隔膜对LiFePO4高倍率软包锂离子电池性能的研究

影响锂离子电池快速充放电的因素很多,包括电池设计、正负极的尺寸、正负极材料结构、正负极面密度、正负极材料压实、电极表面电阻、电解质传质阻力等。本文研究了隔膜对LiFePO_4锂离子电池高倍率充放电性能影响。选取正极材料D50在(1.0～4.0)μm,比表面积(12～15)m~2/g,负极材料D50在(10.0～18.0)μm,比表面积(1.0～2.5)m~2/g,隔膜为16μm三层共挤时电池具有较好的倍率性能;室温下,在(2.0～3.65)V范围内,30C,40C放电容量分别是1C的91.99%,91.10%。室温下,在(2.0～3.65)V范围内,4C充电,4C放电,循环6145次,容量保持80.79%。     

PVP分散剂对高倍率LiFePO_4锂离子蓄电池性能作用

采用粒度分析、流变分析、扫描电子显微镜法(SEM)等技术研究了PVP分散剂添加量对Li Fe PO4正极浆料粒度分布及流变性的影响规律。通过配方优化,制作高倍率放电18650型Li Fe PO4锂离子电池,并对其循环及倍率等性能进行了对比研究。结果表明,随着PVP加入量的提高,浆料的黏度呈现下降的趋势,浆料的粒度则先减小后增大,PVP加入量在0.4%~0.8%时,可达到最优的浆料分散效果。用PVP含量0.6%的Li Fe PO4正极浆料制作容量为1.1 Ah的18650电池表现出优异的高倍率放电及循环性能,在1.5 A充10 A放的条件下,900次循环后容量保持率高达90%以上,优于未使用PVP分散剂的传统磷酸铁锂电池;30 A高倍率放电容量可达到标称容量的94.6%。     

钒掺杂对正极材料LiFePO4/C性能的影响

以V2O5为掺杂剂,用碳热还原法在氮气气氛中制备了正极材料Li1-5xVxFePO4/C(x=0、0.002、0.004、0.006、0.008、0.010和0.012)。用XRD、恒流充放电、循环伏安和交流阻抗法对样品进行研究。样品为橄榄石结构;x=0.008的样品电化学性能较好,以0.1C在2.4～4.2 V循环,首次放电比容量为163.0 mAh/g,第7次循环时增至165.8 mAh/g。     

不同碳源对制备LiFePO4/C复合材料性能影响

分别以蔗糖、葡萄糖、酚醛树脂、酚醛树脂和葡萄糖混合物为碳源用固相碳热还原法制备了四种不同碳含量的LiFePO4/C正极材料。利用X-射线粉末衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)等测试手段对合成材料进行了表征,通过恒流充放电和循环伏安测试研究了材料的电化学性能。结果表明:所合成的LiFePO4均为纯相,但是用蔗糖合成的样品颗粒更细小,电化学性能明显优于用其他碳源制备的样品,其中含碳3.01%的样品在0.1 C、1 C下的放电比容量分别为158.9、146.5 mAh/g。     

催化剂前驱体Fe(NO3)3对LiFePO4/C倍率性能的影响

以蔗糖和葡萄糖为碳源,Fe(N O3)3为催化剂前驱体,用碳热还原法合成LiFePO4/C复合材料,分析了产物的微观结构、形貌及电化学性能.蔗糖热解形成的碳包覆层石墨化程度高,可提高材料的倍率性能;Fe( NO3)3可优化包覆层的碳结构.在4.2～2.5V循环,制备的LiFePO4/C复合材料的5.0 C首次放电比容量...     

LiFePO4锂离子电池的高倍率充放电性能

研究了正极材料、正极面密度、导电剂含量及电极结构对18650型LiFePO4锂离子电池高倍率充放电性能的影响。当D50为1.92μm,比表面积为11.4 m2/g,正极面密度为2.8 g/dm2,导电剂含量为4.0%时,电池具有较好的加工性能和倍率性能。相比于单极耳结构,双极耳结构电池的内阻减小了50%,为14 mΩ左右,且分布集中;5.00C充电和15.00C放电时的表面温升很小。在2.0～3.8 V充放电,优化后的20.00C、30.00C放电容量分别为1.00C时的96.6%、86.1%,1.00C充电、10.00C放电,第300次循环的容量保持率为86.3%。     

盖帽结构对LiFePO4动力电池性能的影响

以磷酸铁锂(LiFePO4)、中间相碳微球为正、负极材料,采用功能性电解液,制备了10 Ah铝壳磷酸铁锂动力电池,研究了一体式盖帽和非一体式盖帽对电池的性能影响.结果显示,采用一体式盖帽的电池,平均内阻为2.0 mΩ,最大放电倍率10 C,最大充电倍率为5C,5C倍率常温循环600次后容量保持率为86.4％;采用非一体...     

半水溶剂热法合成LiFePO4及其性能研究

采用半水溶剂热法合成了亚微米级LiFePO4,X射线衍射分析发现溶剂对LiFePO4的晶型结构没有影响.对材料进行扫描电镜分析和充放电循环性能测试表明,有机溶剂的加入使得材料颗粒形貌更加规则,粒径更小,从而提高了材料的电化学性能.其中以丙三醇和水作为混合溶剂制备出的LiFePO4颗粒粒径最小,平均粒径达到200 nm,...     

碳热还原法制备LiFePO_4/C及其电化学性能的研究

采用半固相高温碳热还原方法,以C2H4OOLi.2 H2O、NH4H2PO4、便宜的Fe2O3作为初始原料,以β-环糊精做为碳源和还原剂合成了LiFePO4/C材料。碳含量能够影响颗粒的大小和材料的电化学性能,通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)等对产物的结构和形貌进行了表征,同时通过充放电实验测试电化学性能和交流阻抗等手段研究了LiFe-PO4/C脱嵌机理。结果显示:在合适的碳量下用碳热还原反应制备的样品颗粒均匀细小并且电化学性能优越。在0.3 C倍率首次充放电比容量可达到162.4 mAg/h,循环35次后容量保持率达到99%,振实密度高达1.6 g/cm3左右。     

锆离子掺杂对LiFePO4电化学性能的影响

采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、恒流充放电、交流阻抗等方法研究了锆离子掺杂对LiFePO4结构、形貌和电化学性能的影响。结果表明,少量锆离子掺杂不会影响LiFePO4的结构,却显著地改善了LiFePO4的电化学性能。以0.1C电流放电,掺杂锆离子的LiFePO4样品其比容量达到147.2mAh·g-1,当放电倍率提高至1C时,放电比容量仍有132.1mAh·g-1。     

Co掺杂对LiFePO4结构及电化学性能的影响

采用两段加热高温固相法制备了锂离子电池正极材料LiFe1-xCoxPO4(x=0,0.02,0.04,0.06,0.08),采用XRD、SEM、四探针法和恒电流充放电等方法研究了材料的结构和电化学性能,结果表明:LiFe1-xCoxPO4样品具有与LiFePO4相同的橄榄石结构;相对LiFePO4,LiFe1-xCoxPO4样品的充放电平台没有明显变化,电导率可提高4～6个数量级.LiFe0.94Co0.06PO4样品的性能较好,0.1 C下的首次放电比容量可达到137 mAh/g,30次循环后的容量保持率为87.6%.     

锡掺杂对尖晶石型Li4Ti5O12性能的影响

采用传统高温固相法合成了锂离子电池负极材料尖晶石型Li4Ti5O12,研究了Sn元素掺杂对Li4Ti5O12的影响。采用XRD、SEM、循环伏安、电化学阻抗图谱、恒流充放电测试研究了材料的晶体结构和电化学性能。结果表明:所制备的材料均具有良好的尖晶石型结构,Sn元素的掺杂有效地改善Li4Ti5O12电子导电性和循环性能,其中以ST2(nSn:nTi=1:9)为最佳,以0.5 C的倍率循环充放电,首次放电比容量可达到138.69mAh/g,50次循环后放电比容量仍保持在124.30mAh/g,容量保持率为89.62%。     

金属氧化物掺杂改善LiFePO4电化学性能

采用氧化物前驱体对磷酸铁锂(LiFePO4)进行少量金属离子掺杂,用X射线衍射、电子扫描显微镜、循环伏安法和恒电流充放电对掺杂的LiFePO4进行了研究.结果表明,少量的掺杂离子在很大程度上提高了LiFePO4的电化学性能,特别是大电流放电性能中1.0%(摩尔分数)的Nb5 掺杂LiFePO4的1 C放电比容量约130 mAh/g.掺杂后的电化学性能与掺杂离子的半径、价态密切相关,半径合适、价态高的离子对提高LiFePO4的电化学性能有利.     

钒掺杂对Li4Ti5O12性能的影响

采用固相反应法合成了锂离子电池负极材料Li4-xVxTi5O12(x=0,0.1,0.2),研究了钒掺杂对其晶格结构、相组成和颗粒形貌以及电化学性能的影响。结果表明:钒的掺杂增大了Li4-xVxTi5O12的晶胞参数,降低了晶格的规整度,增大了合成Li4-xVxTi5O12的颗粒度;同时随着钒掺杂量的增加,Li4-xVxTi5O12在高倍率下的循环稳定性增加,电极极化程度变小。Li4Ti5O12在3.0C下的比容量衰减迅速,但Li4-xVxTi5O12(x=0.1,0.2)在3.0C下仍保持很好的循环稳定性。钒的掺杂降低了Li4Ti5O12的比容量,这与钒在晶格中的存在形式以及掺杂试样较大的颗粒度有直接关系。     

掺杂离子半径对LiFePO_4电化学性能的影响

采用固相反应合成了锂离子电池正极材料LiFe0.99Re0.01PO4(Re=La3+、Er3+、Gd3+、Nd3+)。利用X射线衍射、电化学阻抗谱、恒电流充放等方法对试样的微观结构和电化学性能进行测试。结果表明:掺杂没有改变LiFePO4的晶体结构;离子半径越小,晶格畸变越小,结构越稳定,大电流放电性能较好;Er3+掺杂的试样具有最佳的充放电性能,掺杂试样的电子电导率均提高4￣5个数量级。     

掺杂离子价态对LiFePO4电化学性能的影响

橄榄石型LiFePO4是一种新型锂离子电池正极材料。选取Ga3+、Ti4+、Ta5+和Mo6+在LiFePO4的Fe(M2)位掺杂,以探讨掺杂离子的价态对试样电化学性能的影响。通过X射线衍射(XRD)、电化学阻抗谱(EIS)以及电化学测试表明,掺杂Ti4+的样品具有最好的电化学性能。     

金属离子掺杂对LiFePO_4结构和性能的影响

通过高温固相法,以金属氧化物(TiO2,V2O5,Nb2O5)作前驱体,合成了不同金属离子掺杂的LiFePO4/C复合材料。对以LiFePO4/C为正极的电池进行(XRD)、循环伏安和恒流充放电测试。结果表明,LiNb0.05Fe0.95PO4/C的电化学性能最好,0.05 C倍率下首次放电比容量达到154 mAh/g,即使在1 C倍率下放电,经过60次循环依然能保持在117 mAh/g左右。Fe位掺杂的效果与掺杂离子的半径、价态有密切关系,半径与Fe离子接近、价态高的离子对提高LiFePO4的电化学性能有利。     

镍离子掺杂对LiFePO_4/C电化学性能的影响

采用二步固相反应法合成了橄榄石型Li Fe0.98Ni0.02PO4/C复合正极材料。通过X射线衍射光谱法(XRD)、扫描电子显微镜法(SEM)、恒流充放电、循环伏安等手段表征了材料的物相结构及电化学性能。结果表明:Ni2+掺杂并未改变Li Fe PO4的晶体结构,但材料的颗粒尺寸减小(粒径约为200 nm),颗粒形貌近似球形;Li Fe0.98Ni0.02PO4/C材料具有良好的电化学性能,0.2 C下首次放电比容量可达143.7 m Ah/g,10 C下,放电比容量为106.9 m Ah/g。循环伏安测试表明Ni2+的掺杂提高了Li+在材料中脱嵌过程的可逆性。