LiFePO4固相碳热合成法研究

以碳热还原法为原理，采用Fe2O3、Li2CO3、NH3H2PO4和碳黑为原料，以一定计量比和顺序混合，经过球磨、干燥、造粒、预烧、烧成等几道工序，制备出黑色的LiFePO4粉末。利用化学分析、XRD、SEM等手段研究了工艺流程对合成产物晶体结构、表面形貌的影响。利用合成材料组装电池，通过充放电试验测试电化学性能。结果表明，以0．1C速率充放电，首次充放电容量在150mAh／g。从长远看来，这种低成本，工艺简单，绿色无污染的合成方法很具有工业实用化生产价值。     

硼热/碳热还原TiO_2合成高纯TiB_2粉末

用B4C在H2气氛中硼热/碳热直接还原TiO2合成TiB2工艺进行初步探讨鸦研究了原料的配比及工艺条件对合成的粉末纯度、粒度及其分布、相结构和形貌的影响。结果表明,原料配比和合成温度是影响粉末质量的关键因素。通过选择适当的原料配比和合成温度,可制得结晶完整,粒度细,纯度高的TiB2粉末,而且其生产效率高,工艺稳定可靠。     

用β-环糊精制备LiFePO4/C锂离子电池正极材料

采用高温固相法制备了β-环糊精为碳源前驱体、具有橄榄石结构的LiFePO4/C复合正极材料.与采用相同工艺制备的LiFePO4和以碳黑作为碳源制备的LiFePO4/C产物比较,该复合材料粉体粒度小,电化学性能优良,体现在:占体积分数为26.88%的产物粒度小于1 μm;0.1C放电比容量可达到147 mA·h·g-1,相对纯净LiFePO4提高66 mA·h·g-1.此外,初步分析了β-环糊精在制备过程中细化颗粒的机理.     

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.     

树枝状碳芯结构LiFePO_4/C复合材料的制备及电化学性能

采用环氧树脂为碳源制备树枝状碳芯结构LiFePO4/C复合材料。利用X射线衍射、透射电镜和X射线光电子能谱对复合材料进行分析,采用恒电流充放电和电化学阻抗方法研究试样的倍率性能、循环性能和电化学阻抗。结果表明:树枝状LiFePO4/C复合材料的树干是碳芯结构,由无定形碳芯和包覆在碳芯上的纳米LiFePO4颗粒组成;树枝状碳芯结构LiFePO4/C复合材料在15 mA/g的电流密度下,首次放电容量达到167.4 mA.h/g;当电流密度增大到900 mA/g时,放电容量高达120.8 mA.h/g,经过50次循环后,容量保持率高达99.5%。     

氧化-沉淀法合成高振实密度球形LiFePO4/C正极材料

采用氧化-沉淀法,以FeSO4.7H2O、H3PO4和H2O2为原料通过合成球形前驱体FePO4.2H2O来制备高密度球形LiFePO4/C复合材料。结果表明:当溶质浓度为0.1 mol/L,搅拌速度为500 r/min,陈化时间为36 h时,可合成振实密度高、球形度好的球状前驱体FePO4.2H2O;采用超声波浸渍液法将制备的FePO4与LiOH.H2O、蔗糖混合,通过碳热还原法合成球形LiFePO4/C。该球形LiFePO4/C正极材料的振实密度为1.68 g/cm3,在0.05 C、0.1 C和0.5 C倍率下的首次放电比容量分别为138.9、128.7和113.2 mA.h/g,经20次循环后,容量的保持率分别为99%,98.7%和98.6%。     

固相法合成LiFePO4/C正极材料的电化学性能

以廉价原材料FeSO4·7H2O为铁源,以蔗糖为碳源,采用固相法合成了锂离子电池正极材料--LiFePO4/C复合材料.用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和电化学测试技术对不同铁源合成的LiFePO4/C复合材料的结构、形貌和电化学性能进行研究.结果表明:合成的样品具有均一的橄榄石型结构,以FeSO4·7H2O为铁源合成的LiFePO4/C复合材料的循环性能和高倍率放电性能均优于以FeC2O4·2H2O为铁源合成的LiFePO4/C复合材料的;由FeSO4·7H2O合成的LiFePO4/C复合材料的5C倍率放电比容量为105.9 mA-h/g,经循环30次后,容量仍高达105.2 mA-h/g.     

碳热还原法制备碳氮化钛粉末

本文在热力学分析的基础上,采用纳米碳黑和TiO2为原料,在石墨碳管炉中用碳热还原氮化法制备出了纳米晶碳氮化钛粉末。通过热重分析、X射线衍射分析、化学成分分析、扫描电镜形貌分析等手段研究了不同工艺参数对Ti(C,N)粉末制备过程的影响。结果表明,随着反应温度的升高,产物Ti(C1-x,Nx)粉末的x值随之减小,随着保温时间的增大,x值随之增大;配碳量的增大有利于得到低x值的Ti(C1-x,Nx)粉末,但同时也出现了游离碳的增多;配碳量为28%(质量分数,下同)的混合物在加热到1700℃,保温3h条件下,得到了游离碳含量<0.2%、氧含量<0.5%、总碳为12.65%,平均粒径约为0.5μm,晶粒大小为52.6nm的Ti(C,N)粉末。     

碳热还原法合成纯相氮氧化铝粉体的研究

采用碳热还原法，利用纳米原料反应体系，并采用XRD研究合成工艺参数（碳粉的质量比、升温速率、保温时间等）对纯相氮氧化铝粉体制备的影响，在碳粉质量配比为5．6％，合成温度1800℃，保温2h时得出了纯相氮氧化铝粉体的最佳工艺条件，并利用TEM对合成纯相粉体的微观形貌进行观察。可以看出纳米原料反应体系具有制备粉体纯度高、保温时间短、反应温度低等特点。     

分步碳包覆合成高密度LiFePO4/C复合材料

采用分步碳包覆法合成LiFePO4/C复合材料。首先,将原料Fe2O3、NH4H2PO4和葡萄糖经过固相反应合成Fe2P2O7/C复合材料,再将Fe2P2O7/C与前驱体Li2CO3、葡萄糖混合,通过二次碳包覆工艺合成LiFePO4/C复合材料,并考察合成温度对LiFePO4/C复合材料电化学性能的影响。采用X射线衍射、扫描电镜、差热-热重分析、电化学阻抗谱(EIS)和充放电测试对材料的性能进行表征。结果表明:以制取的Fe2P2O7/C为前驱体合成的LiFePO4/C复合材料具有较好的物理和电化学性能,材料的振实密度达1.26 g/m3,0.1C放电容量为158.3 mA.h/g,1C初次放电比容量达到140 mA.h/g。     

均匀沉淀法制备LiFePO4/C及其电化学性能

以FeSO4·7H2O、H3PO4、H2O2和尿素为原料,采用均匀沉淀法制备LiFePO4的前驱体FePO4·xH2O,研究表面活性剂PEG对前驱体FePO4·xH2O形貌的影响。并将获得的FePO4·xH2O与Li2CO3及葡萄糖混合后合成LiFePO4/C。利用XRD、SEM、循环伏安测试、电化学性能测试、交流阻抗测试等手段对LiFePO4/C进行表征。结果表明:当不添加表面活性剂PEG时,FePO4·xH2O颗粒呈球形,但团聚现象严重;添加PEG后,颗粒较分散,形貌为多面体,合成的LiFePO4/C在0.1C时的首次放电比容量为151.0 mA·h/g,倍率性能好,振实密度达1.44 g/cm3。     

C/LiFePO4动力蓄电池的热行为

为了明确圆柱形C/LiFePO4动力蓄电池放电过程中的温度特性及其产热机理,利用自动充放电仪对其在不同倍率放电过程中表面温度的变化进行研究,并对该电池在放电过程中的产热率进行计算。结果表明:相同放电时间的表面温度增加与放电电流呈抛物线关系,放电结束时表面温度增加则与放电电流呈线性关系;电池内部的热效应主要为不可逆阻抗热和电池反应的可逆热效应,0.3C、1C、2C和3C放电时,不可逆阻抗热的平均产热率分别是总平均产热率的85.0%、98.0%、99.4%和99.6%,电池反应的可逆热效应所占比例很小;小电流放电时,电池表面温度的下降与电池反应的可逆热效应有关。     

碳热还原结合熔盐法制备碳化钛粉末与表征

以NaCl为熔盐介质,采用锐钛矿型钛白粉和炭黑为原料,探索一种碳热还原结合熔盐法合成高纯碳化钛(TiC)的方法。借助XRD研究了反应温度和原料配比对合成碳化钛的影响,采用SEM、TEM、EDS、粒度分析仪、热力学分析等检测分析手段对合成产物的特性和过程进行分析。结果表明:相比传统的碳热还原合成碳化钛的方法,NaCl熔盐介质的引入可以有效地降低碳化钛的合成温度(从1700℃到1550℃)以及合成高纯碳化钛的时间(从10 h到3 h)。结合研究成果,提出了熔盐介质中溶解-沉淀的合成机理。     

三价铁源对碳热还原法制备LiFePO4/C结构和性能的影响

以有机(柠檬酸铁)和无机(Fe2O3或Fe3O4)三价铁混合物为铁源,以有机铁源中的有机酸根为碳源和还原剂,通过固相-碳热还原法制备LiFePO4/C正极材料,考察无机三价铁源对正极材料结构和性能的影响.采用XRD、SEM和恒流充放电测试等方法对正极材料的结构、表观形貌及电化学性能进行研究.结果表明:以Fe2O3为无机三价铁源合成的LiFePO4/C材料的晶相单一、晶粒尺寸较小、电化学性能较好,以0.1C放电时,其第三次放电比容量达136 mA-h/g,循环20周后基本无衰减;而由Fe3O4为铁源制得的材料中含有其它杂质相,晶粒尺寸较大,电化学性能较差,以0.1C放电倍率放电时,其第三次放电比容量仅为118 mA-h/g,循环20周后衰减近17%.     

合成温度对LiFePO_4/C复合材料电化学性能的影响

以FePO4为铁源、Li2CO3为锂源、聚丙烯为还原剂和碳源,采用一步固相法合成原位碳包覆磷酸亚铁锂(LiFePO4/C)复合材料,研究合成温度对材料LiFePO4/C复合材料电化学性能的影响。采用X射线衍射、扫描电镜和拉曼光谱技术对合成产物的晶体结构、表面形貌和碳结构进行表征,通过电化学阻抗谱(EIS)和充放电测试对材料的电化学性能进行测试和分析。结果表明:在600～750℃温度范围内都可合成纯LiFePO4/C复合材料,随着合成温度的升高,材料颗粒尺寸和石墨化程度都将增大;600℃保温8h合成的材料颗粒尺寸为100～500nm,其1C放电比容量达到144.2mA·h/g,5C放电比容量达到119mA·h/g。     

微纳米LiFePO4正极材料的研究进展

纳米LiFePO4正极材料由于具有颗粒小、比表面积大的优势,是改善其动力学性能的有效手段,但由于较差的加工性能使其发展受限。通过纳微组装制备一次粒子为纳米颗粒,二次粒子为微米颗粒的微纳米LiFePO4正极材料可以改善纳米材料的加工性能。本文综述了近期微纳米LiFePO4正极材料的研究方向,主要介绍了规则形貌的微纳米LiFePO4正极材料的研究进展。     

TiB_w/TC4钛合金与C/C复合材料钎焊接头的界面组织结构

采用活性钎料TiZrNiCu对TiBw/TC4钛合金和C/C复合材料进行了钎焊连接,借助SEM,EDS,XRD等分析手段研究了钎焊工艺参数对接头界面组织结构的影响.结果表明,采用TiZrNiCu钎料可以实现对两种材料的连接,接头典型的界面结构为：C/C复合材料/TiC＋（Ti,Zr）2（Cu,Ni）/Ti（s,s）＋（...     

Preparation and electrochemical properties of LiFePO4/C composite with network structure for lithium ion batteries

The bare LiFePO4 and LiFePO4/C composites with network structure were prepared by solid-state reaction. The crystalline structures, morphologies and specific surface areas of the materials were investigated by X-ray diffractometry（XRD）, scanning electron microscopy（SEM） and multi-point brunauer emmett and teller（BET） method. The results show that the LiFePO4/C composite with the best network structure is obtained by adding 10% phenolic resin carbon. Its electronic conductivity increases to 2.86 × 10^-2 S/cm. It possesses the highest specific surface area of 115.65 m^2/g, which exhibits the highest discharge specific capacity of 164.33 mA.h/g at C/IO rate and 149.12 mA.h/g at 1 C rate. The discharge capacity is completely recovered when C/10 rate is applied again.     

镍镁掺杂LiFePO4的电子结构

采用基于密度泛函理论的第一性原理研究锂离子电池正极材料LiFePO4掺杂Ni和Mg的电子结构。结果表明:Ni氧化物的电子结构和能量性质受d轨道中电子影响,用于掺杂改性时,结构稳定,带隙降低使电子电导率增加,充放电速率提高;Mg掺杂改性时,当掺杂在Li位时,带隙和总能均降低,同时Li离子的扩散运动也提高,有利于改性,而在Fe位掺杂时,费米面附近Fe-d轨道中电子影响能带,使带隙增加,不利于电子电导,键的布居分析也表明Li—O共价性增强,不利于离子扩散,即不利于改性。因此,通过掺杂可对LiFePO4的微观结构产生影响,从而影响其电化学性能,但这种微观结构主要受d轨道中电子运动对费米面附近能带的影响,而与掺杂离子的化合价和半径无关。     

溶胶-凝胶法合成LiMnPO4/C锂离子电池复合材料（英文）

通过溶胶-凝胶法合成LiMnPO4/C锂离子电池复合材料,采用XRD、SEM和电化学性能测试对LiMnPO4/C进行性能表征。XRD研究表明,在500°C下能够合成得到纯的LiMnPO4;SEM研究表明,柠檬酸作为螯合剂和碳源能有效地抑制LiMnPO4/C颗粒的长大。在500°C下烧结10h合成的LiMnPO4/C样品的电化学性能最好,首次放电容量为122.6mA·h/g,以0.05C倍率循环30次后其容量为112.4mA·h/g。