碳纳米管及导电炭黑Super-P对LiFePO_4电化学性能的影响

分别用碳纳米管(CNT)及导电炭黑Super-P(SP)作为磷酸铁锂(LiFePO_4)正极材料极片制备过程中的导电剂,对导电性能、电化学性能等进行分析。添加CNT的材料,电阻率低于添加SP的材料,且电化学性能改善明显,其中0.2 C、0.5 C和1.0 C放电(3.8~2.0 V)比容量较添加SP的材料提高约7 mAh/g。这主要是由于CNT为管束状结构,容易在LiFePO_4表面形成导电网络,提高充放电过程中的Li+嵌脱能力,且表面缺陷较SP多,增加了储锂位。     

碳纳米管用于磷酸铁锂正极动力锂离子电池

分别以磷酸铁锂(LiFePO_4)和人造石墨为正、负极活性材料,碳纳米管(CNT)为正极导电剂,制备5.0 Ah 32650型动力锂离子电池。考察CNT添加量对电池性能的影响。CNT添加量为2%的电池,综合性能最佳:内阻为5.8 mΩ;常温下在2.00~3.65 V充放电,1.0 C放电比容量为129.04 mAh/g,5.0 C充电恒流比为86.87%、放电中值电压为3.023 V,3.0 C循环200次的平均容量保持率为94.39%;在60℃下老化10 d后,容量保持率为92.98%,容量恢复率为95.83%。     

锌掺杂对LiFePO4/C电化学性能的影响

用共沉淀法合成了碳包覆磷酸铁锂(LiFePO4/C)和Zn掺杂的LiFePO4/C复合正极材料.样品LiFe0.67Zn0.33 PO4具有橄榄石结构,粒径为0.04 ～ 47.90 μm.Zn的掺杂细化了晶粒尺寸,提高了导电率和Li+的扩散速率.样品在2.0～4.2V以0.2C、0.5C和1.0 C循环50次,容量保持率分别为95.2％、82.9％和79.9％.     

复合球形LiFePO4/C的合成与电化学性能

以P123(EO20PO70EO20)为模板剂,水热合成LiFePO4/C材料.用XRD、SEM测试对材料的结构、形貌进行分析,用恒流充放电和循环伏安测试,研究材料的电化学性能.样品为纯相LiFePO4,拥有复合球形结构.在2.7～4.2V充放电,0.1 C和10.0C时的放电比容量分别为159 mAh/g和93 mAh/g;依次以0.1C、0.5C、1.0C、2.0C、10.0 C及0.1C的电流分别循环20次,在120次循环后,放电比容量没有明显的衰减.     

LiFePO4/CNT复合正极材料的性能

以柠檬酸为碳源和螯合剂,通过溶胶-凝胶法制备了LiFePO4/碳纳米管(CNT)复合正极材料.XRD和SEM分析表明,材料含有单一的LiFePO4相;CNT将颗粒连接起来,提供了附加的导电通路.以0.2 C、1.0 C和2.0 C充放电,向0.03 mol LiFePO4中加入0.05 g CNT的LiFePO4/CNT材料的比容量分别为135 mAh/g、110 mAh/g和80 mAh/g.     

溶胶-凝胶法制备LiFe(PO4)2.99/3Br0.01/C的性能

通过溶胶-凝胶法制备了橄榄石型磷酸铁锂(LiFePO4),并通过掺杂溴离子提高材料的电化学性能.用XRD、SEM和充放电测试研究样品的晶体结构、形貌和电化学性能.掺杂溴离子的产物LiFe(PO4)2.99/3Br0.01/C,晶体结构和形貌都没有很大的改变,具有3.45 V的放电电压平台,在2.2～4.3V循环,0.2C放电比容量最高为142.0 mAh/g.     

碳纳米管导电网对LiFePO_4电极材料电化学性能影响

通过使用碳纳米管(CNTs)构建三维空间导电网络,改善LiFe PO4颗粒之间的电子传导能力,研究其对LiFe PO4正极材料电化学性能的影响,并与不含CNTs的LiFe PO4正极材料进行了对比。研究结果表明,含有CNTs导电网络的电池极化程度和界面阻抗明显小于不含CNTs的电池。在0.1 C充放电倍率下,前后者首次放电比容量分别为165.6和164.4 m Ah/g,低倍率容量几乎相差不大;而在10 C充放电条件下,前者首次放电比容量达到121.9 m Ah/g,明显高于后者的109.8 m Ah/g;以1 C充电10 C放电循环1 000次,前者容量几乎无衰减,后者衰减27.8%。     

纳米磷酸铁锂/石墨烯复合正极材料的制备

以Fe(NO_3)_3·9H_2O、LiNO_3、NH_4H_2PO_4和石墨烯为原料,用溶胶-凝胶法制备磷酸铁锂(LiFePO_4)材料和LiFePO_4/石墨烯复合材料。用XRD、拉曼光谱、SEM、透射电镜(TEM)及充放电测试,研究样品的晶体结构、形貌和电化学性能。样品具有典型的橄榄石结构,复合的石墨烯能减小LiFePO4的颗粒尺寸,石墨烯与LiFePO_4能很好地融合在一起。LiFePO_4/石墨烯复合材料的电化学性能较好:在2.0~3.8V循环,0.2C和1.0C首次放电比容量分别为164mAh/g和153mAh/g,较LiFePO_4提高了7mAh/g。1.0C第100次循环的放电比容量为152mAh/g,容量保持率为99%。     

铝箔涂碳对LiFePO_4/C电池性能的影响

研究涂碳铝箔作为集流体对磷酸铁锂(LiFePO_4)/C正极材料及电池性能的影响。铝箔涂碳可抑制电极材料的极化,提高材料与集流体的粘附效果,降低两者间的电荷转移电阻,提高Li+的扩散速率。以涂碳铝箔为集流体的半电池,在10 C倍率下的中值电压仍在3.10 V以上,活性材料与集流体之间的电荷转移电阻比光铝箔低65%以上,Li+扩散速率是光铝箔的3倍以上。涂碳铝箔作为集流体,可降低组装的全电池的内阻,与光铝箔相比,内阻降幅在25%以上,功率密度涨幅大于35%;在4 C倍率下全电池的中值电压仍在3.00 V以上,在3.65~2.00 V放电,4.00 C/0.33 C容量比在99%以上。     

高低温对磷酸铁锂动力锂离子电池性能的影响

参照行业标准和IEC标准进行充放电实验,研究环境温度对商品化磷酸铁锂(LiFePO4)动力型锂离子电池性能的影响.从容量和电压平台的角度评价商品化的LiFePO4动力型锂离子电池的循环性能和安全性能.在高温(55℃)条件下,电池着火;在低温(-20℃)条件下,容量衰减严重.     

高温固相法合成Li0.98M0.02Fe0.95V0.05PO4/C的电化学性能

通过高温固相法合成锂离子电池正极材料Li0.98M0.02Fe0.95V0.05PO4/C(M=Mg、Ti、Al、Ni、Zr、Mo和Mn),用XRD、循环伏安(CV)、电化学阻抗谱(EIS)和恒流充放电等方法研究了产物的性能.金属掺杂后的材料,首次充放电比容量均高于未掺杂的纯相材料.在室温下,掺杂Mg的材料在4.2～2.4 V充放电,0.1C首次放电比容量可达154.1 mAh/g,且高倍率充放电比容量高于纯相材料,循环性能稳定,具有较好的电化学性能.     

不同反应体系水热合成的LiFePO4/C的性能

添加表面活性剂,采用水热法合成正极材料碳包覆的磷酸铁锂(LiFePO4/C),用傅立叶红外光谱(FT-IR)、XRD、热重(rG)、SEM、恒流充放电和电化学阻抗谱等进行分析.制得的LiFePO4/C材料纯度高、粒径小且形貌较规则.使用不同表面活性剂制备的LiFePO4/C颗粒具有不同的形貌和粒径.使用聚乙烯吡咯烷酮(PVP)高分子和聚乙二醇(PEG-400)低分子制备的LiFePO4/C材料,在2.0～4.2 V充放电,0.1C首次放电比容量分别为154.1 mAh/g和145.6 mAh/g;循环24次,0.5C时的容量保持率分别为71％和75％,1.0C时的容量保持率分别为65％和62％.     

终止电压对锂离子电池循环性能的影响

研究了充放电终止电压对磷酸铁锂(LiFePO4)正极锂离子电池循环性能的影响.将充电上限电压从3.65 V提高到4.00V,电池放电容量增加较少,对循环时容量衰减速率的影响也很小;将放电终止电压从2.50 V降低到2.00 V,电池放电容量增加,但循环时容量的衰减加快.将放电终止电压降低到2.00V,将增大电池内阻的增幅.LiFePO4正极锂离子电池组在串联使用时,单体电池充电电压允许提升至4.00 V,但必须控制放电时的终止电压,防止过放电.     

碳纳米管修饰钛酸锂的制备及性能

以碳纳米管(CNT)的乙醇分散液作为碳源,制备CNT修饰钛酸锂(Li4Ti5 O12).用XRD、场发射扫描电子显微镜(FESEM)测试分析材料的结构和形貌,用恒流充放电测试研究材料的电化学性能.CNT的引入,抑制了晶体颗粒在烧结过程中的长大,产物的平均粒径为200～400 nm.Li4Ti5O12/CNT的比容量较高、倍率性能较好,在1.0～2.5 V充放电,0.2C、2.0C、5.0C和10.0C放电比容量分别为169.9 mAh/g、154.7 mAh/g、136.2 mAh/g和126.3 mAh/g;1.0C循环100次的容量保持率为99.2％.     

铁磁性杂质对LiFePO4锂离子电池性能的影响

定量分析商品化磷酸铁锂(LiFePO4)中的磁性杂质及含量,得出主要成分是含铁化合物或铁单质.通过逆向试差手段,在实验电池制作的合浆阶段添加铁粉,考察铁粉添加量对电池性能的影响.随着铁粉添加量从0增加到50.0×10-4％,电池首次充电(0.10 C至3.65 V)比容量由157.7 mAh/g升高至174.4 mAh/g,首次循环的库仑效率由85.7％下降到76.2％,与分容24 h的电压降由5.47 mV逐渐升至43.9 mV相对应.随着铁粉添加量从0增加到10.0×10-4％,高温(55℃)搁置7 d,绝对值电压及漏电流增大,容量保持能力由98.37％下降到84.15％;常温(25℃)搁置28 d,绝对值电压也增大;对分容后的电池进行拆解,发现负极上黑点呈上升趋势,可归因于正极侧铁粉在充电过程中被氧化,游离在电解液中,穿过隔膜到达负极表面,放电时被还原并沉积在负极表面,造成失效.     

LiFePO4纳米棒的合成与电化学性能

采用水热-固相二步法合成了纳米棒状磷酸铁锂(LiFePO4)正极材料,并对晶体结构、形貌和性能进行了XRD、SEM、透射电子显微镜(TEM)和恒流充放电分析。利用水热法可合成纳米棒状磷酸亚铁[Fe3(PO4)2.H2O]前驱体,固相法可得到纯相LiFePO4纳米棒。在2.5~4.2 V充放电,产物的1.0C、5.0C放电比容量分别为125 mAh/g和104mAh/g,具有良好的高倍率性能。     

LiFePO4/活性炭复合材料的储能机理

用交流阻抗、循环伏安和恒流充放电实验,考察了LiFePO4/活性炭(AC)复合材料的储能机理,以及LiFePO4、AC含量对电化学性能的影响.加入AC可提高电极的电导率和比表面积,增加可发生Li+嵌脱反应的活性点位.复合电极能利用法拉第准电容效应和双电层电容效应的协同作用储能.当LiFePO4和AC含量分别为55％和2...     

超高压处理前驱体对LiFePO_4/C性能的影响

通过超高压处理溶胶-凝胶前驱体,以高温固相法制备磷酸铁锂(LiFePO_4)/C。用恒流充放电、循环伏安和交流阻抗等方法研究产物的电化学性能,并进行XRD、SEM等分析。超高压处理并没有改变LiFePO_4材料的晶体结构和充放电反应机理。与未经超高压处理的前驱体相比,超高压预处理的前驱体制备的材料粒径减小,均匀性提高,0.1 C首次放电容量达148.47 mAh/g、在平台电压范围内的放电容量增加约16.3 mAh/g,经过不同倍率共40次循环,容量保持率达98.2%,且倍率放电性能得到提高,欧姆阻抗和电化学反应阻抗减小。     

化学处理对多壁碳纳米管电化学储锂性能的影响

为了提高多壁碳纳米管(MWNTs)的电化学储锂性能,对MWNTs采用如下方法处理:混酸浸泡(H2SO4/HNO3)→高温处理→Li2CO3溶液浸泡,将所得样品和原始样品进行结构及电化学性能测试。结果表明,经处理的MWNTs样品的准石墨层间距增大,表面产生羰基等官能团,电化学储锂容量比原始样品提高约45%～85%。通过微分容量曲线对原始和处理后的样品进行机理分析,可以看出处理过的样品其电化学嵌脱锂的电压峰值之间的差值较未处理的样品小,说明锂离子在该样品中脱出所受到的阻力减小。