橄榄石型结构LiFePO4锂电池正极材料实用化的障碍和途径

橄榄石型结构LiFePO4因其结构特征和潜在的低成本而有望成为下一代锂离子电池正极材料.但是要使LiFePO4商业化必须开发出适于规模化生产高性能LiFePO4正极材料的工艺.本文在综合分析LiFePO4制备方法、导电性改善及填充密度提高途径的基础上,认为可借鉴Ni-MH电池正极材料球形Ni(OH)2制备技术发展经验,从理论上深入研究LiFePO4的形成过程,通过控制橄榄石型结构LiFePO4材料的结晶度、晶粒大小及形貌、元素分布、界面结构来满足高容量、大比功率及长循环寿命的要求.     

环境友好型锂离子电池正极材料 LiFePO4的制备方法

橄榄石型磷酸铁锂( LiFePO4)由于价格低廉、热稳定性好、比容量高、循环寿命长、环境友好等优点被公认为最具发展潜力的锂离子电池正极材料.介绍了锂离子电池正极材料LiFePO4的晶体结构和工作原理,概述了LiFePO4的制备方法.最后,分析了国内外LiFePO4的生产现状,指出了正极材料LiFePO4在发展过程中存在的问题,并展望了其应用前景.     

锂离子电池正极材料LiFePO4的研究进展

磷酸铁锂用作锂离子电池正极材料是当前研究热点之一,由于其性能、价格、安全和环境优势,其应用前景十分看好.首先对晶体结构进行了描述,并综述了近年来各种制备LiFePO4的方法,包括高温固相合成,机械化学法等"固相方法"以及溶胶-凝胶法等"软化学合成法",对各种方法的优缺点进行了分析对比.并且对LiFePO4的改性研究进行了简单的探讨.     

锂离子电池正极材料LiFePO4的制备研究

作为新一代锂离子电池正极材料的磷酸铁锂(LiFePO4)具有众多优点,因而被认为是一种很有开发前途的正极材料,目前已报道的LiFePO4制备方法多种多样.综述了LiFePO4材料在制备方面的研究进展,比较了不同合成方法对材料性能的影响.     

锂离子电池正极材料LiFePO4的研究现状及展望

综述了橄榄石LiFePO4的晶体结构,重点讨论了近年来各种合成LiFePO4的制备方法以及改性研究,并对其发展方向作出了展望.     

正极材料LiFePO4充放电原理及改性研究

综述了正极材料LiFePO4的充放电原理,针对其堆积密度低和电导率差的问题,分别从包覆、掺杂、磷铁相导电网络和微观结构与形态4种改性途径出发,通过详细地分析和比较,得出以制备具有纳米孔的微米级粒子为最终目标的合成路线.最后,简要分析和展望了LiFePO4的产业化现状及合成路径.     

改进固相法制备LiFePO4/C正极材料及其性能

采用改进的固相反应法制备了掺碳的磷酸铁锂正极材料,并用XRD,SEM,元素分析,红外光谱及激光粒度分布仪等对样品进行了测试分析.结果表明,样品具有单一的橄榄石结构和较好的放电平台(约3.4V),粒度较小粒径分布均匀,0.1C首次放电比容量为137.8mAh/g,循环20次后容量保持率为92.6%,以1C倍率首次放电比容量为129.6mAh/g,循环20次后容量下降10.8%.     

两种碳源对橄榄石型正极材料LiFePO4性能的影响

采用固相反应法在惰性气体气氛下合成了橄榄石型LiFePO4及LiFePO4/C复合正极材料,采用XRD,SEM以及电化学测试等手段对材料进行了结构表征和性能测试.考察了蔗糖、石墨两种碳源对材料性能的影响.XRD结果表明,两种碳源的添加对LiFePO4的晶体结构没有明显的影响;SEM表明,掺杂后,样品的粒径变小;充放电测试表明,和未掺杂的LiFePO4相比掺杂石墨和掺杂蔗糖的LiFePO4具有更好的电化学性能,放电比容量分别为:138.85mAh·g-1和126.2mAh·g-1,高于纯的LiFePO4正极材料的容量90mAh·g-1.经100次循环后,掺杂蔗糖、掺杂石墨及未掺杂的LiFePO4样品的容量衰减率分别为0.02%,1.2%和47%.     

锂离子电池正极材料磷酸铁锂的研究现状

LiFePO4正极材料具有原料来源广泛、比容量高、工作电压适中、循环性能好和电化学性能稳定等优点,被认为是下一代锂离子电池首选正极材料.介绍了LiFePO4的橄榄石型晶体结构及主要合成工艺,讨论了针对其缺点的改性研究,并对LiFePO4未来发展方向作了展望.     

锂离子电池正极材料LiFePO4的改性研究

新一代锂离子电池正极材料LiFePO4因其比容量大、价格低廉、结构稳定等优点受到广泛研究.基于密度泛函理论,采用平面波赝势方法计算了正极材料LiFePO4的电子结构,分析了其能带结构、电子态密度等相关性质;从理论上分别探讨了LiFePO4作为锂离子电池正极材料的充放电机理及其存在的问题,并对各种改进方法进行了综述.     

不同粒径球形LiFePO4的制备及其性能研究

利用控制结晶法制备了粒径约为1、5、10μm球形FePO4,以此为前驱体通过碳热还原法合成不同粒径的球形LiFePO4正极材料.采用XRD、SEM以及恒流充放电测试等手段对材料的结构、形貌和电化学性能进行表征,并比较了不同粒径产物的振实密度.合成的材料较好地保持了球形形貌,大粒径的样品振实密度高达2.03 g/cm3,...     

共沉淀-焙烧法制备LiFePO4

采用共沉淀法合成了无定形磷酸亚铁与磷酸锂的混合前驱体,这种前驱体在700℃下于还原性气氛中保温5.5h制得橄榄石型磷酸铁锂.采用XRD、FTIR、SEM和TG/DSC等手段对前驱体和焙烧产物的成分、结构、形貌及其热分解过程进行了研究.由不同热处理温度及反应时间下的LiFePO4转化率算得磷酸锂与磷酸亚铁在400～700℃下生成磷酸铁锂的反应速率常数和表观反应活化能(26.9kJ/mol).结果表明,Fe3(PO4)2与Li3PO4反应生成LiFePO4的过程主要由Li 、Fe2 在固相介质中的扩散速率所控制.因此,Fe3(PO4)2和Li3PO4的均匀混合有利于降低LiFePO4的焙烧温度和缩短反应时间.     

锂离子电池硅基负极材料研究进展

由于硅负极不能在商业上大规模应用,研究者采用多种改性制备方法,提高硅基负极材料初始放电容量和循环性能。综述了近年来改善硅基负极材料性能的几种制备方法,指出了硅基材料作为锂离子电池负极材料的研究前景。     

LiFePO_4/graphene锂离子电池复合正极材料的制备与性能

通过溶胶-凝胶烧结法制备了LiFePO4/graphene锂离子电池复合正极材料。采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、循环伏安(CV)以及各种电化学检测技术对合成材料的结构、形貌进行了表征。LiFePO4/graphene复合材料的表面上和其中的LiFePO4微小颗粒之间都有石墨烯,说明石墨烯与LiFePO4已很好地融合在一起,形成了具有三维空间结构的立体导电网络,大大地提高了复合材料的电子导电性能及减少了电荷转移电阻,从而充分发挥了活性材料的全部潜力。电化学测量表明LiFePO4/graphene的电化学性能比LiFePO4/C更好。LiFePO4/graphene具有较高的比容量和优良的大倍率性能,在0.1和5C电流充放时,LiFePO4/graphene的比容量分别为163.81和101.57 mAh/g,而LiFePO4/C仅为146.05和54.67mAh/g。LiFePO4/graphene也具有优良循环性能,0.5C循环100次,容量保持率为98.48%。     

正极材料磷酸铁锂的改性研究进展

介绍了锂离子电池正极材料磷酸铁锂的改性方法,综述了近年来锂离子电池正极材料磷酸铁锂的研究进展.重点叙述了金属粒子掺杂改性及碳包覆改性方面的研究成果.在综述各改性方式方面进展的基础上,指出了现阶段研究上对改性方式的理论体系建立方面所存在的问题,并结合作者研究小组的研究,对磷酸铁锂材料的未来研究方向进行了展望.     

两步掺杂合成法制备LiFePO4-C复合材料及其性能

通过两步掺杂碳采用高温固相反应法合成了锂离子电池正极LiFePO4-C复合材料.利用SEM、XRD、TG/DTA等方法对该正极材料的晶体结构、表面形貌、粒径大小和热反应进行了分析研究.实验结果表明,LiFePO4-C具有单一的橄榄石结构,前驱体掺杂14%(质量分数)、预分解后掺杂6%(质量分数)葡萄糖合成的材料具有良好的充放电性能和循环稳定性能.在0.1C倍率下进行充放电测试,首次放电比容量可达158.5mA·h/g,具有良好的电化学性能.     

锂离子电池正极材料LiFe_(1-2x)Mn_xMg_xPO_4/C的电化学性能研究

通过高温固相合成法以MnCO3为锰源、(MgCO3)4·Mg(OH)·5H2O为镁源,葡萄糖为碳源,在氩气气氛下合成二元掺杂Mn、Mg的LiFe0.8Mn0.1Mg0.1PO4/C和LiFePO4/C正极材料,采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、红外光谱仪(FT-IR)进行结构表征,通过恒电流充放电实验研究了LiFe0.8Mn0.1Mg0.1PO4/C和LiFePO4/C电化学性能。结果表明,二元掺杂Mn、Mg的LiFe0.8Mn0.1Mg0.1PO4/C呈现橄榄石结构,无杂质产生。与未掺杂的LiFePO4/C相比,掺杂后LiFe0.8Mn0.1Mg0.1PO4/C提高了电导率,0.1C倍率下放电可逆容量为131mAh/g,表现出良好的电化学性能。     

锂离子电池正极材料LiNi0.5Mn1.5O4的固相法制备及性能研究

以Ni(CH3COO)2·4H2O和Mn(CH3COO)2·4H2O为原料,分别在400、500℃分解3、7h得到镍锰复合氧化物前驱体,再与锂源Li2CO3混匀,在800℃煅烧12h,600℃退火24h得到LiNi0.5Mn1.5O4正极材料。XRD、SEM、EIS和恒流充放电测试结果表明,在400℃、7h制备的前驱体与Li2CO3合成的LiNi0.5Mn1.5O4性能最佳。室温下以0.1C倍率充放电,首次放电比容量达到141.5mAh/g,循环30次后容量保持率为98.55%;以1C倍率充放电,首次放电比容量为120.34mAh/g,循环30次后放电比容量为112.09mAh/g。     

纳米磷酸铁锂的研究进展

锂离子电池磷酸铁锂(LiFePO4)正极材料具有比能量大、工作电压高、循环寿命长、无记忆效应、对环境友好等突出优点,但LiFePO4本身低的电子电导率和锂离子扩散系数阻碍了其在生产生活中的大规模应用,而制备纳米LiFePO4作为电极材料并进行改性可以改善其电化学性能。本文主要综述了国内外合成纳米LiFePO4的不同方法及其电化学性能,并介绍了当前LiFePO4发展所遇到的问题,指出了锂离子电池今后发展的主要方向。