掺碳LiFePO4的合成及性能研究

为提高LiFePO4的电化学性能,通过固相合成法制备了掺碳的LiFePO4正极材料,并用XRD、SEM、电化学工作站及充放电测试等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,0.1C首次放电比容量为141.9mAh/g,循环50次后容量下降了11.2mAh/g,以1C倍率首次放电比容量为126.5mAh/g,循环50次后容量保持率为87.2%.     

用碳热还原法制备LiFePO4/C复合正极材料

以Fe2O3为铁源,以葡萄糖为碳添加剂,利用碳热还原法成功地制备了LiFePO4/C复合材料.研究了不同焙烧温度对样品性能的影响.利用X射线衍射仪、扫描电镜和碳硫(质量分数)分析方法对所得样品的晶体结构、表面形貌、含碳量进行分析研究.研究结果表明,样品中碳含量(质量分数)为10%的LiFePO4/C复合材料为单一的橄榄石型晶体结构, 碳的加入使LiFePO4 颗粒粒径减小.碳分散于晶体颗粒之间,增强了颗粒之间的导电性.电化学性能测试结果表明,LiFePO4/C充放电性能和循环性能都得到显著改善.其中,碳含量为10%在700℃下焙烧8h合成出的样品电化学性能最佳,在0.1、0.5和1C倍率下放电,LiFePO4/C首次放电比容量达159.3、137.0、130.6mAh/g,充放电循环30次,容量只衰减了2.2%、5.3%、7.6%.其表现出良好的循环性能.     

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%.     

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.     

复合正极材料LiFePO4/Al/C的制备及性能研究

采用二步固相法制备了LiFePO4/Al/C复合正极材料.利用X射线衍射仪、扫描电镜和透射电镜表征样品的晶体结构、形貌、粒径和包覆状态,并研究了铝粉加入量对复合材料电化学性能的影响.结果表明,金属Al与LiFePO4发生了界面反应,生成多种副产物,并在LiFePO4的表面形成钝化膜.在LiFePO4颗粒的表面包覆有不规则形状的金属铝和1～2 nm的碳层.当铝粉加入量为3wt%时,LiFePO4/Al/C复合材料的电化学性能最佳,室温10C倍率下放电克容量为117.8 mAh/g;样品在20℃下,0.1C放电克容量为105.6 mAh/g,相对于常温的放电容量比率为73.8%.     

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%。     

合成条件对半固相碳热还原法制备LiFePO_4/C性能的影响

以硝酸铁、磷酸锂为原料,聚乙烯醇(PVA)为碳源和还原剂,采用半固相碳热还原法一步合成LiFePO4/C,研究了煅烧时间、煅烧温度以及碳含量对材料性能的影响,利用XRD、SEM和恒流充放电等手段研究各个样品的晶型结构、粒度形貌及其电化学性能的影响,结果表明:聚乙烯醇过量5%,在烧结温度700℃下维持7h可以得到性能最佳样品,0.1C倍率时放电首次比容量达到152.9mAh.g-1,0.5C倍率放电容量可达138.6mAh.g-1,循环40次后容量维持率97%,具有良好的循环稳定性。     

碳芯结构LiFePO_4/C复合材料的表征及电化学性能

采用环氧树脂为碳源制备出碳芯结构LiFePO4/C复合材料.利用X射线衍射、扫描电镜、透射电镜和X光电子能谱等分别对复合材料的晶体结构、表面形貌及表面成分进行表征,采用恒电流充放电和电化学阻抗方法研究试样的电化学性能.实验结果表明:碳芯结构复合材料是由无定形碳线和纳米LiFePO4颗粒组成.碳芯结构LiFePO4/C复合材料在15mA/g的电流密度下,首次放电容量达到166mAh/g,当电流密度增加到750mA/g,放电容量高达131mAh/g,经过50次循环后,容量保持率高达99.2%.     

F掺杂 LiFePO4/C的固相合成及电化学性能

用廉价三价铁离子化合物为铁源,聚丙烯作还原剂和碳源,两步固相法合成F掺杂原位碳包覆LiFePO4正极材料.结果表明,合成产物具有完整的橄榄石型LiFePO4晶体结构,粉末形状近似球形,尺寸分布在50～200nm范围内,两步固相法更好地抑制了LiFePO4晶粒的长大.电化学测试结果表明,F掺杂提高了材料倍率放电性能,有效降低了材料电极的极化.在1C,2C,3C(C为150mA/g)充放电倍率下,LiFePO3.98F0.02/C的比容量分别为146mAh/g,137mAh/g,122mAh/g,1C循环55次后放电容量达到初始容量的99.3%.     

铜掺杂的磷酸铁锂复合正极材料的制备和电性能研究

利用共沉淀法制备了铜掺杂的磷酸铁锂正极材料。对产物进行了XRD、SEM、FT-IR、DSC表征分析。结果表明Cu掺杂的LiFePO4具有与LiFePO4相同的单一橄榄石型晶体结构,样品粒径在0.4～20μm左右,形貌规整,粒径分布均匀。0.2C倍率下LiFePO4/C的充放电比容量达到142和144mAh/g,而LiCuxFe1-xPO4/C在充放电的比容量分别为150.1和151mAh/g。LiCuFePO4/C循环40圈后比容量保持率为97.8%,而LiFePO4/C的保持率仅为82.1%。     

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%.     

碳质材料对磷酸铁锂正极材料物理和电化学性能的影响

通过综述碳质材料对磷酸铁锂(LiFePO4)电极材料物理和电化学性能的影响,评述了碳质材料在不同LiFePO4/C复合电极材料中的作用及其优缺点.指出:炭膜的原位包覆和模板炭的引入,限制了LiFePO4晶粒的生长,进而提高了电极材料的电导率;而导电炭和石墨烯的引入,则是直接提高了电极材料的电导率;有机结合这两种碳质材料的复合方式将会极大改善电极材料的电化学性能.但是,为了提高电极材料的体积能量密度及其振实密度,应该最大限度地降低碳质材料在LiFePO4/C复合电极材料中的含量.     

以Fe2O3为原料通过水热–高温煅烧法合成LiFePO4/C纳米复合材料及其电化学性能研究（英文）

采用三氧化二铁(Fe2O3)为铁源,抗坏血酸作碳源,通过在200℃下水热反应并经煅烧后合成出LiFePO4/C纳米复合材料.抗坏血酸在水热反应体系中不但作为最终反应产物的碳源,而且还起到了限制LiFePO4颗粒生长的作用.抗坏血酸的用量对产物的形貌、结构、碳含量有重要影响,进而影响产物的电化学性能.当抗坏血酸用量为1 g时,制得的LiFePO4/C纳米复合材料的粒径在220～280 nm.该材料用作锂离子电池的正极材料时,在0.1C的电流密度下循环500次后其放电容量仍保持159 mAh/g,并且具有较好的倍率性能.     

钛酸酯偶联剂TC-Wt掺杂碳包覆磷酸铁锂材料的研究

以磷酸铁、碳酸锂和葡萄糖为原料,钛酸酯偶联剂TC-Wt作分散剂及杂源,采用高温固相合成制备磷酸铁锂碳包覆复合材料,考察偶联剂的加入对目标化合物的物理性能及电化学性能的影响.通过XRD、SEM及粒度分布等测试技术对所合成的材料进行了表征,并对所得材料进行对比分析,结果表明:添加偶联剂所制得材料颗粒分散效果良好,粒径分布相...     

碳包覆LiFePO4的结构与性能研究

为了研究碳包覆对LiFePO4结构的影响,以柠檬酸为碳源,采用机械活化-高温固相法,合成了不同碳包覆量的LiFePO4/C复合正极材料.通过XRD、SEM、BET、HRTEM、选区电子衍射(SAED)、交流阻抗谱(ACI)和恒电流充放电等现代分析方法,全面研究了碳包覆量不同时,LiFePO4/C复合正极材料的结构、形貌和电化学性能,并对C包覆对结构影响的成因进行了分析.结果表明,柠檬酸高温分解后生成无定形碳非晶物质,在LiFePO4颗粒表面包覆形成一种网络结构,抑制了颗粒的生长;C包覆影响了晶体的生长方向和微观结构,LiFePO4/C的优势生长为[121]方向;交流阻抗分析表明包覆后锂离子扩散系数比未改性的LiFePO4提高了两个数量级,且各项阻抗值均降低,从而提高了材料的离子及电子电导性、放电性能和循环性能.     

The microstructure and electrochemical characteristics of LiFePO4/carbon-network composite

LiFePO4/carbon-network composite was synthesized by a high temperature solid-state method using the natural sawdust as carbon precursor. The microstructure of the as-synthesized sample was characterized using X-ray diffraction (XRD), transmission electron microscopy (TEM), high resolution transmission electron microscopy (HRTEM), respectively. The results revealed that the LiFePO4 particles with diameters ranging from 30 to 150 nm were well connected by carbon networks. The electrochemical performance of the composite was characterized using galvanostatic charge-discharge technique. The initial discharge capacity of LiFePO4/carbon-network cathode reached 126 mAh x g(-1) with 0.2 C rate.     

Nanosized LiFePO4 cathode materials for lithium ion batteries

In this study, we prepared nano-particles of LiFePO4 as cathode material for lithium ion batteries by the solid-state reaction. A simple one-step heat treatment has been employed with control of heating temperature and heated LiFePO4 at 650 degrees C exhibited higher 125 mA h/g of the discharge capacity than 600 degrees C, 700 degrees C. To improve conductivity of the inter-particle, carbon coating was carried out by raw carbon or pyrene as carbon sources and their morphological properties of particles on the carbon coating was compared with by FE-SEM, TEM. From the FE-SEM results, the particles of carbon added LiFePO4 have much smaller size than LiFePO4 as below 300 nm. When adding pyrene (10 wt%), the carbon surrounded non-uniformly with surface of the particles compared with adding raw carbon which wrapped uniformly with carbon web and it was exhibited 152 mA h/g of the discharge capacity on LiFePO4/C composite cells at 10th cycle.     

LiFePO_4锂离子电池容量的衰减机制

为探讨LiFePO4锂离子电池容量衰减、电池循环性能失效的原因,对LiFePO4锂离子电池进行循环性能测试,通过拆解电池,采用X射线衍射、扫描电子显微镜结构测试手段,对多次充、放电循环前后锂离子电池LiFePO4正极材料和石墨负极材料的物理性能进行表征。结果表明,石墨负极在200次循环后,衍射峰的位置略微右移,晶体粒径结构几乎没变化,但是LiFePO4正极材料的晶体结构却发生不可逆变化,晶粒从3.73 nm减小到2.75 nm;在0.25 C倍率下循环200次,容量衰减11.6%;随着循环次数的增加,LiFePO4正极材料微观结构和晶粒度细化造成Li+传输阻力增大,是造成LiFePO4锂离子电池容量衰减的主要原因。