Electrochemical Behavior of La-doped LiFePO4/C Cathode Materials for Lithium Ion Batteries

Alien atom was used to obtain a series of LiFe1-xLaxPO4/C (x=0, 0.002, 0.005, 0.01, 0.015) cathode materials with the aim of investigating the influence of participation of La on the electrochemical behavior of LiFePO4/C. Combination of X-ray diffractometer, scanning electron microscope equipped with energy dispersive spectrometer and high resolution transmission electron microscope was applied. The results show that all the La-doped LiFePO4/C samples are olivine type crystals, La ion is sufficiently introduced into the network, and every element is well homogeneously distributed. There are many pore spaces on the surface of particles. The content of carbon in the prepared cathode materials remains 13.6% calculated by TGA/DTA curves, and the particles are wrapped by a uniformly and continuous carbon layer with the thickness of about 2 nm. Similarly, the content of Fe2P also keeps the same basically in all the cathode materials as a result of the similar ratio (2.35) of peak intensity at 36.5o and 37.1o from XRD. The increasing trend is most pronounced at doped 0.005 which presents the highest initial discharge capacity of 163 mA×h/g, lowest charge transfer resistance of 5.52 W, superior diffuse ability of lithium ion (10-11 cm2/s) and the best capacity retention current rate of about 93% after 50 cycles at 0.1 C.     

固液结合-碳热还原法制备LiFePO4/C材料的研究

介绍用工艺较简单的固液结合-碳热还原法制备橄榄石结构的LiFePO<,4>/C锂离子电池复合正极材料,讨论了不同的烧结温度和烧结时间等条件对材料电化学性能的影响.研究表明,该材料在焙烧温度为700℃,焙烧时间>6 h的条件下进行充放电测试,0.25 C倍率下放电容量为145.8 mAh/g,6 C倍率下放电容量仍有11...     

碳源及加入量对LiFePO_4/C性能的影响

以不同的有机物(蔗糖、柠檬酸、聚乙烯吡咯烷酮K30、聚乙二醇2000、酒石酸)为碳源合成LiFePO4/C复合材料,研究了不同碳源对复合材料晶型结构与电化学性能的影响。结果表明,不同的碳源对LiFePO4材料的晶型结构没有影响,但对电化学性能影响较明显,其中采用蔗糖为碳源制得的复合正极材料电化学性能最好。进一步研究了蔗糖加入量对复合材料的形貌、粒径分布、电导率及电化学性能的影响,发现当蔗糖加入量为铁与碳的物质的量比为1∶1时,样品颗粒细小、分布均匀,电导率明显提高,电化学性能最好,0.1C首次放电比容量为154.53 mA.h/g,0.5C首次放电比容量也高达141.14 mA.h/g,循环10次后,仍保持在137.62 mA.h/g。     

废旧锂离子电池正极材料LiFePO4/C的电化学修复再生

将经过1500次循环的废旧LiFePO4电池正极材料进行回收处理后,与导电碳黑、聚偏氟乙烯(PVDF)黏结剂按质量比80：15：5混合均匀重新制成正极片。以金属锂片为负极与其组装成半电池,通过充放电过程让负极的锂补充到待修复正极材料LixFePO4/C (0相似文献   

锂离子电池正极材料LiFePO4/C的性能研究

为降低磷酸亚铁锂的制备成本,以FePO4、Li2CO3和蔗糖为原料,采用埋炭保护结合碳热还原的方法合成LiFePO4/C电极材料.通过XRD、SEM、电化学性能测试,研究了该工艺下合成材料的性能.试验结果表明:采用埋炭保护结合碳热还原的方法成功合成了LiFePO4/C电极材料;该工艺下合成的材料具有较好的低倍率可逆性,...     

纳米石墨包覆球形LiFePO_4正极材料的制备及其性能研究

采用湿球研磨-喷雾干燥法合成了纳米石墨包覆的球形LiFePO_4材料。该材料呈现了大小较为均匀的球形颗粒,颗粒度较小。性能测试表明该材料具有优异的电化学性能,最佳样品C在0.1 C时的放电比容量为160.9 m A·h·g~(-1),在高倍率5 C下的比容量仍为120.5 m A·h·g~(-1),显示了良好的比容量维持率。该法制备细小而致密的球形颗粒,并通过纳米石墨包覆增强导电性,大大提高了LiFePO_4材料的电化学性能,此方法简便、高效,有工业化应用的前景。     

液相法合成高容量LiFePO4/C复合正极材料

采用液相共沉淀法合成了纯相橄榄石型LiFePO4和LiFePO4/C复合正极材料。利用原子吸收(AAS)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、振实密度测定等方法对其进行表征,并组装成电池研究其电化学性能。结果表明:LiFePO4和LiFePO4/C都具有单一的橄榄石型晶体结构,且前者的振实密度可达1.67 g/cm2,掺碳后制成的LiFePO4/C振实密度有所降低,但充放电平台非常平稳。与纯相LiFePO4相比,LiFePO4/C具有更高的放电比容量和循环性能,室温下以0.2 mA/cm2和0.4 mA/cm2电流密度充放电,首次放电比容量分别达到158.1 mA.h/g、150.0 mA.h/g。充放电循环20次后放电比容量仍分别保持在154.2 mA.h/g,137.2 mA.h/g。     

V掺杂Li2FeSiO4正极材料的制备与电化学性能

采用固相法制备了V掺杂的锂离子正极材料Li2Fe Si(1–x)VxO4(其中x=0,0.05,0.10,0.15)。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜、粒度分析、恒流充放电测试及交流阻抗谱测试等方法研究制备样品的结构、形貌及电化学性能。结果表明:掺杂后样品的衍射主峰与Li2Fe Si O4的XRD谱一致,样品的一次粒径分布在200~500 nm之间,颗粒分散较为均匀,掺杂后样品的粒度分布更为一致。电学性能测试显示:x=0.10时,样品表现出较好的电学性能。在0.1C下放电,Li2Fe Si0.90V0.10O4的首次放电容量为163 m A·h/g,与Li2Fe Si O4相比容量增加了66.2%,循环30次后的容量仍保持在127m A·h/g,具有良好的循环性能。     

锂离子电池正极材料LiFePO4的研究进展

从LiFePO4的结构出发,分析了该材料所特有的优越性能以及存在的缺陷,阐述了物理掺杂和体相掺杂两类改性方法的特点和取得的成效。在此基础上,介绍了高温固相法、共沉淀法等方法合成LiFePO4的最新研究进展,探讨了各种制备方法的优缺点,并简要评述了LiFePO4未来发展的前景以及为使该材料走向实用化应注重的研究方向。     

正极材料纳米Li2FeSiO4/C的溶胶-凝胶法合成及电化学性能

采用溶胶-凝胶法,以抗坏血酸作为碳源并添加表面活性剂聚乙二醇（PEG）合成纳米复合材料Li2FeSiO4/C。研究了PEG对Li2FeSiO4/C结构及电化学性能的影响。结果表明：添加PEG后合成的纳米Li2FeSiO4/C颗粒细小（约50 nm）,表面均匀包覆一层碳。因此,纳米复合粉体Li2FeSiO4/C在充放电过程中具有更小的扩散阻力和更高的电导率,而均匀的碳层能够减少活性物质与电解液之间副反应的发生。室温下以C/16倍率充放电,首次放电比容量为138.2mA h/g,并且在不同倍率下循环40次后仍保持在130.4 mA h/g。     

共沉淀法合成磷酸铁锂掺碳复合正极材料

采用共沉淀法合成了纯相橄榄石型磷酸铁锂(LiFePO4)和磷酸铁锂掺碳(LiFePO4/C)复合正极材料.利用X射线衍射(XRD)、原子吸收(AAS)、扫描电镜(SEM)、红外吸收(FT-IR)、振实密度测定等方法对其进行表征,并组装成电池研究其电化学性能.结果表明:HFePO4和LiFePO4/C具有单一的橄榄石型晶体结构,前者的振实密度可达1.58 g/cm2,LiFePO4/C振实密度有所降低,但充放电平台非常平稳.与纯相LiFePO4相比,LiFePO4/C具有更高的放电比容量和循环性能,室温下以0.05 C和0.1 C倍率电流充放电,首次放电比容量达到158.1,150.0 mA·k/g.充放电循环20次后放电比容量仍保持在154.2,137.2 mA·h/g.     

固相法制备锂离子电池正极材料LiFePO4的研究进展

介绍了目前国内外利用固相法制备锂离子电池正极材料LiFePO4的研究现状.反映了LiFePO4粉体在碳包覆及掺杂离子改性方面的最新研究成果,指出了该材料领域目前存在的问题并展望了其发展趋势.     

以铁泥为原料合成Fe_2O_3并制备LiFePO_4/C

采用溶解还原、沉淀、球磨、灼烧、稀HNO3处理等工艺过程,将铁泥中的Fe以Fe2O3的形式回收。以得到的Fe2O3为原料经过高温固相法合成Li Fe PO4/C作为锂离子电池的正极材料。分别研究了"球磨"和"稀HNO3处理"两个工艺步骤对产品性能的影响。XRD分析结果表明Li Fe PO4/C属橄榄石型晶系纯相。SEM图片显示Li Fe PO4/C颗粒均匀,尺寸分布在100~150 nm之间。通过电池充放电测试表征了Li Fe PO4/C的电化学性能,实验结果表明,由于采用优化的工艺过程制备的Fe2O3中适量保留了铁泥中的Co、Cr和Ni元素,所合成的Li Fe PO4/C表现出较好的循环稳定性和倍率性能。     

Synthesis of sub-micrometer lithium iron phosphate particles for lithium ion battery by using supercritical hydrothermal method简

A supercritical hydrothermal method was employed to prepare sub-micrometer LiFePO4 particles with high purity and crystallinity. The structure and morphology of LiFePO4 particles were characterized by X-ray diffraction and scanning electron microscope. The electrochemical tests were carried out to determine the reversible capacity, rate and cycling performance of the LiFePO4 particles as cathode material for lithium ion battery. Experimental results show that solvent and calcining time have significant effects on purity, size and morphology of LiFePO4 particles. Mixed solvent contained deionized water and ethanol is conducive to synthesize smaller and more uniform particles. The size of LiFePO4 particles as-prepared is about 100-300 nm. The specific discharge capacities of the LiFePO4 particles are 151.3 and 128.0 mA. h. g-1 after first cycle at the rates of 0.1 and 1.0 C, respectively. It retains 95.0% of the initial capacity after 100 cycles at 1.0 C.     

Li2MnSiO4/C复合材料的制备与性能表征

本文分别以柠檬酸(C6H8O7·H2O)和蔗糖(C12 H22 O11)为碳源,采用溶胶凝胶法合成了Li2 MnSiO4/C材料.X射线衍射(XRD)结果显示合成出的Li2 MnSiO4/C材料均属于正交晶系Pmn21空间群.扫描电子显微镜(SEM)结果表明合成出的Li2 MnSiO4/C1(以C6H8O7·H2O为碳源)材料粒径均在500 nm左右,Li2MnSiO4/C2(以C12 H22O11为碳源)材料粒径在1μn左右.充放电测试结果显示,Li2MnSiO4/C2较Li2 MnSiO4/C1有较高的首次不可逆容量;两种电极材料经几周循环后均具有稳定的循环性能,所制得的Li2 MnSiO4/C1较Li2 MnSiO4/C2具有高的循环容量.     

草酸亚铁法水热合成磷酸铁锂的晶化条件研究

以草酸亚铁为原料,通过水热晶化法制备了锂电池正极材料磷酸铁锂（LiFePO4）S1~S6、S8和S10,进一步以葡萄糖为碳源,w(C)=6%时,制得LiFePO4/C复合正极材料S7和S9。采用XRD和FESEM对产物的结构（structure）与织构（texture）进行了表征,对水热晶化条件进行了优化,利用扣式电池充放电方法考察了S7的电化学性能。结果表明：水热晶化的最佳反应时间为10h。最低晶化温度为190℃。当水热晶化温度达到280℃时,无碳产物（S10）中的部分Fe(II)会被氧化为Fe(III),生成FePO4•2H2O杂质相,而添加葡萄糖的产物S9则可以抑制Fe(II)向Fe(III)的转化。以草酸亚铁为铁源、晶化温度为240～260℃、晶化时间10h时,可以通过水热合成工艺制备出颗粒团聚程度轻微的磷酸铁锂正极材料,S7的0.1C放电比容量达到154 mAh/g,经过42个循环测试,其0.1C放电比容量仍可达到149 mAh/g。每制备1t纯相LiFePO4,与硫酸亚铁传统水热法相比,锂源（氢氧化锂）的摩尔量从19016 mol降低到6339 mol。     

锂离子电池正极材料LiFePO4/C的制备及电化学性能研究

磷酸铁锂是一种很有应用前景的锂离子电池正极材料,由于其电导率低限制了它的广泛应用,而碳包覆是提高其电化学性能的方法之一。以食用蔗糖为碳源在不同的温度下制备了LiFePO4/C样品,并采用扫描电镜、 X-射线衍射和电化学性能测试等技术对样品进行了表征,发现样品为橄榄石型结构,同时在700℃制备的样品具有较好的循环性能和比容量。     

溶胶-凝胶法制备稀土金属离子掺杂LiFePO_4/C正极材料及其电化学性能研究

采用溶胶-凝胶法,在溶胶阶段分别掺杂不同量的Gd3+、Ce4+、Sm3+和Tm3+制备了一系列具有橄榄石晶体结构的LiFePO4/C正极材料,通过X-射线衍射、扫描电镜和电池测试对其组成、形貌及电化学性能进行了表征。结果表明:Sm3+和Tm3+的掺杂会使LiFePO4/C的电化学性能变差,而掺杂1%(质量分数,下同)Gd3+或2%Ce4+会使LiFePO4/C的电化学性能提高,其中掺杂1%Gd3+的效果最好,0.1C下LiFePO4/C的首次放电比容量可达135.7mAh·g-1。     

磷酸铁锂正极材料与电解液的相容性研究

在锂离子电池使用过程中磷酸铁锂正极材料会与电解液发生许多副反应,导致铁的溶解,造成正极材料与电解液相容性差。为了研究磷酸铁锂正极材料与电解液的相容性及其对电池搁置性能的影响,先利用电感耦合等离子发射光谱对不同磷酸铁锂正极材料在不同电解液中的溶铁量进行了表征,后又对制备的电池进行了常温及高温搁置性能测试。结果表明：磷酸铁锂正极材料对电解液具有选择性,并且正极材料在电解液中的溶铁量越大,其相容性越差,对锂离子电池性能影响越大。     

真空气相沉积法制备LiFePO4薄膜的研究进展

橄榄石型LiFePO4具有170 mAh/g的理论比容量和约3.5 V的电压、较好的常温和高温稳定性、低廉的价格和优良的环保性能,有望作为大型移动式锂离子电池的正极材料。本文阐述了锂离子正极材料LiFePO4的特性和优势,介绍了其作为正极材料的电池原理及电化学性能,综述了近年来国内外利用真空气相沉积法制备LiFePO4薄膜正极材料的研究进展,并对开发高性能LiFePO4薄膜正极材料提出了研发思路。