Study of improved electrochemical performance of LiFePO4/C electrode for LIB

Lithium iron phosphate is a most promising cathode material for Li-ion batteries(LIB).But the key barrier limiting its application is extremely low electronic conductivity. Meanwhile the low electron conductivity can be improved by preparing LiFePO4 with carbon modified. LiFePO4/C was synthesized by high temperature solid-state reaction using iron (Ⅱ) oxalate, ammonium di-hydrogen phosphate and lithium carbonate with a kind of organic compound (CR) that can be dissolved in the dispersant (ethanol) as carbon sources added to the synthetic precursor in this paper.The samples were characterized by X-ray diffraction, scanning electron microscope observations,charge/discharge test, cyclic voltammetry and carbon analysis. It was believed that the synthesized LiFePO4/C with perfect olivine structure by X-ray diffraction. The carbon brought about two advantages: (i) an optimized particle size of LiFePO4, and (ii) increasing the electronic conductivity and Li+ diffusivity. The cathode material could demonstrate a charge/discharge flat voltage of 3.4V (Vs Li+/Li). Especially the active material with 20, organic added according to the final product of LiFePO4 showed very good electrochemical performance reaching about initial 162.0 mAh/g specific capacity at 0. 1C rate and could also keep excellent discharge capacity even at 3C rate (510 mA/g) current and good cycle performance. The carbon content in the final production was only 5.29,(mass fraction).     

Study of improved electrochemical performance of LiFePO4/C electrode for LIB

Lithium iron phosphate is a most promising cathode material for Li-ion batteries(LIB).But the key barrier limiting its application is extremely low electronic conductivity. Meanwhile the low electron conductivity can be improved by preparing LiFePO4 with carbon modified. LiFePO4/C was synthesized by high temperature solid-state reaction using iron (Ⅱ) oxalate, ammonium di-hydrogen phosphate and lithium carbonate with a kind of organic compound (CR) that can be dissolved in the dispersant (ethanol) as carbon sources added to the synthetic precursor in this paper.The samples were characterized by X-ray diffraction, scanning electron microscope observations,charge/discharge test, cyclic voltammetry and carbon analysis. It was believed that the synthesized LiFePO4/C with perfect olivine structure by X-ray diffraction. The carbon brought about two advantages: (i) an optimized particle size of LiFePO4, and (ii) increasing the electronic conductivity and Li+ diffusivity. The cathode material could demonstrate a charge/discharge flat voltage of 3.4V (Vs Li+/Li). Especially the active material with 20% organic added according to the final product of LiFePO4 showed very good electrochemical performance reaching about initial 162.0 mAh/g specific capacity at 0. 1C rate and could also keep excellent discharge capacity even at 3C rate (510 mA/g) current and good cycle performance. The carbon content in the final production was only 5.29%(mass fraction).     

Study of improved electrochemical performance of LiFePO_4/C electrode for LIB

1IntroductionThe ever-growing demand for portable batteries with high energy density is exerting pressure for thedevelopment of advanced Li-ion batteries.The remaining challenges are cost,abuse tolerance,and low-temperature performance.One critical challenge is the thermal stability of the battery components.Pres-ently LiFePO4with a structure of olivine-type,first published by Goodenough[1],has become more con-cerned because of its high energy density,low raw materials cost,environmental fr…     

LiFePO4/C材料电化学性能研究及结构表征

以葡萄糖为碳源,采用碳热还原法制得一系列LiFePO4/C材料,其中葡萄糖的添加量分别为10,,15,,20,,25,和30,.通过XRD,SEM和恒流充放电等测试方法,研究了葡萄糖添加量对LiFePO4/C材料结构和电化学性能的影响.结果表明:当葡萄糖添加量为20,时,LiFePO4/C材料以0.2C充放电,放电比容量为140.6mA· h/g;1 C倍率50次循环后,容量保持率达到97,;以0.2C充电,在0.2C,1C,2C,5C和10 C不同倍率下放电,其中10 C倍率放电比容量为89.1mA· h/g,合成材料表现出良好的综合电化学性能.经XRD和SEM测试发现,制得的材料均为橄榄石型结构,不同碳含量对材料的颗粒尺寸有一定的影响.     

Ni，Cr 掺杂对 Li FePO4／C电化学性能的影响

采用二步固相反应在惰性气氛下合成了橄榄石型LiFe0．98M0．02PO4／C（M＝Ni,Cr）复合正极材料．通过XRD,SEM及电化学测试等手段对材料的性能进行分析．研究结果表明：少量Ni2＋,Cr3＋的掺杂虽然未改变LiFePO4晶体结构,但改善了材料的颗粒形貌,降低了粒径（粒径约200nm）,增强了LiFe0．98M0．02PO4／C材料的导电能力,比未掺杂的LiFePO4／C具有更好的电化学性能．在2．5～4．2V下充放电,LiFe0．98Cr0．02PO4／C材料0．2C的首次放电比容量为146．7mA·h·g－1,循环50次的容量保持率为98．1％,10C放电比容量达116．3mA·h·g－1．     

超级电容器电极材料的制备与性能研究

采用液相沉淀法制备出纳米棒状MnO2材料,循环伏安测试表明,所制备的MnO2电极材料具有良好的电容特性和较高的比电容量;循环充放电测试显示样品具有理想的循环充放电特性.     

葡萄糖添加量对LiFePO4/C性能影响的研究

以葡萄糖作为碳源,采用固-液结合法合成了LiFePO4/C材料,用X射线衍射仪、扫描电镜和电化学测试仪对其结构和电化学性能进行了研究.结果表明,加入葡萄糖可得到粒径细小、均匀的LiFePO4/C材料;当添加葡萄糖质量分数为9％时,合成的LiFePO4/C材料被碳膜均匀包覆,具有良好的物理形貌和电化学性能,0.2C恒流放电比容量为143.6 mAh/g,循环30周后放电比容量保持率为94.8％.     

共沉淀法制备LiFePO4/C复合材料的结构与性能

为了获得性能优异的LiFePO4/C复合材料,通过共沉淀法合成前躯体,用不同的方式进行碳包覆,制得橄榄石型LiFePO4/C复合材料.用XRD和SEM等手段对产物的结构和形貌进行研究,通过充放电实验测试其电化学性能.结果表明,在共沉淀过程中直接加入葡萄糖所制得的LiFePO4/C复合材料样品颗粒粒径最小,电化学性能最好,在0.1C倍率下,首次放电比容量为152mAh/g.     

LiFePO4/Ni复合微球的制备

通过控制反应沉淀-柠檬酸盐凝胶法,经还原热处理制得LiFePO4/Ni复合微球材料,并采用扫描电子显微镜、能谱分析、X射线衍射等手段研究了前驱体和焙烧产物的成分、微观结构及形貌.结果表明:实验制备的LiFePO4/Ni复合材料由LiFePO4和金属Ni两相组成,且保持了球形形貌、具有相对致密的结构,金属镍均匀分布于LiFePO4微球表面.     

二次加碳中有机碳源对LiFePO4/C性能的影响

采用高温固相合成法制备了碳包覆磷酸铁锂正极材料,使用不同有机碳源对LiFePO4进行碳包覆。通过热分析(TG-DSC)、X-射线衍射光谱法(XRD)、热场发射透射电子显微镜(HRTEM)、显微激光拉曼光谱等分析方法对其相组成、化学结构和碳结构等进行分析,并对LiFePO4/C为正极材料的电池进行了测试。结果表明:酚醛树脂、蔗糖、聚乙二醇和柠檬酸为有机碳源所制备的LiFePO4材料,都为纯相的LiFePO4;碳包覆LiFePO4材料,具有较完整的碳包覆层,且都有石墨结构的有序碳生成,能改善材料的电导率;酚醛树脂为有机碳源得到的LiFePO4/C材料性能最好,在0.1C倍率下充放电,首次放电比容量达到148.6 mAh/g,1C倍率下充放电的比容量达到125.1 mAh/g。     

不同溶剂对LiFePO4阴极材料形貌和性能的影响

本文采用水-乙二醇作为溶剂,并使用溶剂热法制备出形态规则的磷酸铁锂（LFP）材料。采用X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）对不同溶剂合成的LFP前驱体的物相及形貌进行了表征。结果表明,不同溶剂合成的LFP均为纯相,且未改变LFP的橄榄石结构。当H2O: EG=1:1时,颗粒形貌规则且排列有序。电化学测试结果表明,当溶剂为H2O: EG=1:0、H2O: EG=1:1、H2O: EG=0:1时,LFP/C在1C条件下循环100次后容量分别为141.9、145.4、127.3 mAh·g-1。当溶剂比例为H2O: EG=1:1时,容量保持率达到99%。即使在2C的放电速率下,其初始放电比容量为134.4 mAh·g-1,明显优于其他LFP/C的电化学性能。此外,研究了混合溶剂中合成LFP的材料在不同温度下的形貌形成规律及机理过程。     

IrO2·Ta2O5涂层钛电极电化学性能的研究

与PbAg电极、RuTi涂层电极相比,IrTa涂层钛电极析氧电极电位较低,电催化活性高.测量析氧电极电位时,用汞-硫酸亚汞电极(MSE)作参比电极,可避免溶液不同带来的测量误差.IrTa涂层钛电极适合在较高槽电压下电解运转.     

泡沫镍负载的NiCo2O4电极的超级电容性能

采用简单的水热法在泡沫镍基底上直接生长NiCo2O4电极材料,并用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、电化学测试研究了材料的结构和电化学性能。结果表明,NiCo2O4材料粒径尺寸均一,未发生团聚,并且材料表现出优异的电化学性能。NiCo2O4电极材料在1 A.g-1电流密度下放电比容量高达1227 F.g-1,当充放电电流密度增大到10 A.g-1,比电容为836.4 F.g-1,容量保持率为68%。并且电极材料在6 A.g-1的大电流密度下充放电循环1000次后,仍有较为良好的容量保持率,NiCo2O4作为超级电容器电极材料展现出良好的容量属性和倍率性能。     

水热法制备锂离子电池正极材料LiFePO4及其性能研究

以H3PO4,FeSO4·7H2O和LiOH·H2O为原料,采用水热法制备锂离子电池正极材料LiFePO4,并以葡萄糖为碳源对其进行碳包覆.考查了pH值、水热反应温度和反应时间等工艺条件对合成产物的结构、微观形貌和电化学性能的影响.结果表明,pH值对水热反应合成LiFePO4有很大的影响,当前驱体pH值为7左右时能得到较纯的LiFePO4.260℃水热反应4 h所合成的LiFePO4碳包覆后的电性能最好,0.1C倍率下首次充放电比容量分别为152和146 mAh/g.     

电化学脱嵌法盐湖提锂多孔LiFePO4电极的制备

电化学脱嵌法盐湖提锂技术因其选择性高、吸附量大、绿色无污染等优点,越来越受到人们的关注,但盐湖卤水矿化度高、黏度大,导致实际提锂速率较低。基于此,以NH₄HCO₃为造孔剂,制备了具有良好渗透性和传质性能的多孔LiFePO₄电极,以改善提锂过程动力学性能。结果表明:造孔改性后电极表面具有微裂纹-微孔的复合结构,可显著强化溶液的传质过程,降低电化学极化。以多孔电极进行电化学脱嵌法提锂,其嵌锂容量由传统电极的25.6 mg（Li）/g（LiFePO₄）增加至多孔电极的35.2 mg（Li）/g（LiFePO₄）,且提锂过程的平均电流密度由8.7 A/m2提高至17.9 A/m2,提锂效率显著提高。此外采用多孔电极循环提锂30次后容量保持率高达98%,表现出良好的循环性能。      

锂离子二次电池正极材料LiFePO4的研究现状与进展

介绍了锂离子二次电池正极材料LiFePO4的晶体结构和充放电过程,阐述了LiFePO4的合成方法,同时对材料碳包覆及金属离子掺杂改性的研究情况进行了综述.     

锂离子电池Li_4Ti_(4.95)Zr_(0.05)O_(12)负极材料的结构与电化学性能

采用高温固相法合成Li_4Ti_5O_(12)及Li_4Ti_(4.95)Zr_(0.05)O_(12)材料,采用扫描电镜(SEM)、X射线粉末衍射(XRD)、充放电测试和循环伏安(CV)研究材料的结构和电化学性能。结果表明,两种材料均具有较小的平均粒径和窄的粒度分布,Zr4+进入晶格结构内部,具有纯相的尖晶石结构。0.1C倍率时,Li_4Ti_(4.95)Zr_(0.05)O_(12)首次放电比容量高达248 m A·h/g,略低于Li_4Ti_5O_(12)。1.0C倍率放电比容量为145 m A·h/g,5.0C倍率140次循环后,放电比容量仍达到121 m A·h/g,明显高于纯相Li_4Ti_5O_(12)材料,具有较好倍率性能。     

新型纳米硅/碳复合材料的制备及其电化学性能

为缓解纳米硅粉的体积膨胀,并有效提高其电导率,采用直流电弧等离子蒸发法和液相分散制备高纯、高分散性纳米硅粉,并以蔗糖为碳源,再与膨胀石墨复合,制备出一种新型纳米硅碳复合负极材料。研究结果表明:纯纳米硅在0.1C的倍率下首次放电比容量达到2 712mAh/g,但首次库伦效率仅为33.81%;所制备的纳米硅碳复合材料在0.1C的倍率下,首次充、放电容量分别为615mAh/g和917mAh/g,50个循环以后可逆比容量保持在495mAh/g,循环性能和倍率性能大大改善。     

石墨烯对磷酸铁锂基正极材料锂离子电容器电化学性能的影响

以磷酸铁锂为正极活性材料, 采用直接混合法, 研究了添加质量分数为0.5%、1%和1.5%的石墨烯对锂离子电容器电化学性能的影响。利用扫描电子显微镜、X射线衍射分别对材料形貌、结构等进行了分析, 并比较了掺杂不同石墨烯的电极材料恒流充放电性能和循环性能。结果表明, 石墨烯是一种三维自支撑片状结构, 粉末材料是独立形成的, 并且不易团聚, 纳米磷酸铁锂颗粒分散均匀, 颗粒呈类球型状; 掺杂不同量的石墨烯对磷酸铁锂本身结构几乎没有影响; 掺杂1.5%石墨烯电极性能最好, 高倍率5C时, 放电比容量96 mAh/g, 容量保持率77%, 当恢复到0.1C时, 放电比容量是初始容量的95%, 循环500圈后容量保持率达92%, 阻抗最小,为0.3661 Ω。     

水热法合成纳米LiFePO_4/石墨烯复合材料的组织结构及其光学特性

采用溶剂热法制备了纳米磷酸铁锂及磷酸铁锂/石墨烯复合材料,研究了不同溶剂及石墨烯含量对纳米磷酸铁锂组织结构及其光学性能的影响。结果表明,以体积比为19∶1的乙二醇水溶液作溶剂所制备的纳米磷酸铁锂结晶良好,颗粒细小且粒径分布均匀。透射光谱分析表明,石墨烯的复合降低了近红光的透过率。磷酸铁锂的光学带隙与纳米材料的晶粒大小及石墨烯含量有关。