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.     

石墨烯缺陷及其对电子结构和储锂性能的影响

锂离子电池因其优异的电化学性能和力学性能受到人们的广泛关注。虽然这些电池已经被广泛使用和商业化,但研究人员仍在对其电极材料和技术进行广泛的研究,以提高其安全性、寿命、比容量、能量密度以及降低成本等。石墨烯由于其开放的层结构、特殊的电子结构和优异的导电性而广泛应用于锂离子电池的负极材料。本文从石墨烯的微观结构出发,介绍石墨烯中的缺陷对石墨烯电子结构和储锂性能的影响以及相关研究的最新进展,阐明石墨烯微结构和电子结构与作为锂离子电池负极材料的电化学性能之间的关系。此外,还对石墨烯负极材料当前存在的问题及未来的研究方向进行总结,为锂离子电池的发展和应用提供指导。     

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.     

锂离子电池正极材料电化学

降低价格提高性能的推动力促使科学工作者不断开发新型锂离子电池正极材料。目前研究和使用的正极材料均具有层状结构或者是隧道式结构作为锂离子扩散和驻留的空间，这不是偶然的现象。本文简述了锂离子正极材料研究现状，在此基础上总结了正极改性和探索新型正极材料的原则。具有层状或隧道式微观结构是选择锂离子电池候选正极材料的必要前提条件。     

5V锂离子电池尖晶石正极材料LiM0.5Mn1.5O4的研究评述

评述了锂离子电池锰酸锂正极材料的重要性，介绍了3d．过渡金属离子（Cr^3＋，Ni^2＋，Cu^2＋，Fe^3＋）掺杂在锰酸锂正极材料中的应用。研究了3d-过渡金属离子掺杂对锰酸锂正极材料结构和电化学性能的影响，并提出了其影响锂离子电池充放电和循环性能的机制。展望了3d-过渡金属离子掺杂在锂离子电池锰酸锂正极材料中的发展前景，并指出LiM0.5Mn1.5O4是非常有应用前景的5V锂离子电池正极材料。     

锂离子电池正极材料Li3V2(PO4)3的研究进展

Li3V2(PO4)3具有较高的能量密度、更好的电化学性能和热力学稳定性而成为潜在的、最有前途的锂离子电池正极材料。本文对Li3V2(PO4)3研究现状进行了全面介绍,综述了其电化学性能、微观结构、制备方法、改性研究以及其他研究,提出了目前研究中存在的问题,并就Li3V2(PO4)3作为锂离子电池正极材料的研究前景进行了展望。     

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。     

多孔LiFePO4正极材料的研究进展

锂离子电池是高效、清洁的储能装置,在便携式电子产品、储能设施和电动汽车等领域具有广泛的应用前景,对于缓解能源危机和环境污染具有重要意义。橄榄石型LiFePO_4是最有前途的锂离子电池正极材料之一。然而,相对低的本征电子电导率与锂离子扩散速率限制了LiFePO_4倍率性能的发挥,阻碍其在动力锂离子电池领域的大规模商业化应用。纳米化是一种能有效改善LiFePO_4倍率性能的方法,但纳米粒子存在表面能高,易团聚结块,性能衰减较快等问题。近些年的研究表明,三维多孔结构的LiFePO_4兼具纳米与微米级活性材料的优点,是LiFePO_4正极材料的研究热点和重要的发展方向。本文从合成方法、形貌结构、电化学性能以及结构—性能关系等方面系统总结多孔LiFePO_4材料的研究进展,并展望其发展前景。     

Li 含量对球形富锂正极材料结构和电化学性能的影响

富锂正极材料已经成为高能量密度锂离子电池最具有前景的正极材料之一。然而,富锂正极材料电化学性能对其本体和表面的局域结构很敏感,而这些结构跟材料的合成过程密切相关。在目前的工作中,从合成的角度提出了新的思路,Li含量x将影响着富锂Li1.2x Mn0.54 Ni0.13 Co0.13 O2材料的结构特性和电化学性能。基于电化学,XRD,Raman, XPS技术的分析结果,改变Li含量将在材料的本体和表面产生尖晶石相和Li2 CO3物种,会造成所合成的材料局部组分发生变化,进而影响其电压容量曲线。实验结果表明,在正极材料合成的过程中,相比于其他含量,Li含量过量5%(摩尔分数)所合成的样品表现出更好的电化学性能,放电容量高达270 mAh/g。     

三价铁合成LiFePO_4/C正极材料及其性能研究

橄榄石型LiFePO_4正极材料具有对环境友善、资源丰富、价格便宜和安全性能好等优点,被认为是非常具有发展前景的锂离子电池正极材料,然而由于自身晶体结构的本征特性,LiFePO_4的电导率低,高倍率充放电性能较差是限制其应用的最大障碍,通过碳包覆或金属离子掺杂等改性方法提高这种材料的电子导电率成为锂离子电池材料领域的研究热点.以提高电化学性能和更好的实现产业化为主要目的,对LiFePO_4材料的碳包覆和合成条件等进行了研究.以氧化铁为原料,采用碳热还原法合成锂离子电池正极材料LiFePO_4/C,利用扫描电镜和电化学性能测试方法对磷酸铁锂材料的表面形貌以及电性能进行分析研究,讨论了不同的煅烧温度、煅烧时间和掺碳量对材料电性能的影响.实验结果表明最佳合成工艺为:碳的包覆量为6%(质量分数),合成温度为720 ℃,保温时间为12 h,合成过程在惰性气氛下完成,合成的LiFePO_4/C复合正极材料在2.0～4.3 V,0.2 C倍率下的放电比容量可达160.56 mAh/g,0.5 C放电比容量可稳定在143 mAh/g左右,循环性能较好.     

Li含量对球形富锂正极材料结构和电化学性能的影响（英文）

富锂正极材料已经成为高能量密度锂离子电池最具有前景的正极材料之一。然而,富锂正极材料电化学性能对其本体和表面的局域结构很敏感,而这些结构跟材料的合成过程密切相关。在目前的工作中,从合成的角度提出了新的思路,Li含量x将影响着富锂Li1.2x Mn0.54Ni0.13Co0.13O2材料的结构特性和电化学性能。基于电化学,XRD,Raman,XPS技术的分析结果,改变Li含量将在材料的本体和表面产生尖晶石相和Li2CO3物种,会造成所合成的材料局部组分发生变化,进而影响其电压容量曲线。实验结果表明,在正极材料合成的过程中,相比于其他含量,Li含量过量5%(摩尔分数)所合成的样品表现出更好的电化学性能,放电容量高达270 m Ah/g。     

氮掺杂纳米碳改性LiFePO4正极材料的研究进展

锂离子电池是一种高效、清洁的储能装置,在便携式电子产品、储能设施和电动汽车等领域具有广泛的应用前景,对于缓解能源危机、环境污染和优化能源结构等方面具有重要意义。橄榄石型LiFePO_4是最有前途的锂离子电池正极材料之一,但较低的本征电子电导率与锂离子扩散速率限制了其高倍率性能的发挥及在锂离子动力电池中的广泛应用。纳米碳材料,尤其氮掺杂的无定形纳米碳、碳纳米管以及石墨烯等具有电子电导率高,比表面积大,亲和力强以及热、化学稳定性好等特点,在改善LiFePO_4材料性能方面显示出独特的优势。本文从掺杂方法、形貌结构、电化学性能等方面总结氮掺杂纳米碳改性LiFePO_4正极材料的研究进展,并展望其发展前景。     

LiFePO_4正极材料存在的问题及改进方法

具有橄榄石结构的LiFePO4作为锂离子动力电池的正极材料,具有成本低、无毒、原材料来源丰富和良好的高温电化学能力而成为当前研究的热点之一,但自身也存在缺陷。本文综述锂离子电池正极材料LiFePO4的发展情况,从物质结构和电性能方面指出其存在的问题以及所采取的改进途径。     

磷酸铁锂锂离子电池制备工艺的优化(英文)

采用固相法合成磷酸铁锂锂离子电池正极材料。X射线衍射分析(XRD)显示合成的样品具有橄榄石晶型结构。扫描电镜(SEM)结果显示LiFePO4的大小在0.5～2.5μm,并且形状不规则。通过电化学测试研究了不同物料配比和涂膜厚度对LiFePO4电化学性能的影响。结果显示:当物料配比为85:10:5、涂膜厚度为200μm时,以LiFePO4为正极的电池在0.1C下首次放电比容量为134.8mAh/g。从循环伏安测试(CV)发现,优化后的样品对于Li+的脱出与嵌入具有很好的可逆性,这一性能同样被交流阻抗分析(AC)所证实。     

锂离子电池正极材料的组合化学设计及相变机理

将组合化学应用于功能电极材料开发 ,设计出锂离子电池正极材料三角形分子库。采用空间标码、高温固相平行合成法 ,以锂、钴、锰、镍 4种元素的化合物为原料 ,合成了锂离子二次电池的正极材料。以所测材料的充放电性能为筛选指标 ,成功地确定了电化学性能优良、组成构型一定的正极材料。实验中发现正极材料中因钴、镍、锰的配比不同而产生的相变现象 ,最后还讨论了材料的相变机理     

煅烧温度对溶胶-凝胶法制备的Li_2FeSiO_4/C正极材料性能的影响

采用溶胶-凝胶法合成锂离子电池正极材料Li_2FeSiO_4/C,研究煅烧温度对材料结构和电化学性能的影响。通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、电化学阻抗测试(EIS)和充放电测试等方法对不同煅烧温度下合成的Li_2FeSiO_4/C材料的结构、表观形貌及电化学性能进行表征。结果表明:在650℃下合成的Li_2FeSiO_4/C具有良好的电化学性能,0.1C倍率下的首次放电比容量达到159.1(m A·h)/g,50次循环后容量保持率高达92.1%。     

锂离子电池锡基负极材料研究进展

锡基负极材料容量高,安全性好,是目前动力锂离子电池用新型负极材料研究的热点。本文综述了近年来国内外在锂离子电池锡基各类负极材料方面的研究进展。重点介绍了它们的电极反应机理,材料合成方法及电化学性能,分析阐述了它们各自存在的优势和不足,总结了现有材料的改性手段。提出制备炭包覆锡基纳米颗粒的复合材料或者核壳、多孔等特殊结构的纳米级锡基材料,并在负极极片中预先引入金属锂,将是解决问题的最佳手段。指出锡基材料作为锂离子电池负极材料具有良好的商业化发展前景。     

锂离子电池正极材料LiMnO_2的表面修饰及电化学性能

运用热处理技术分别制备B2O3、CuO和FePO4包覆的LiMnO2锂离子电池正极材料。采用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)对材料的晶体结构和表观形貌进行分析,通过恒电流充放电以及电化学阻抗技术(EIS)分析其电化学性能。结果表明:包覆后材料的电化学阻抗与Warburge阻抗值有所增大,但包覆能有效抑制正极材料LiMnO2在电化学过程中锰的溶解,改善和提高材料的充放电循环性能和结构的稳定性。     

锂离子电池预锂化技术研究进展

近年来，随着锂离子电池应用日益广泛，迫切需要开发高能量密度的锂离子电池来满足日益苛刻的动力、储能电池的性能要求。采用预锂化技术对锂离子电池电极材料进行处理，可以提升锂离子电池的首次库伦效率，减小首次充放电过程中的锂不可逆损失，对高容量的硅等材料的工业应用至关重要。本文综述了近些年来锂离子电池预锂化技术的研究进展，主要阐述了化学补锂法、电化学补锂法、添加剂补锂、过锂化正极、正极添加剂等几种常见的补锂技术研究，并对未来预锂化技术发展进行了展望。     

锂离子电池纳米钒基正极材料的研究进展

锂离子电池因为其较高的能量密度、优良的循环性能及较强的荷电保持能力被广泛应用于便捷式电子器件中。同时作为混合动力汽车(HV)和电动汽车(EV)潜在的电源设备也被广泛地研究,但是,目前其电化学性能还不能完全满足高能量密度、大功率的要求。主要是因为商品化和即将进入开发性研究的正极材料大多是嵌锂过渡金属氧化物,这些正极材料存在致命的本征制约——较低的比容量。钒基正极材料,如V2O5、LiV3O8和Li3V2(PO4)3等,由于可以嵌入多个Li+离子,从而具有较高的理论比容量,但受材料微结构的影响,这类材料的实际比容量远低于理论值。材料微结构纳米化,可以形成独特形貌,获得高比表面积,缩短Li+离子的扩散距离,使这类材料的实际比容量接近理论值,从而有可能在能量的高效率储存中扮演十分重要的角色。本文作者重点综述钒基正极材料的主要晶体结构特点和相关纳米材料合成方法、结构表征及其对应电化学性能的研究进展。