磷酸铁锂正极材料掺杂改性研究进展

橄榄石型结构的磷酸铁锂具有价格低廉、稳定性好、环境友好和安全性能高等优势,被认为是在动力电车和混合动力电车上很具应用前景的下一代锂离子电池正极材料。但是较低的电子电导率和离子扩散速率限制了磷酸铁锂的商业应用。在众多改性方法中,掺杂是最有效的方法之一。综述了Li Fe PO4掺杂改性的研究进展,并展望了掺杂技术的前景。     

磷酸铁锂材料的改性研究进展

从掺杂导电碳或在磷酸铁锂颗粒表面包覆碳、金属包覆、金属离子掺杂和粒径控制等方面介绍了磷酸铁锂材料改性研究的最近进展,提出了磷酸铁锂未来的发展方向。     

混合铁源制备碳包覆磷酸铁锂

以FeC2O4·2H2O和FePO4作为混合铁源,采用高温固相法制备锂离子电池正极材料碳包覆磷酸铁锂(LiFePO4/C)。采用SEM、XRD、恒电流充放电测试和交流阻抗谱对材料的表面形貌、物相结构和电化学性能进行了分析。在700℃、混合铁源n(FeC2O4·2H2O)∶n(FePO4)=1∶1时制备的LiFePO4/C的电化学性能较好。在2.5~4.1 V充放电,0.2 C时的放电比容量为165.9 mAh/g,2.0 C首次和第20次循环的放电比容量分别为135.3 mAh/g、141.9 mAh/g。     

废旧电池再生磷酸铁锂正极的钛掺杂改性研究

对废旧锂离子电池再生磷酸铁锂正极材料,采用钛元素进行掺杂改性。用X射线衍射仪和扫描电镜分析不同掺杂量对材料物相结构和形貌的影响。用恒电流充放电、循环伏安和交流阻抗等方法测试材料电化学性能。与未掺杂的再生LiFePO_4/C相比,掺杂5%Ti的LiFePO_4/C(LFT5P/C)材料电荷传递阻抗减小,电化学性能明显提高。掺杂正极在0.1 C下首次放电比容量高达140.6 mAh/g,1 C倍率下循环近400次,每次的容量衰减率仅为0.019 6%。     

少量Mn掺杂及碳包覆改善LiFePO_4的电化学性能

采用固相法制得了颗粒细微、粒径分布窄的橄榄石型磷酸铁锂.采用X射线衍射光谱法(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)及恒流充放电测试仪分别对合成样品的物相、晶胞参数、表面形貌及电性能进行测试与表征.对比分析了单一碳源掺杂、掺碳且掺Mn对材料结构及性能的影响.研究发现:碳包覆并掺杂少量Mn更有利于提高材料的电化学性能.     

碳包覆磷酸铁锂的微波合成及电化学性能研究

研究了碳包覆磷酸铁锂的微波合成,对制备的LiFePO4-C产品的电化学性能进行测试与表征。实验结果表明,微波合成的碳包覆LiFePO4-C首次放电比容量达到140mAh/g,LiFePO4-C样品的循环性能在10次使用周期内比容量曲线稳定在135mAh/g以上。碳包覆有效地提高了LiFePO4的导电性能,提高了LiFePO4的实际比容量。微波作用下碳包覆LiFePO4没有引起晶型的变化,是一种很有前景的提高LiFePO4电化学性能的改性方法。     

聚吡咯包覆改性磷酸铁锂的制备及其性能研究

以LiH2PO4作为Li源和P源,FeC2O4·2H2O作为铁源,通过溶剂热法制得片状LiFePO4.采用原位氧化聚合方法对磷酸铁锂进行聚吡咯包覆改性,同时在原位聚合过程中,表面活性剂的加入对产物结构和性能的影响也得到了研究.所得LiFePO4产物分别采用X-射线衍射(XRD),傅里叶转换红外光谱(FT-IR),热重-示差分析(TGA-DSC),场发射扫描电镜(FE-SEM),研究了LiFePO4包覆聚吡咯前后形貌和结构的变化.采用交流阻抗方法和循环充放电测试研究了产物的电化学性能.结果表明:聚吡咯包覆的LiFePO4(未经SDBS掺杂)的首次放电比容量达到132.2 mAh/g.SDBS掺杂后,首次放电比容量达到142.7 mAh/g,当倍率为1C时,其放电比容量为105.6 mAh/g.     

两步法制备镍掺杂磷酸铁锂/石墨烯复合材料

用两步法制备掺杂Ni的磷酸铁锂(LiFePO4)/石墨烯复合材料。XRD、SEM和TEM等方法对产物的分析表明:橄榄石型LiFe0.95Ni0.05PO4颗粒的粒径为200~800 nm。循环伏安和恒流充放电测试结果表明:以0.1C和5.0C的电流在2.5~4.2 V充电,制备的LiFe0.95Ni0.05PO4/石墨烯复合材料的首次放电比容量分别为147.2 mAh/g和89.5 mAh/g,循环20次,放电容量均无明显的衰减。     

磷酸铁锂动力电池失效的研究进展

作为电动车具有竞争力的正极材料磷酸铁锂吸引了很多的关注。了解磷酸铁锂电池的失效原因或机理,对于提高电池性能及其大规模生产和使用非常重要。综述了近年来磷酸铁锂动力电池失效的研究进展,讨论了杂质、化成方式、存储条件、循环使用、过充和过放等对电池失效的影响。     

锂离子电池正极材料LiFePO_4的研究进展

橄榄石型LiFePO4正极材料具有原料来源丰富、无毒、环境友好、理论容量较高、热稳定性和循环性能好等特点,是近年来迅速发展起来的一种锂离子电池的正极材料。综述了新型锂离子电池正极材料LiFePO4的研究进展,重点阐述了LiFePO4材料的结构、制备方法、改性研究,并对发展方向进行了展望。     

高温固相法制备纳米LiFePO4/C研究

采用高温固相法分两个步骤制备碳包覆LiFePO4/C样品,通过XRD、TEM及电化学性能测试对样品进行检测分析,显示样品为纯相LiFePO4,颗粒均匀且包覆较好的碳包覆结构,在1.44C倍率下的首次放电比容量为128mAh/g,100次循环后的放电比容量为120mAh/g,保持率为93.8%,具有较好的充放电循环性能。     

层状富锂锰基NCM正极材料包覆与掺杂改性

富锂锰基NCM正极材料是有望解决电动汽车等领域对高比容量锂离子电池要求的最具潜力的正极材料,但仍存在首次不可逆容量大、高电压高倍率高温下循环性能差等缺陷。分析总结了包覆和掺杂改性对NCM的首次充放电容量、倍率特性、循环性能及阻抗的影响,并展望了今后的研究方向。     

高温固相法制备LiMnO2及其掺杂改性

采用高温固相法合成了正交LiMnO2及其掺杂改性的LiMnO2 and Li1.08MnO1.92F0.08和Li1.08Al0.0625Mn0.9375O1.92F0.08正极材料。通过X射线衍射对材料的晶体结构进行了分析,通过扫描电镜对材料的表面形态进行了分析,通过恒电流充放电和电化学阻抗测试技术对材料的电化学性能进行了测试。实验结果表明,LiMnO2 and Li1.08MnO1.92F0.08、Li1.08Al0.0625Mn0.9375O1.92F0.08的结构比未掺杂的LiMnO2表现出较少的阳离子混排和跺堆层错,其中材料Li1.08Al0.0625Mn0.9375O1.92F0.08的电化学性能最佳,该材料以0．2C的倍率循环充放电,最大放电比容量可达129．28mAh／g,50次循环后放电比容量仍保持在124．26mAh／g以上,容量保持率为96．12％。     

金属离子掺杂及碳包覆改善LiFePO4电化学性能

采用对LiFePO4进行单一金属离子掺杂(Zr)、复合掺杂金属离子(Mn,Zr,Ni)以及再进行表面碳包覆的方法,制得了粒子细微、粒径分布窄的Li1-xMxFePO4及Li1-xFePO4/C化合物.利用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)对所得样品的晶体结构、表观形貌和粒径分布进行了分析研究.用Li1-xFePO4/C作正极材料进行了电池的充放电测试,结果表明,材料的充放电平台相对锂电极电位为3.4 V左右,首次放电比容量为159 mAh/g,而且表现出了良好的循环性能和高倍率性能.     

LiFePO4掺杂改性可能存在的问题及解决方法

LiFePO4锂离子电池能适应电动汽车的需要,LiFePO4是极具发展潜力的锂离子电池正极材料。介绍了LiFePO4正极材料的改性掺杂研究现状;讨论了LiFePO4的非晶格掺杂、晶格掺杂及复合掺杂可能存在的问题及相应的解决办法。     

Sn—Al合金作为锂电池负极材料的掺Ni改性研究

采用磁控溅射的方法,制备了SnAl／Ni双层结构薄膜负极材料,通过XRD检测样品的物相结构,并通过组装半电池测试材料的循环稳定性。XRD结果表明：制备所得的双层结构薄膜样品主要为Ni3Sn2与CuSn的固溶相,不同溅射功率下样品的结晶化程度也不一样。循环性能测试结果表明：Ni溅射功率为100W的样品50次循环后充放电比容量维持在500mAh／g左右,具有较好的循环性能。掺Ni后形成的Sn—NiAl负极材料的循环稳定性与结晶化程度有关,结晶化程度越差的样品,由于结晶的不规则性,引入更多的嵌锂间隙位置,便于锂离子的进出,获得越好的循环性能。其次对于Sn—Ni—A1负极．多个二元相固溶时,由于非活性物质对循环时的体积变化具有一定的缓解作用,多个二元相作用叠加,导致循环稳定性优于三元合金相。在合成多元合金负极时,非晶化及多个二元相的固溶都是有利于循环稳定性提高的方法之一。本文为Sn基合金负极的改性研究提供了一个新的手段。     

掺杂包覆提升高镍材料稳定性机理研究进展

高镍正极材料因其高比容量等优点在多个领域得到广泛应用,然而材料的结构稳定性是其亟需解决的一个技术难题.目前,元素体相掺杂或表面包覆技术是提升材料稳定性最常用的技术手段.通过系统综述Al、Zr、Ti、B、Mg、P、F、Ce等掺杂包覆元素对高镍材料循环寿命的提升情况,进一步剖析了这些元素提升材料微观结构稳定性的作用机理,包...     

Li3V2（PO4）3掺锰的改性研究

采用溶胶凝胶法制备了锂离子电池正极材料Li3+xMnxV2-x(PO4)3(x=0、0.05、0.10、0.20)。通过X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)分别对材料的结构及表面形貌进行了表征,结果表明:Li3+xMnxV2-x(PO4)3与Li3V2(PO4)3具有相同的结构,均属单斜晶系P21/n,且随着锰含量的增加,样品的颗粒变大。循环伏安和充放电测试结果表明,随着锰含量的增加,样品的首次比容量减少,但Li3.1Mn0.1V1.9(PO4)3循环性能较好,说明少量Mn的掺杂可以改善Li3V2(PO4)3的循环性能。     

LiCo1-xAlxO2包覆MgO的改性研究

采用溶胶-凝胶法合成了掺杂改性的锂离子电池正极材料LiCo1-xAlxO2,并在此基础上对其进行包覆MgO的改性研究。通过X射线衍射和扫描电镜对材料的晶体结构和表观形貌进行了分析。通过恒电流充放电、循环伏安以及电化学阻抗技术对材料的电化学性能进行了分析。试验结果表明,所制备的正极材料LiCo1-xAlxO2和MgO-LiCo1-xAlxO2均为α-NaFeO2型层状结构,形貌近似为球型,且颗粒分布均匀。包覆后的材料充放电电压提高,充放电循环性能得到明显改善。其中以包覆量为1.0%wt左右时性能最好,首次放电容量为120.17mAh.g-1,30次循环后容量保持率为89.3%。