有机碳源包覆磷酸铁锂正极材料改性研究

以Fe2O3为Fe源、LiH2PO4为Li源和P源、分别以聚乙烯醇(PVA)、淀粉、柠檬酸为碳源,采用液相分散混合、雾化造粒及高温固相处理工艺制备得到碳包覆的磷酸铁锂正极材料(LiFePO4/C),考察不同有机碳源包覆改性对磷酸铁锂正极材料物理及电化学性能的影响。结果表明:以聚乙烯醇包覆制备的LiFePO4/C材料的首次放电比容量为153.8 mAh/g,首次效率大于90%,材料物相纯正,颗粒呈类球形均匀分布、无团聚现象;淀粉包覆的样品的比容量稍低,为144.4 mAh/g,柠檬酸包覆的产物的比容量最低,为139.4 mAh/g。     

气相沉积碳包覆磷酸铁锂的制备及性能

磷酸铁锂是一种新型的锂离子电池正极材料,具有原材料来源丰富、价格低廉、对环境友好等特点.包覆碳及加碳制成复合材料是提高LiFePO4材料电导率的有效方法之一.实验中以苯为碳源,采用化学气相沉积方法在固相反应法制备LiFcPO4材料的过程中对材料表面进行碳包覆.用X射线衍射分析,扫描电镜和透射电镜对碳包覆LiFePO4材料的结构形貌进行了表征.用电池测试系统对其电化学性能进行了研究.结果表明:以苯为碳源的化学气相沉积方法合成的LiFePO4材料的平均粒径为200nm,材料表面均匀地包覆了4～5nm厚的碳层·电化学性能测试表明:碳包覆LiFePO4在O.1C倍率下放电容量达到151.6mAh/g,1 C放电容量达到125.8mAh/g,体现了良好的倍率放电特性和循环性能.     

碳掺杂改善LiFePO4电化学性能

采用葡萄糖为碳源,通过固相合成法制备了掺碳的LiFePO4正极材料,并对样品的性能进行了研究分析.结果表明,少量的碳掺杂并未改变LiFePO4的晶体结构但显著改善了其电化学性能,LiFePO4/C样品的粒度较小粒径分布均匀,0.1 C首次放电比容量为141.9 mAh/g,循环50次后容量下降11.2 mAh/g,以1 C倍率首次放电比容量为126.5 mAh/g,循环50次后容量保持率为87.2%.     

Ag、C共包覆对LiFePO_4材料电化学性能的影响

采用葡萄糖还原法在固相法制备的LiFePO4基础上合成了Ag包覆的LiFePO4/Ag材料;同时采用一步法合成了碳银共包覆的LiFePO4/(Ag+C)材料。结果表明,Ag包覆将LiFePO4材料的首次放电容量由80mAhg-1提高到121mAhg-1;而碳银共修饰的LiFePO4/(Ag+C)材料具有更高的放电容量(132mAhg-1),并且具有更好的循环性能。此外,Ag包覆也大幅度降低了材料的电阻,电极的电荷转移电阻由253.5Ω降低到了54.8Ω。     

石墨烯包覆LiFePO_4共沉淀-焙烧法制备及性能研究

以氧化石墨烯和抗坏血酸为包覆碳源,采用共沉淀-焙烧法制备了LiFePO4/G和LiFePO4/C正极材料,并通过X-射线衍射图谱(XRD),扫描电镜(SEM)对合成材料进行结构及形貌分析,并采用循环伏安(CV)、恒电流充放电等表征手段对合成材料进行电化学性能测试。结果表明,石墨烯和碳颗粒的引入没有改变LiFePO4橄榄石晶体结构,石墨烯在细化颗粒和均匀分布上的效果优于普通碳颗粒,使LiFePO4/G表现出更加优越的电化学性能,在0.1C倍率时的放电容量为134 mAh·g-1,充放电循环20次后容量保持率可达到98.8%。     

Li4Ti5O12@C复合材料的制备及其性质研究

本文以葡萄糖为碳源,采用原位复合法制备锂离子电池复合负极材料Li4Ti5O12@C,同时探讨了不同碳包覆量对Li4Ti5O12的影响。通过X-射线衍射和扫描电子显微镜对合成出的材料结构及表面形貌进行表征,采用恒电流充放电和电化学阻抗等技术对其进行电化学性能测试。结果表明：碳包覆量为3 %的Li4Ti5O12颗粒均匀且电化学性能最好。在0.5 C下,首次放电比容量为185.9 mAh/g,循环50次后,其放电比容量仍为161.5 mAh/g。在2.0 C下,首次放电比容量为99.9 mAh/g,材料表现出优良的电化学性能。     

基于Li_3PO_4水热法制备LiFePO_4及其改性

以自制Li3PO4为前驱体,在水热条件下与FeSO4.7H2O反应制备得到纯相LiFePO4,并通过碳包覆和Cu2+掺杂对其进行了有效改性,获得了适合高电流密度放电的LiFePO4正极材料。采用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和扫描电子显微镜(SEM)对产物进行了物相和形貌表征。实验研究了水热反应温度对产物的形貌及其电化学性能的影响,同时探讨了掺杂Cu2+对材料常温和低温电化学性能的影响。结果表明:在200℃、24h水热条件下制得的产物,经碳包覆后的复合材料LiFePO4/C(LFP200/C),以1C(150mA.g-1)电流放电,放电比容量达140.7mAh.g-1;对材料进行Cu2+掺杂得到的Cu-LFP200/C材料的放电比容量及倍率性能得到进一步提高,常温下1C倍率的放电比容量为150.3mAh.g-1,10C倍率的放电比容量为108.7mAh.g-1,在-30℃条件下的放电比容量依然达到97mAh.g-1。     

正极材料纳米Li2FeSiO4/C的溶胶–凝胶法合成及电化学性能

采用溶胶–凝胶法,以抗坏血酸作为碳源并添加表面活性剂聚乙二醇(PEG)合成纳米复合材料Li2FeSiO4/C。研究了PEG对Li2FeSiO4/C结构及电化学性能的影响。结果表明:添加PEG后合成的纳米Li2FeSiO4/C颗粒细小(约50nm),表面均匀包覆一层碳。因此,纳米复合粉体Li2FeSiO4/C在充放电过程中具有更小的扩散阻力和更高的电导率,而均匀的碳层能够减少活性物质与电解液之间副反应的发生。室温下以C/16倍率充放电,首次放电比容量为138.2mAh/g,并且在不同倍率下循环40次后仍保持在130.4mAh/g。     

喷雾干燥制备球状LiFePO_4/C正极材料

以抗坏血酸为催化剂,通过水热法制备出梭形颗粒的LiFePO4/C正极材料,并采用喷雾干燥工艺使得单个的梭状颗粒堆积成球状的LiFePO4/C正极材料。研究了不同喷雾浓度对样品球形化后的形貌和电学性能的影响。结果表明:合成的LiFePO4/C正极材料的单个颗粒呈规整的梭形结构,并且梭形结构是由细小的板状结构组合而成,在梭形结构的表面包覆有一层均匀的碳膜。采用喷雾工艺后可有效的进行颗粒的球形化处理,当喷雾浓度为0.296mol/L时,材料团聚的球状形貌较为均匀一致,并具有较大的扩散系数(9.38×10-13cm2/s)。在0.1C倍率放电下的首次充电比容量为133.6mA·h/g,放电比容量为122.6mA·h/g,Coulomb效率为91.8%,说明具有良好的可逆性能;经过50周循环后容量保持率仍为98.2%,具有优异的循环性能和容量保持率。     

LiFePO_(3.92)F_(0.08)C的合成、表征和电化学性能

采用两步固相法反应制备LiFePO4/C和LiFePO3.92F0.08/C。采用XRD对样品的结构进行分析。结果表明LiFePO3.92F0.08/C仍然具有橄榄石结构,但是相比于未掺杂的磷酸铁锂其具有更好的倍率性能和循环性能。LiFePO3.92F0.08/C在不同倍率下的放电比容量分别为141.7mAh/g(0.2 C)、113.2 mAh/g(1 C)、70.4 mAh/g(10 C)。尤其是在1 C倍率下循环30圈后,放电比容量仍达115.6 mAh/g。研究显示,F掺杂能够提高电子电导率进而显著改善其电化学性能。     

碳源对碳热法制备LiFePO4/C复合电极材料性能的影响

以廉价的Fe2O3为铁源,(NH4)H2PO4为磷源,Li2CO3为锂源,分别以乙炔黑、葡萄糖、PEG6000为还原剂和碳源,采用碳热还原法制备了LiFePO4/C复合材料。X射线衍射(XRD)分析表明用三种碳源都合成了橄榄石结构的LiFePO4。扫描电子显微镜(SEM)分析显示,以PEG6000为碳源合成的LiFePO4/C复合材料粒径较小,较均匀,且有较好的碳包覆。以充放电曲线、循环性能和交流阻抗等测试研究了材料的电化学性能,结果表明,以PEG6000为碳源合成的材料的电化学性能较好,0.1C、1C下首次放点比容量分别为144.7 mAh/g、132 mAh/g。     

固液结合-碳热还原法制备LiFePO4/C材料的研究

介绍用工艺较简单的固液结合-碳热还原法制备橄榄石结构的LiFePO<,4>/C锂离子电池复合正极材料,讨论了不同的烧结温度和烧结时间等条件对材料电化学性能的影响.研究表明,该材料在焙烧温度为700℃,焙烧时间>6 h的条件下进行充放电测试,0.25 C倍率下放电容量为145.8 mAh/g,6 C倍率下放电容量仍有11...     

葡萄糖的含量对LiFePO_4性能的影响

以葡萄糖为表面活性剂,采用水热法制备LiFePO4正极材料,并且考察了葡萄糖加入量对LiFePO4正极材料性能的影响。用XRD、SEM及电池测试系统对LiFePO4材料进行了研究。结果表明:葡萄糖不仅能够有效的对颗粒进行分散;而且还能够在高温高压下,裂解为碳,提高了材料的比容量;当葡萄糖含量为4%时在0.1C倍率下放电容量达到129.7mAh/g,体现良好的倍率放电特性。     

溶胶凝胶法制备LiFePO4／C正极材料及电化学性能研究

以柠檬酸铁铵为络合剂、铁源以及碳源,去离子水为溶剂,LiH2PO4作为锂源,采用溶胶凝胶一步烧结法制备了LiFePO4／c正极材料。利用x射线衍射,扫描电子显微镜以及恒电流充放电测试对材料的结构形貌和电化学性能进行表征。结果表明：该方法制备的材料为单一的橄榄石结构,无杂质相存在;材料具有多孔状结构,该结构有利于电子离子的传导,颗粒粒径大约为200-300nm之间;在室温与-20℃下分别以0．1C、1C、10C倍率充放电,其比容量为168mAh／g、120mAh／g、54mAh／g与106mAh／g、65mAh／g、28mAh／g,且10次循环后容量几乎无衰减。材料具有良好的容量及循环性能。     

柠檬酸包覆钛酸锂负极材料的改性研究

采用柠檬酸(C6H8O7·H2O)作碳源制备Li4Ti5O12/C复合材料,利用X射线粉末衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)研究了柠檬酸添加量对材料结构和形貌的影响。研究结果表明:添加不同量的柠檬酸,所制备的样品均为尖晶石型结构。随着柠檬酸添加量的增加,材料颗粒粒径逐渐增大,分布更加均匀,团聚也逐渐加剧。在1.0~2.5V的电压范围内,对样品进行恒流充放电测试,柠檬酸(C6H8O7·H2O)的添加量为6%时,制备的Li4Ti5O12/C复合材料具有最佳的电化学性能,0.2C和1C的放电比容量分别为171.3m Ah/g和165.4m Ah/g。     

液相法合成高容量LiFePO4/C复合正极材料

采用液相共沉淀法合成了纯相橄榄石型LiFePO4和LiFePO4/C复合正极材料。利用原子吸收(AAS)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、振实密度测定等方法对其进行表征,并组装成电池研究其电化学性能。结果表明:LiFePO4和LiFePO4/C都具有单一的橄榄石型晶体结构,且前者的振实密度可达1.67 g/cm2,掺碳后制成的LiFePO4/C振实密度有所降低,但充放电平台非常平稳。与纯相LiFePO4相比,LiFePO4/C具有更高的放电比容量和循环性能,室温下以0.2 mA/cm2和0.4 mA/cm2电流密度充放电,首次放电比容量分别达到158.1 mA.h/g、150.0 mA.h/g。充放电循环20次后放电比容量仍分别保持在154.2 mA.h/g,137.2 mA.h/g。     

Effect of complexing agents on the electrochemical performance of LiFePO4/C prepared by sol-gel method

ABSTRACT: LiFePO4/C is synthesized via sol-gel method using Fe3+ as iron sources and different complexing agents, followed by sintering at high temperature for crystallization. The amount of carbon in these composites is less than 6.8 wt.%, and the X-ray diffraction experiment confirms that all samples are pure single phase indexed with the orthorhombic Pnma space group. The particle size of the LiFePO4/C synthesized by acetic acid as a complexing agent is very fine with a size of 200 nm. The electrochemical performance of this material, including reversible capacity, cycle number, and charge-discharge characteristics, is better than those of LiFePO4/C synthesized by other complexing agents. The cell of this sample can deliver a discharge capacity of 161.1 mAh g-1 at the first cycle. After 30 cycles, the capacity decreases to 157.5 mAh g-1, and the capacity fading rate is 2.2%. The mechanism is studied to explain the effect of a complexing agent on the synthesis of LiFePO4/C by sol-gel method. The results show that the complexing agent with a low stability constant may be proper for the synthetic process of LiFePO4/C via sol-gel method.     

锂离子电池正极材料LiFePO4的制备及电化学性能研究

以Li3PO4和Fe（3PO4）.28H2O为原料,采用固相法成功制备了锂离子电池正极材料LiFePO4,并讨论了Li3PO4用量对材料的影响。采用X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）和充放电测试等手段对最终产物的物相、形貌和电化学性能进行了表征。结果表明,按计量比制备的LiFePO4样品具有较好的电化学性能,以0.1、0.5、1和5 C（1C=150 mA/g）的倍率进行充放电,首次放电比容量分别为135.6、123.8、116.2和56.5 mAh/g。磷酸锂过量8%制备的样品具有较好的高倍率性能,5C时放电比容量为80.3 mAh/g;而磷酸锂过量30%的样品则具有很好的小倍率放电比容量,0.1C时放电比容量为151.1 mAh/g。