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%.     

水热法合成LiFePO4的掺碳改性研究

以LiOH、FeSO4和H3PO4为原料,采用水热法合成了结晶性良好的LiFePO4颗粒。在此基础上,以葡萄糖为碳源,掺入不同量的碳,形成LiFePO4/C复合材料。样品经过XRD、SEM、恒流充放电测试、EIS表征,结果表明,掺碳提高了LiFePO4的比容量、循环性能和锂离子的扩散动力学性能。电化学测试表明,LiFePO4/C放电比容量开始随着碳含量的增加而上升,随后降低。其中,3%碳含量的LiFePO4/C样品具有最佳的放电性能,0.1C倍率下达到145mAh/g,0.2C倍率下达到142mAh/g,50次循环后仅衰减0.7%。     

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%.     

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.     

正极材料LiFePO4性能的改进

介绍了LiFePO4作为钴、镍等锂电池代替品的优势及缺点,并针对纯磷酸铁锂极低的电子导电率和锂离子扩散速率这一缺点的改进进行总结。改进的方法主要有3种,一是对高温固相法、微波法、溶胶凝胶等合成工艺改进;二是对LiFePO4包覆导电材料,合成LiFePO4与导电物质的复合物;三是掺杂改性,改善LiFePO4内部的导电性。最后介绍了国内外LiFePO4的发展现状,提出国内LiFePO4发展所要面对的问题。     

纳米Al2O3包覆LiFePO4/C正极材料的结构和电化学性能（英文）

主要研究了纳米氧化铝包覆对LiFePO4/C复合正极材料结构和电化学特性的影响。采用溶胶凝胶方法把纳米氧化铝包覆在商业LiFePO4/C颗粒表面。研究了Al2O3包覆层的量对LiFePO4电极在室温和高温充放电性能的影响。结果显示:2wt%Al2O3包覆层能有效增加电池的循环容量,能延缓电池在高温条件下充放电的容量衰减,减小电极的界面阻抗。这归因于氧化铝包覆层对磷酸铁锂晶粒的表面起保护作用,减少电解液对磷酸铁锂晶粒表面的腐蚀,从而改善循环过程中磷酸铁锂的表面结构的完整和稳定,确保锂离子扩散通道的畅通。     

Cr3+对LiFePO4/C材料结构和电化学性能的影响

采用二步固相反应法合成了具有橄榄石结构的LiFe0.98Cr0.02PO4/C复合正极材料,并通过XRD、SEM、恒流充放电、循环伏安等分析测试手段对材料的物相结构及电化学性能进行表征。结果表明:LiFePO4材料引入Cr3+未改变其原有的晶体结构,但合成材料的颗粒尺寸明显减小,颗粒粒径约为200nm;获得的LiFe0.98Cr0.02-PO4/C复合材料具有良好的电化学性能,0.2C倍率下首次放电比容量为144.9mAh·g-1,50次循环后,容量保持率为99.6%,10C倍率放电比容量可达到116.3mAh·g-1。循环伏安性能测试表明Cr3+的掺杂提高了Li+在材料中脱嵌过程的可逆性。     

新型碳热还原法制备LiFePO4/C复合材料及其性能研究

以葡萄糖为碳源,采用一种新的碳热还原法制备LiFePO4／C正极材料．采用TG-DTA、XRD、TEM等手段对前驱体及产物进行了表征,研究了碳热还原的反应历程,测试了样品的电化学性能．结果表明,该碳热还原法可以降低煅烧温度．600℃烧结24h的样品在0．05C下首次放电容量达156mAh·g-1,在0．1、0．2、0．5、1C下首次放电容量分别为146、135、130、121mAh·g-1．该样品在1C下经过30次循环,容量还保持为119mAh·g-1,衰减仅为1．65％．     

两步碳热还原方法制备LiFePO4/C阴极复合材料

橄榄石型的LiFePO4材料是一种具有良好发展潜力的锂离子电池阴极材料。应用一种两步烧结的碳热还原方法制备出LiFePO4阴极材料,该法缩短了高温烧结阶段的时间,从而达到抑制晶粒长大的目的,并对LiFePO4进行原位碳包覆,制得LiFePO4/C复合阴极材料。对制得的材料进行0.1C恒电流充放电测试,首次放电容量为149.4mAh/g,首次放电效率可以达到93.5%。而用作对比的一步法烧结碳热还原样品在0.1C恒流充放电试验中首次容量只有99.1mAh/g,放电效率是81.4%,并对制备反应及充放电结果的机理进行了探讨。     

不同锂源水热法合成LiFePO4的研究进展

LiFePO4具有较高的能量密度、较好电化学性能和热力学稳定性而成为最为热门、应用最为广泛的锂离子电池正极材料。其合成方法有很多,其中的水热法具有反应快、操作简单、产品形貌易于控制且颗粒粒径小等优点而备受关注。用不同的锂源合成出来的产品的形貌和性能也不一样。现分别以磷酸锂、碳酸锂、醋酸锂、氢氧化锂等化合物为锂源对水热法合成LiFePO4进行了一定探讨,并综述了各自利用水热法合成磷酸铁锂的研究进展情况。     

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.     

以FeCl3蚀刻废液为铁源制备锂离子电池正极材料LiFePO4

以模拟三氯化铁蚀刻废液为铁源制备了锂离子电池正极材料-磷酸铁锂,并对磷酸铁锂的结构和形貌进行了表征,对其电化学性能进行了测试。结果表明制得的磷酸铁锂产物结晶度较高,且无杂相,基本是球形颗粒,颗粒粒径为0.3～3μm;并且具有较好的电化学性能,0.5C的倍率下循环100圈后容量保持率为97.8%。     

以Fe2O3为原料合成FePO4及其在正极材料LiFePO4合成中的应用

以Fe2O3、NH4H2PO4和H2NCONH2为原料,采用流变相法合成FePO4,探究了温度对其合成过程的影响。以此FePO4为铁源,再采用流变相法制备出正极材料LiFePO4。产物FePO4和LiFePO4的晶型、形貌分别通过XRD和SEM表征,XRD结果表明,FePO4属三斜晶系,具有α-石英结构,而LiFePO4属于斜方晶系,具有橄榄石结构;SEM结果表明,FePO4样品颗粒呈层状分布,LiFePO4晶体形貌为类球形,两者分散度良好,平均粒径均为2μm左右;对所得正极材料LiFePO4进行恒电流充放电测试,其初始放电容量达163.4 mAh/g。采用循环伏安、交流阻抗等对LiFePO4电化学性能表征,结果均显示其电化学性能良好。表明以Fe2O3为原料采用流变相法所得磷酸铁是合成锂离子电池正极材料磷酸铁锂的较理想的铁源。     

碳热还原法合成Mg掺杂LiFePO4/C正极材料及电化学性能研究

利用碳热还原法合成了Li1-xMgxFePO4/C(x=0.00、0.01、0.02、0.03、0.04、0.05、0.1)正极材料,通过XRD、SEM、BET、CV、EIS和恒流充放电实验研究了不同掺杂量对产物结构和电化学性能的影响。结果表明少量Mg的掺杂未影响到LiFePO4的晶体结构,但显著改善了其电化学性能。其中,Li0.98Mg0.02FePO4/C材料具有更好的电化学性能,0.1C倍率放电时,首次放电容量达到165.2mAh/g,且循环性能良好。另外,对合成材料的红外光谱进行了研究和指认。     

焙烧温度对LiFePO4/C复合材料的影响

采用两步高温固相合成法制备锂离子电池正极复合材料LiFePO4/C复合材料。经300℃预培烧及后续高温培烧原材料,高温焙烧温度分别为600℃、650℃、700℃时,均得到了纳米尺寸的LiFePO4/C复合材料。在高温焙烧温度为650℃时,X射线衍射(XRD)结果表明,所得到的LiFePO4/C样品无杂质产生、峰型完好且结晶良好;扫描电镜(SEM)测试结果表明,所得材料的纯度较高、颗粒较小,无团聚现象。电化学性能测试结果表明培烧温度为650℃时,材料具有最好的电化学性能,电池的充放电循环性能最好。     

多孔LiFePO4正极材料制备与研究进展

磷酸铁锂(LiFePO4)正极材料因其安全性高、环境友好、理论比容量高以及工作电压适中等特点,吸引了众多研究者的关注,但该材料导电性差、锂离子(Li+)扩散速率低等缺点又限制了它的应用。目前LiFePO4正极材料改性方法主要有碳包覆、锂位和铁位的金属阳离子掺杂、制备纳米级正极材料等。其中,纳米级LiFePO4正极     

锂离子电池正极材料磷酸铁锂的碳热还原法制备及电化学性能的研究

橄榄石型磷酸铁锂(LiFePO₄)由于具有良好的优点,受到社会各界的广泛关注。由于磷酸铁锂自身结构存在的一些缺点,因此导致电子传导率低和锂离子扩散系数小,不仅影响放电倍率,还阻碍工业化的应用。该文采用碳热还原法制备Li FePO₄/C正极材料,研究不同三价铁源合成磷酸铁锂材料的电化学性能状况,通过XRD、SEM等手段表征所得材料,并通过恒流充放电等测试了解其电化学性能,从而找到一种最佳的低成本三价铁源,优化固相碳热还原工艺。     

LiMn0.8Fe0.2PO4/C纳米复合材料的制备与电化学性能研究

结合溶胶-凝胶和高温固相合成方法成功制备了橄榄石结构的LiMn0.8Fe0.2PO4/C固溶体材料,X射线粉末衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)表征结果表明纳米尺度的LiMn0.8Fe0.2PO4颗粒均匀分散于原位形成的碳导电网络中。将该纳米复合材料用作锂离子电池正极材料时,充放电曲线中除了对应于Fe3+/Fe2+电对的较短平台(~3.5 V vs Li+/Li)外,更高电压的长平台(~4.1 V vs Li+/Li)对应于LiMn0.8Fe0.2PO4晶格中Mn随Li+脱出嵌入的氧化还原反应,该高的电压平台可明显提高相应锂离子电池的能量密度。此外,使用恒电流间歇滴定技术(GITT)和电化学阻抗谱(EIS)详细研究了LiMn0.8Fe0.2PO4/C电极中锂的化学扩散行为,GITT和EIS所得的锂化学扩散系数DLi分别为5×10-15~1×10-14cm2/s和1.27×10-13~2.11×10-13cm2/s。研究结果表明,DLi值随测试温度的升高而增加,因此可以通过提高工作温度来改善该类材料的电化学性能。     

锂离子电池LiFe0.7Mn0.3PO4-C复合正极材料的制备与表征

采用固相反应法制备了LiFe0.7Mn0.3PO4-C复合材料。用x射线衍射、扫描电镜和电化学测试对符合材料的结构、形貌和电化学性能进行了研究。结果表明，LiFe0.7Mn0.3PO4-C具有单一的橄榄石结构,碳的加入影响了LiFe0.7Mn0.3O4的表面形貌。LiFe0.7Mn0.3PO4-C复合材料的颗粒大小在100-200nm之间，碳均匀地包覆在LiFe0.7Mn0.3O4颗粒的表面．与LiFe0.7Mn0.3O4相比，LiFe0.7Mn0.3PO4-C复合材料具有更高的可逆比容量、更好的循环性能：0.1C放电时LiFe0.7Mn0.3O4-C复合材料的可逆容量达到141mAh／g，60次循环后平均每次循环的容量损失只有0．19％，而相同条件下60次循环后LiFe0.7Mn0.3O4平均每次循环的容量损失为0．53％，表明碳的加入有效地改善了LiFe0.7Mn0.3O4的电化学性能。     

改性纳米SiO2/硅橡胶复合材料的制备及性能

为提高纳米SiO₂在硅橡胶（SR）基体中的分散性及两相间的界面结合力,设计以羟基硅油（HSO）和γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷（KH570）为纳米SiO₂的表面封端改性剂,并将改性SiO₂与双组份加成型液体SR复合得到改性纳米SiO₂/SR复合材料。通过一系列表征手段对改性纳米SiO₂的形貌结构及其在乙醇中的分散性等进行分析,研究了改性纳米SiO₂对纳米SiO₂/SR复合材料的断面形貌、力学性能及热稳定性的影响。结果表明:KH570成功接枝到纳米SiO₂表面并与SR基体间形成化学键。当HSO协同KH570改性纳米SiO₂时,可有效改善纳米SiO₂在SR基体中的分散性能及纳米SiO₂与SR两相间的界面结合性能,并显著提高纳米SiO₂/SR复合材料的力学性能和热稳定性。将SiO₂∶HSO∶KH570以质量比为2.0∶0.2∶0.6处理的改性纳米SiO₂粒子,得到的改性纳米SiO₂/SR复合材料起始热分解温度提高了230℃。当SiO₂∶HSO∶KH570质量比为2.0∶0.2∶0.45时,改性纳米SiO₂/SR复合材料的拉伸强度和断裂伸长率分别提高了约1倍。