性后的材料的各种阻抗值均降低, 锂离子的导电速率提高了28倍。PAM改性后的LiFePO₄/C正极材料的离子及电子导电性提高了, 具有优良的倍率性能与循环性能, 有利于大规模推广应用。     

锂离子电池正极材料LiNi0.5Mn1.5O4的固相法制备及性能研究

以Ni(CH3COO)2·4H2O和Mn(CH3COO)2·4H2O为原料,分别在400、500℃分解3、7h得到镍锰复合氧化物前驱体,再与锂源Li2CO3混 匀,在800℃煅 烧12h,600℃退 火24h得 到LiNi0.5Mn1.5O4正极材料。XRD、SEM、EIS和恒流充放电 测 试 结 果 表 明,在400℃、7h制 备 的 前 驱 体 与Li2CO3合成的LiNi0.5Mn1.5O4性能最佳。室温下以0.1C倍率充放电,首次放电比容量达到141.5mAh/g,循环30次后容量保持率为98.55%;以1C倍率充放电,首次放电比容量为120.34mAh/g,循环30次后放电比容量为112.09mAh/g。     

锂离子电池正极材料LiFePO4/C的合成及性能

用溶胶-凝胶法和微波法相结合制备了碳包裹的LiFePO4/C材料.XRD、SEM和电化学测试表明:真空干燥下微波18min所得样品为橄榄石型非晶结构,粒径在30～100nm,0.2C充放电的首次放电比容量为120mAh/g,第16次循环的比容量为113mAh/g.     

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.