钇掺杂LiFePO4锂离子电池正极材料的制备与性能

用固相法合成LiFe1-xYxPO4 (x=0, 0.01, 0.02, 0.03, 0.04)锂离子电池正极材料,采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、粉末比电阻法和充放电性能测试表征材料的晶体结构、微观形貌、电子电导率和电化学性能。结果表明,少量的钇掺杂并未改变材料的晶体结构,但改善了材料的微观结构,提高其电子电导率,改善可逆容量和电化学性能。在10 mA/g的电流密度下,LiFe0.97Y0.03PO4首次放电容量可达146.54 mAh/g。     

锂离子电池正极材料LiFePO4改性研究

介绍了LiFePO4正极材料的结构特点和反应机理,详细讨论了金属离子掺杂、碳包覆和控制活性材料的尺寸等改性研究对LiFePO4材料的电化学性能的影响.从而进一步优化高性能锂离子电池正极材料的改性过程,促进锂离子电池性能的改善.     

Al掺杂Li_2MnSiO_4锂离子电池正极材料的合成和电化学性能

以Li2SiO3、Mn(CH3COO)2.4H2O和Al(OH)3为原料,用传统高温固相合成法成功制备出Li2Al0.1Mn0.9SiO4锂离子电池正极材料。采用XRD、FESEM分析了正极材料的相组成、结构和形貌,利用电池测试仪测试了正极材料的电化学性能。研究结果表明,固相合成的产物主相为Li2Al0.1Mn0.9SiO4,同时存在少量的杂质,产物表面形貌为非球形颗粒,颗粒尺寸为100～500 nm。实验结果表明,Al掺杂后,正极材料的可逆容量和循环寿命都得到提高。正极材料电化学性能提高的机理在于Al掺杂稳定了Li2MnSiO4正极材料的结构。     

LiFePO4/C锂离子电池正极材料的电化学性能

以碳凝胶作为碳添加剂,采用固相法制备了复合型LiFePO4/C锂离子电池正极材料.研究了不同掺碳量对样品性能的影响.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.结果表明:样品中的碳含量(质量分数)分别为0%、5%、10%、22%,所得样品均为单一的橄榄石型晶体结构,碳的加入使LiFePO4颗粒粒径减小.另外,碳分散于晶体颗粒之间,增强了颗粒之间的导电性.合成样品的电化学性能测试结果表明,掺碳后的LiFePO4放电比容量和循环性能都得到显著改善.其中,含碳量为22%的LiFePO4/C在0.1 C倍率下放电,首次放电容量达143.4 mA·h/g,充放电循环6次后电容量为142.7 mA·h/g,容量仅衰减0.7%.     

锂离子电池新型正极材料LiFePO4的研究进展

橄榄石结构的LiFePO_4作为锂离子电池的一种新型正极材料,具有原料来源广泛、价格低廉、对环境友好、能量密度和理论容量高、放电电压稳定、热稳定性和循环性好等优点,是下一代锂离子电池正极材料有力的竞争者.本文介绍LiFePO_4正极材料的结构与性能以及存在的问题:综述制备LiFePO_4的各种方法,即固相合成和液相合成两类,比较各种方法的优缺点;探讨近年来国内外对于改善LiFePO_4电化学性能所进行的研究工作,并对其发展前景进行了展望.     

一种新型的锂离子电池正极材料——LiFePO4

介绍了1种新型的锂离子电池正极活性材料LiFePO4并解释了材料的结构特征和电化学过程。LiFePO4具有较高的比容量和良好的循环稳定性等优良的电化学性能,但是目前还存在着制约容量释放的锂离子扩散系数小以及材料导电性能不太好等问题。在回顾该材料研究状态的基础上,说明了只要通过选取适当的制备工艺和进行合适的表面改性可以制备出具有优良电化学性能的LiFePO4粉体。这种粉体具有环境相容性、便宜以及资源丰富等诸多优点,是1种颇具潜力的锂离子电池正极替代材料。     

Li2Mn0.9Ti0.1SiO4锂离子电池正极材料的合成及其性能

以Li2SiO3、Mn(CH3COO)2·4H2O和TiO2为原料,利用传统高温固相合成法成功合成出Li2Mn0.9Ti0.1Si04锂离子电池正极材料.采用XRD、FESEM等手段分析了正极材料的相组成、结构和形貌,利用电池测试仪测试了正极材料样品的电化学性能.研究结果表明,固相合成的产物主相为Li2Mn1-x,TLSiO4,同时存在少量的杂质,掺杂Ti后,材料表面形貌从近球形转变为非球形颗粒,颗粒尺寸略有增大,为200～500nm.实验结果表明,Ti掺杂以后,Li2MnSiO4正极材料的可逆容量和循环寿命都得到提高.正极材料电化学性能提高的机理在于Ti掺杂稳定了Li2MnSiO4正极材料的结构.     

锂离子电池正极材料LiFePO4的改性

采用高温固相法合成了锂离子电池正极材料LiFePO4及改性的LiFe0.9Ni0.1PO4和LiFe0.9Ni0.1PO4/C材料。采用X射线衍射仪和扫描电镜分析样品的晶体结构和表面形貌。结果表明:改性后的LiFe0.9Ni0.1PO4和LiFe0.9Ni0.1PO4/C材料与LiFePO4一样均为单一的橄榄石结构。以20 mA/g电流密度充放电,LiFe0.9Ni0.1PO4的首次放电容量为140 mA.h/g,较LiFePO4增加了12%;而复合掺杂得到的含碳量为2.8%的LiFe0.9Ni0.1PO4/C材料,首次放电容量达162 mA.h/g,充放电循环30次后放电电容量仍为147 mA.h/g,容量衰减仅为9%。当充放电电流密度提高到80 mA/g时,LiFePO4、LiFe0.9Ni0.1PO4和LiFe0.9Ni0.1PO4/C的放电容量分别为86、114和140 mA.h/g。改性后的LiFe0.9Ni0.1PO4/C的电化学性能得到了较大的改善。     

Mg2+掺杂对LiFePO4结构及电化学性能的影响

以MgAC2为掺杂源,采用固相反应法在惰性气氛下合成了掺Mg的LiFePO4正极材料,考察了Mg2 对于目标化合物物理及电化学性能的影响.采用粉末X射线衍射和扫描电镜技术对产物的结构、形貌及粒度等进行了表征,通过恒电流充放电和交流阻抗技术对其电化学性能进行了研究.结果表明:少量的Mg2 掺杂并未影响产物结构,但却有利于减小LiFePO4电荷转移过程中的阻抗,克服该过程中的动力学限制.在0.1C倍率下放电,掺杂LiFePO4与未掺杂LiFePO4的初始放电容量分别为136.9和111.8 mA·h/g,循环50次后,容量分别为135.6和83.9 mA·h/g;与未掺杂的LiFePO4相比,掺镁后的LiFePO4具有更为优良的循环性能.     

镍离子掺杂对LiFePO4结构和性能的影响

为提高LiFePO4的充放电性能,用Ni2 对LiFePO4进行掺杂.采用电化学方法测量了Li1-xNixFePO4的充放电性能,用X射线衍射和里特沃尔特方法表征了掺杂LiFePO4的晶体结构.固相反应可制备单相Li1-xNixFePO4(x=0.00、0.01、0.02、0.03、0.05和0.07,摩尔分数).研究表明:少量镍离子掺杂能有效地提高LiFePO4的比容量和循环性能,其中Li0.97Ni0.03FePO4具有更好的电化学性能,放电比容量高出LiFePO4约30mA·h/g,其主要原因是镍离子掺杂不仅改变了晶体中原子间距离和位置,引起晶胞收缩;而且增加了LiFePO4中Fe3 /Fe2 共存态的浓度,提高了材料的导电能力.     

1,2-丙二醇对锂离子电池正极材料LiFePO_4性能的影响

采用1,2-丙二醇作为表面活性剂,在水热反应中合成正极材料LiFePO4。用XRD、SEM、粒径分布测试和恒电流充放电方法,分别研究了1,2-丙二醇对LiFePO4的结构、形貌、粒径和电化学性能的影响。结果表明：加入适量的丙二醇不改变LiFePO4的橄榄石结构,但可使材料的结晶粒度变小,粒径分布变得均匀;当丙二醇加入量为10 mL时,得到的LiFePO4平均粒径d（0.5）=1.128μm,粒径分布范围为0.316~6.607μm;该材料在0.2C倍率下的首次放电比容量为144 mAh/g,循环性能良好。     

LiFePO4／C复合正极材料的制备及其电化学性能研究

采用高温固相碳热还原法（CTR，Carbothermal Reduction）合成了LiFePO4／C复合正极材料。采用XRD，SEM以及BET等方法对产物进行表征。结果表明，所得LiFeP04／C材料有着单一的橄榄石型晶体结构。750℃下制备产物的BET比表面积为39．7002m^2／g。利用恒流充放电，循环伏安法（CV），电化学阻抗谱（EIS）等电化学手段研究了LiFePO4／C材料的电化学性质。结果表明：750℃下制备的LiFePO4／C复合材料在25℃工作温度下，有着优异的循环稳定性和大倍率充放电性能，使用850ma／g（5C）的电流密度对电池充放电90次后，电池放电比容量仍能保持11lmAh／g。在55℃工作温度下1C充放电倍率时，首次和第90次循环的放电比容量分别为14513mAh／g和142．9mAh／g。     

稀土金属离子掺杂对LiFePO4结构和性能的影响

采用稀土金属离子(Er3+、Y3+、Nd3+)分别对LiFePO4的Li、Fe原子位进行掺杂,通过X射线衍射(XRD)、恒电流充放电及电化学阻抗(EIS)法系统地研究掺杂对LiFePO4结构和性能的影响。结果表明:掺杂试样的微观结构和性能与掺杂离子半径、取代位置密切相关。LiFe0.99Y0.01PO4试样具有最佳的电化学性能,在15mA.g-1放电电流密度下首次放电容量达到149.8mAh.g-1,当电流密度增加到300mA.g-1时,放电容量为134.3mAh.g-1,经过50次循环充放电后,放电容量保持率为99.1%。     

锂离子电池正极材料磷酸铁锂研究进展

电极材料是推进电池技术发展及应用的关键。作为锂离子电池正极材料的LiFePO4表现出优异的电池性能(大容量、优异循环特性),但也有本征低电导率的缺点。具有橄榄石结构的LiFePO4在电池充放电过程发生FePO4与LiFePO4之间的相变,已有实验证明充放电过程中出现固溶体LixFePO4。掺杂是提高材料电导率的常用手段,但LiFePO4的掺杂却一直饱受争议;缺陷化学的研究初步认定通过适当点缺陷的电荷补偿,晶体内引入掺杂元素是可以实现的,并且提出几种缺陷补偿机制。导电相复合可降低电极颗粒间的接触电阻,特别是LiFePO4的碳包覆有效地改善其电化学性能,促进其工业化推广;碳包覆的有效性取决于碳的sp2杂化键的比例及碳含量。由于电极材料形貌影响电池的充放电动力学过程,LiFePO4的颗粒尺寸、形状、表面粗糙度等的控制都成为提高电池性能的重要手段;LiFePO4的薄膜制备及三维构架技术则进一步推动微型电池的应用发展。     

前驱体体系pH值对LiFePO4/C正极材料性能的影响

采用溶胶-凝胶法制备了LiFePO4/C正极材料.采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和电化学手段对材料进行了结构表征和性能测试.研究了其前驱体体系pH值对材料性能的影响.结果表明:当前驱体体系pH值为8.4时,LiFePO4/C正极材料具有最佳的电化学性能.在0.1C倍率下充放电,磷酸铁锂首次放电比容量为16...     

LiFePO4基正极材料容量的温度敏感特性及交流阻抗谱研究

采用原位碳包覆法制备了锂离子二次电池用LiFePO4／C复合正极材料。考察了环境温度对LiFePO4/C电池容量的影响，得到容量与绝对温度之间符合Arrhenius关系。运用交流阻抗谱分析了温度与电池电化学特性的关系，并对电极基于电荷和质量传递控制过程给出了一种新的模拟等效电路，通过Zview拟合软件得到了各个模拟元件的数值及变化趋势，从而定量地解释LiFePO4／C复合电极容量与温度的关系。     

动力锂离子电池正极材料的研究评述

通过衡量锂离子电池正极材料的安全性,认为LiMn2O4和LiMPO4可以作为动力电池的正极材料,综述LiMn2O4和LiMPO4正极材料的研究现状,重点对各种材料的合成、结构和性能进行总结和探讨.从目前来看,LiMn2O4仍然是主流的动力电池正极材料,但从长远来看,LiMPO4特别是Li3V2(PO4)3是动力锂电池正极材料的发展趋势.     

碳包覆镍掺杂LiFePO4正极材料的合成与电化学性能

采用水热法在160℃下合成了单相橄榄石结构的LiFePO4和LiFe0.95Ni0.05PO4。经550℃聚丙稀裂解碳包覆后得到LiFePO4／C的颗粒尺寸在200nm左右，碳包覆镍掺杂LiFe0.95Ni0.05PO4/C的颗粒尺寸在100nm以下。电化学测试结果表明：LiFePO4/C和LiFe0.95PO4／C的0．1C首次充放电可逆容量分别达到154mAh·g^-1和149mAh·g^-1，但掺镍的LiFe0.95Ni0．05PO4／C具有更优异的大电流充放电循环特性，0．5C和1C充放电100次后的放电容量分别达到147mAb·g^-1和134mAh·g^-1。