LiFePO_4/CuO/Ag/RGO四元复合材料的制备与电化学性能研究

采用水热法、化学沉积法、有机溶剂还原法,逐步合成了择优生长、石墨烯基复合材料包覆改性的锂离子电池四元复合正极材料LiFePO_4/CuO/Ag/RGO。分别采用XRD、TEM和循环充放电等手段对材料进行性能表征。结果表明,包覆后的LiFePO_4呈橄榄石型结构,包覆材料未对LiFePO_4结构和晶型产生影响。所制备的材料呈现择优生长的棒状结构,石墨烯基复合材料将LiFePO_4包覆,构成稳定的导电网络。电化学性能测试表明,改性后的复合材料在0.2C倍率下首次充放电比容量最高达到166mA·h/g。即使在50C高倍率下首次放电比容量依然达到87.9mA·h/g,表现出优良的的倍率和循环稳定性。     

超临界水热制备LiFePO4及煅烧碳包覆改性研究

本文以FeSO_4、H_3PO_4和LiOH为原料,采用超临界水热过程制备了亚微米级LiFePO_4颗粒.在此基础上,为了提升制备的LiFePO_4正极材料的物理和电化学性能,对其进行了后续煅烧碳包覆改性研究.同时,通过XRD、SEM、充放电测试、CV和EIS测试手段,对LiFePO_4正极材料改性前后的结构、形貌和电化学性能进行了表征.结果表明:后续固相煅烧碳包覆改性能够显著改善LiFePO_4的结晶性能,减小颗粒粒径,降低电荷传递阻抗,以及大幅度地提升放电容量和循环性能;以PVP为模板剂、蔗糖为碳源,700℃煅烧1 h得到的LiFePO_4/C颗粒粒径小、分布均一,室温0.2 C倍率的首圈放电比容量为153.1 mAh/g,1 C倍率充放电时,放电比容量可保持在144.2 mAh/g,1 C循环50次,容量保持率达到97.1%.     

纳米Li2MnSiO4正极材料的高压水热法制备及其电化学特性

采用高压水热法制备锂离子电池正极材料Li 2MnSiO 4,研究压强、反应温度和前驱体浓度对合成Li 2MnSiO 4的影响,并进一步研究碳包覆前后Li 2MnSiO 4的电化学性能。通过X射线衍射、扫描电镜、透射电镜、充放电测试和交流阻抗等方法对样品的结构、形貌和电化学性能进行表征分析。结果表明:采用水热法在高压高温条件下可以合成高纯度的Li 2MnSiO 4材料,提高前驱体浓度有助于形成粒径较小的Li 2MnSiO 4纳米颗粒。电化学性能测试显示碳包覆后的 Li 2MnSiO 4/C比Li 2MnSiO 4具有更高的比容量,在0.1C (电流密度为33.3mA·g -1 )下首次放电比容量可达178.6mAh·g -1 ,循环50次后放电比容量为97.1mAh·g -1 ,容量保持率为54.4%。同时,Li 2MnSiO 4/C还具有比Li 2MnSiO 4更小的电荷转移阻抗和更高的锂离子扩散系数。     

碳包覆空心Fe3O4纳米粒子作为锂离子电池负极材料的电化学性能研究

以二茂铁为铁源,石油渣油为碳源,通过加压热解和空气氧化制备了碳包覆空心Fe3O4纳米粒子。采用X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)以及高倍透射电镜(HRTEM)等测试方法对样品的形貌和结构进行表征。采用恒流充放电和交流阻抗方法测试碳包覆空心Fe3O4纳米粒子作为锂离子电池负极材料的电化学性能。在电流密度为0.2mA/cm2时,首次放电比容量高达1294.7mAh/g,30次循环之后其放电比容量为392.1mAh/g;电流密度为1mA/cm2时,首次放电比容量为216.3mAh/g,30次循环之后其放电比容量为113mAh/g。     

碳源对LiFePO_4/C正极材料性能的影响

以FePO_4·2H_2O、Li_2CO_3和柠檬酸/酒石酸/抗坏血酸为原料,经机械球磨后在惰性气氛中高温煅烧合成LiFePO_4/C正极材料.研究了不同碳源对LiFePO_4结构、形貌及电化学性能的影响.重点考察了碳源为酒石酸时,不同合成温度对材料性能的影响.采用XRD、SEM以及电化学测试等手段对目标产物进行了结构表征和性能测试.结果表明,以酒石酸做碳源时,合成的正极材料物相单一,颗粒细小,粒度均匀,并且具有优良的电化学性能.在室温下以0.1C倍率充放电,首次放电比容量可达155mAh/g,1.0C首次放电比容量为120mAh/g,经过100次循环以后容量仍有109mAh/g.     

炭包覆和铜掺杂对LiFePO_4的改性

为了研究非金属元素包覆和金属元素掺杂对LiFePO_4的电化学性能和振实密度的影响,用固相反应法制备了炭包覆的LiFePO_4/C和铜掺杂的LiFe_(0.95)Cu_(0.05)PO_4正极材料,并对所制材料进行了XRD、SEM、充放电循环、倍率性能和振实密度的测试.结果显示:LiFePO_4/C和LiFe_(0.95)Cu_(0.05)PO_4的循环平均容量分别达到147mAh/g和131mAh/g;在高倍率放电时,LiFe_(0.95)Cu_(0.05)PO_4的容量衰减远大于LiFePO_4/C.LiFePO_4/C材料的各项电化学性能都优于LiFe_(0.95)Cu_(0.05)PO_4材料,而LiFe_(0.95)Cu_(0.05)PO_4材料的振实密度远大于LiFePO_4/C材料的振实密度,前者是后者的1.5倍.     

葡萄糖对微波水热合成正极材料LiFePO_4的结构和性能的影响

以FeSO_4·7H_2O,LiOH·H_2O和H_3PO_4为原料,葡萄糖为改性剂,采用微波水热法合成具有正交晶系橄榄石结构的LiFePO_4/C复合材料。借助XRD,SEM,EDS和电化学性能测试等分析,研究葡萄糖对产物组成、结构、微观形貌和电化学性能的影响。结果表明:葡萄糖改性后,LiFePO_4结构中Fe,P和O原子间的结合增强,颗粒尺寸减小,表面有碳层包覆,电化学性能提高。LiFePO4/C在0.1C倍率下的首次放电比容量为125.6mAh/g;1.0C倍率下的首次放电比容量为106.2mAh/g,30次循环后的容量保持率为91.3%。     

溶胶-凝胶法合成磷酸铁锂正极材料

以FePO4·4H2O、LiOH·H2O、草酸为原料,以葡萄糖为碳源,采用溶胶-凝胶法合成磷酸铁锂正极材料。利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)等方法进行表征,并将材料组装成电池研究其电化学性能。结果表明:以葡萄糖为碳源,采用溶胶-凝胶法合成磷酸铁锂正极材料具有单一的橄榄石型晶体结构,充放电平台平稳。葡萄糖添加量为5.9%时,材料的充放电比容量和循环性能较高,室温下,0.1C和0.2C首次放电比容量达143.3mA·h/g和133.7mA·h/g,循环50次后仍保持在134.2mA·h/g和124.5mA·h/g。     

Co~(2+)掺杂石墨烯/LiFePO_4锂离子电池复合正极材料的制备与表征

使用溶胶凝胶原位碳热还原制备了Co2+掺杂石墨烯/LiFePO4锂离子电池复合正极材料(石墨烯/LiCo0.03Fe0.97PO4),以期获得比容量高、充放电速率快和循环性能优良的锂离子电池正极材料。结构和形貌表征结果显示:石墨烯/LiCo0.03Fe0.97PO4复合材料具有三维导电网络结构,颗粒在石墨烯片层间生长均匀,粒径在200nm左右。电化学测试结果显示:石墨烯/LiCo0.03Fe0.97PO4复合材料具有高的可逆比容量和优异的循环倍率性能。2.0~4.0V充放电下0.1C时的首次放电比容量为159mA·h·g-1,在10.0C下首次放电比容量也有74mA·h·g-1;0.5C下循环100次,比容量保持率为99.7%。石墨烯/LiCo0.03Fe0.97PO4复合材料电化学性能提高的原因主要为Co2+掺杂和石墨烯包覆的协同作用。     

高温还原GO制备LiFePO_4/石墨烯复合正极材料及表征

通过对氧化石墨烯(GO)进行微观调控处理得到少层GO。采用喷雾干燥再高温改性的方法制备LiFePO_4/石墨烯锂离子电池复合正极材料;GO还原后即可得到石墨烯,其优良的导电性可以提高LiFePO_4的电子传输能力。通过X射线衍射(XRD)、红外光谱(FTIR)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和电化学测试技术等方法对复合材料的结构、形貌及电化学性能进行表征。石墨烯的复合使材料颗粒间构建空间三维导电网络,提高了电解质/电极材料界面的电荷转移速率,改善了LiFePO_4的电化学性能。电化学测试结果表明,在0.1C时LiFePO_4的放电比容量为155mAh/g,LiFePO_4/石墨烯复合材料的放电比容量为164mAh/g;1C和2C倍率时,LiFePO_4/石墨烯复合材料的放电比容量分别为140,119mAh/g。     

共沉淀法制备锂离子电池正极材料LiFePO4及其性能研究

用共沉淀的方法制备了改性的锂离子电池正极材料LiFePO4,利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、傅立叶红外光谱(FTIR)等方法对样品的晶体结构、表观形貌、谱学性质等进行了分析研究,并在表观形貌和电性能上与固相法制备的样品进行比较.结果表明,此种方法制备的LiFePO4为单一的橄榄石型晶体结构,具有3.4V左右的放电电压平台,该材料具有良好的电性能,分别以0.2,0.4mA/cm2的电流密度充放电,首次放电比容量达到142.3,127mAh/g,充放电循环20次后放电比容量仍保持在129.7,105.5mAh/g.     

锂离子电池正极材料LiFe_(1-2x)Mn_xMg_xPO_4/C的电化学性能研究

通过高温固相合成法以MnCO3为锰源、(MgCO3)4·Mg(OH)·5H2O为镁源,葡萄糖为碳源,在氩气气氛下合成二元掺杂Mn、Mg的LiFe0.8Mn0.1Mg0.1PO4/C和LiFePO4/C正极材料,采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、红外光谱仪(FT-IR)进行结构表征,通过恒电流充放电实验研究了LiFe0.8Mn0.1Mg0.1PO4/C和LiFePO4/C电化学性能。结果表明,二元掺杂Mn、Mg的LiFe0.8Mn0.1Mg0.1PO4/C呈现橄榄石结构,无杂质产生。与未掺杂的LiFePO4/C相比,掺杂后LiFe0.8Mn0.1Mg0.1PO4/C提高了电导率,0.1C倍率下放电可逆容量为131mAh/g,表现出良好的电化学性能。     

溶液蒸干法合成LiFeP0_4及性能研究

探讨了一种液相法合成LiFePO_4正极材料的新工艺,称为溶液蒸干法.通过XRD、SEM等测试方法对前驱体的组成、结构和形貌进行了表征,通过LiFePO_4合成过程的分析,推断了过程的反应机理;此外,通过添加PEG合成了LiFeP0_4/C复合正极材料,并对其进行了结构和电化学性能表征.结果表明:合成的样品虽然存在极微量的杂质,但是主晶相为LiFePO_4,0.1C倍率下首次放电比容量为156.5mAh/g,循环40次,平均每次的放电比容量损失率仅为0.16%.     

碳前驱体对LiFePO_4/C复合材料的形貌及电化学性能的影响

采用葡萄糖、环氧树脂、酚醛树脂为碳源制备了LiFePO4/C复合材料。利用X射线衍射、扫描电镜等方法对复合材料进行研究。结果表明,葡萄糖获得了碳包覆复合材料,而环氧树脂、酚醛树脂则得到了碳芯结构复合材料。碳芯结构复合材料的电化学性能优于碳包覆复合材料,电流密度为15mA/g时,试样C、D的放电容量分别为165、167mAh/g;电流密度为600mA/g时,试样C、D的放电容量分别为139.4、145.5mAh/g,经过50循环后容量保持率分别高达99.2%、99.5%。     

纳米LiFePO4/C复合正极材料的溶剂热合成

采用乙二醇溶剂热法,以蔗糖为碳源,制备了橄榄石型纳米级LiFePO₄/C复合正极材料,对其物相、形貌、结构、成分和性能进行了表征。结果表明,所制备的纳米LiFePO₄/C的形貌为棒状,直径约为100 nm,结晶度高、分散性好。LiFePO₄的粒径细化和掺碳有利于提高LiFePO₄正极材料的电化学性能,其首次充放电比容量（0.1 C）分别为166 mAh·g^-1和164 mAh·g^-1,充放电电压平台分别为3.45 V和3.40 V;在5 C大倍率放电下,经过20次循环,其比容量保持率为95.4%。     

镁离子掺杂对磷酸铁锂结构和性能的影响

为提高LiFePO4的充放电性能,用化学沉淀法制备了镁离子掺杂的磷酸铁锂,用电化学方法测量了Li1-xMgxFePO4(x=0.00、0.02、0.05、0.07、0.10和0.20,摩尔分数)的充放电性能,用X射线衍射(XRD)和里特沃尔特(Rietveld)方法表征了掺杂对LiFePO4的晶体结构的影响.结果表明少量镁离子掺杂能有效地提高LiFePO4的比容量和循环性能,其中Li0.95Mg0.05FePO4具有更好的电化学性能,放电比容量高出LiFePO4约20mAh/g,镁离子掺杂提高了LiFePO4中Fe3 /Fe2 共存态的浓度,使材料具有更好的导电能力.     

磷掺杂石墨相氮化碳的制备及其在锂硫电池中的应用

通过热缩聚合成法,采用尿素为原料,制备石墨相氮化碳(g-C₃N₄),以磷酸氢二胺作为磷源,制备不同磷含量的磷掺杂g-C₃N₄ (xP-CN),研究磷掺杂对xP-CN的微观结构、形貌及xP-CN/S复合材料作为锂硫电池正极材料电化学性能的影响。研究表明,磷掺杂后xP-CN的层间距增大,导电性提高,比表面积变大,10% P-CN的比表面积最大达到101.741 m2·g?1。10% P-CN/S复合材料在0.05 C (1 C=1675 mA·h·g?1)下首次放电比容量达到1383.8 mA·h·g?1,在0.2 C下循环100次后可逆比容量为860.0 mA·h·g?1,而g-C₃N₄/S复合材料比容量仅为178.3 mA·h·g?1;10% P-CN/S复合材料经过倍率测试后比容量可以回复到0.2 C时的93.6%,表现出良好的循环性能和倍率性能。      

机械活化辅助固相法合成LiFePO4-C材料及性能

为研究机械活化处理对原料形貌和终产物电化学性能的影响,通过机械化学活化辅助固相法,以碳酸锂(Li2CO3)、磷酸二氢铵(NH4H2PO4)和草酸亚铁(FeC2O4·2H2O)为原料,蔗糖为碳源,合成LiFePO4-C复合材料.利用X射线衍射、扫描电镜、LAND电池测试系统等对合成材料进行表征和电化学性能检测.结果表明,通过机械活化,原料达到微米级的均匀混合和充分接触,提高了反应活性,利于传质过程和高温固相反应,获得颗粒细小均匀、结晶良好的LiFePO4-C材料,放电比容量为146.93 mA·h/g(充放电倍率为0.2 C),40次循环后放电比容量为143.40 mA·h/g,容量保持率为97％.