水热法合成具有优异倍率性能的纳米LiFePO_4

利用水热法,通过优化反应物的浓度、反应的温度和时间,在碱性体系中成功合成了粒径约为100 nm、具有橄榄石结构、纯相、平板状LiFePO4纳米材料,并采用蔗糖热解处理制得LiFePO4/C复合材料。同时,还研究了材料粒径对其电化学性能的影响。结果表明,反应物LiOH·H2O的浓度为4.5 mol/L时,所合成的LiFePO4粒径为100 nm。随粒径的减小,LiFePO4/C复合材料的电化学性能显著提高。粒径约为100 nm的LiFePO4/C表现出优异的倍率性能;以0.2 C放电,材料的比容量为168.2 mAh/g;以10 C和20 C放电,比容量分别可达114.2和94.7 mAh/g。同时,材料还具有良好的充放电循环稳定性。     

掺杂Mg的LiFePO4电化学性能研究

通过高能球磨制备前驱体,采用煅烧法合成锂离子电池正极材料磷酸铁锂(LiFePO4),采用充放电性能测试、XRD表征材料性能.实验证明:LiFcPO4具有3.45 V(vs.Li/Li )的放电电压平台.在相同的工艺条件下合成掺杂和来掺杂镁的LiFePO4样品,测试了它们的电化学性能,掺杂少量Mg2 后的LiFePO4晶体结构并未发生变化,且较未掺杂的LiFePO4具有更好的电化学性能.     

碳掺杂方式对磷酸铁锂电化学性能的影响

为了提高LiFePO4的电化学性能,分别采用在原料中添加导电炭黑(途径A)和对反应前驱体用环氧树脂进行包覆(途径B)的途径,通过高温固相反应合成了LiFePO4/C锂离子蓄电池复合正极材料,并用X-射线衍射、扫描电镜和恒电流充放电测试等方法对其晶体结构、表观形貌和电化学性能进行了研究。研究结果表明:所合成LiFePO4/C试样均为单一的橄榄石型晶体结构;通过途径B合成的LiFePO4/C材料,其炭黑分布更均匀,电性能更佳,以0.1C、1.0C以及2.0C倍率放电,该材料首次放电比容量分别为156.4mAh/g、145.7mAh/g和128.9mAh/g。     

喷雾干燥法合成球形LiFePO4/C材料研究

以FePO4.2 H2O、Li2CO3为原料,以葡萄糖为碳源和还原剂,采用喷雾干燥法合成球形LiFePO4/C材料,研究了浆料固含量和进料速率对颗粒大小的影响。X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)分析表明:喷雾干燥法合成的LiFePO4/C具有完整的橄榄石型结构,颗粒呈规整的类球状。在室温下测试了LiFePO4/C材料的充放电性能。结果表明,材料具有良好的电化学性能。750℃所得LiFePO4/C材料在0.2 C、0.5 C、1 C和3 C电流密度下的首次放电比容量分别为144.1、139.2、135.5 mAh/g和125.1mAh/g;材料循环性能良好,经10次循环后,材料的放电比容量都保持在99%以上。     

软模板剂对LiFePO4/C正极材料性能的影响

采用软模板-固相合成法合成橄榄石型LiFePO4/C正极材料.通过XRD、SEM以及交流阻抗等对材料的晶体结构和电化学性能进行研究,并研究了葡萄糖、丙烯酰胺和乳酸亚铁作为软模板剂对材料性能的影响.结果表明:以葡萄糖为软模板剂合成的LiFePO4/C材料的首次放电比容量高达140.2 mAh/g,循环20次后,放电容量无明显的衰减现象.     

LiFePO4/C复合材料中的碳源研究

分别以蔗糖、酚醛树脂、聚丙烯作为碳源,采用高温固相法制备了橄榄石型锂离子电池正极LiFePO4/C复合材料,并考察不同碳源对合成的LiFePO4/C复合材料电化学性能的影响。采用XRD、SEM、拉曼光谱分析、恒电流充放电测试和交流阻抗分析等方法对材料的结构、表面形貌及电化学性能进行了研究。结果表明,以聚丙烯为碳源合成的LiFePO4/C材料具有最佳的电化学性能。0.1C的放电比容量为154.9mAh/g,在2C下的放电比容量达131.3mAh/g,循环30次后容量为130.1mAh/g。     

合成温度对LiFePO4电化学性能的影响

介绍了采用固相法制备锂离子电池正极材料LiFePO4的制备方法以及关于合成温度对材料结构和电化学性能的影响方面的研究结果。用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)对材料的结构与形貌进行了表征;用恒流充放电实验、循环伏安对材料的电化学性能进行了研究,结果表明,700℃合成的LiFePO4电化学性能最佳,在0.2C的倍率下首次放电容量达到107.8mAh/g。     

合成条件对LiFePO4正极材料性能的影响

采用二步固相法合成橄榄石型LiFePO4锂离子电池正极材料,研究了烧结时间和温度对材料性能的影响,采用XRD、SEM和充放电测试等对材料的结构、形貌和电化学性能进行了分析.结果表明:在750℃下烧结24 h合成的LiFePO4材料具有完整的结晶度、规则的晶体形貌和均匀的粒径(约0.5 μm),以0.2 mA电流充放电的首次放电比容量为136.1 mAh/g.     

微波法合成LiFePO4的研究

采用机械球磨结合微波辐射工艺,合成了锂离子电池正极材料LiFePO4。通过XRD、SEM和恒流充放电测试,研究了微波辐射时间对于样品结构、形貌和电化学性能的影响。微波法可以快速合成纯相的LiFePO4正极材料;在微波功率700 W、时间8 min的条件下合成的样品,具有较好的电化学性能。在室温下以20 mA/g进行充放电,首次放电容量为123.8 mAh/g,10次循环后为116.4 mAh/g。     

糖类作为碳源对LiFePO4/C正极材料性能的影响

采用固相反应法在惰性气氛下合成了橄榄石型LiFePO4/C正极材料,采用X射线衍射光谱法(XRD),扫描电子显微镜法(SEM)和电化学手段对目标材料进行了结构表征和性能测试.考察了葡萄糖和蔗糖作为碳源对LiFePO4/C正极材料性能的影响.结果表明,以葡萄糖作为碳源的正极材料具有优良的电化学性能,首次放电比容量达136.3 mAh/g,远远高于纯的LiFePO4正极材料,随着循环次数的增加,材料的放电比容量逐渐增加,然后趋于稳定.循环30次后,比容量为139.6 mAh/g.     

纳米LiFePO4材料的制备及性能研究

以FeCl2.4 H2O、(NH4)2HPO4及LiOH·3 H2O和柠檬酸为原料,采用水热模板法制备花形结构的LiFePO4纳米棒。此方法合成的LiFePO4形貌可控,粒径均匀,分散性好,电压平台稳定,具有高于160 mAh/g的比容量。还研究了柠檬酸浓度以及前驱体的煅烧温度对LiFePO4的形貌以及电化学性能的影响。实验表明在柠檬酸浓度为0.1 mol/L、煅烧温度650℃下,样品为分布均匀的纳米"花形棒状"结构,尺寸均匀、晶形稳定,电压平台为3.45 V,且电压平台宽,首次充放电比容量高达162.5 mAh/g,0.5 C充放电50次容量保持率将近100%。     

扣式Li-LiFePO4蓄电池的研制

采用高温固相法合成了LiFePO4蓄电池正极材料,并用X射线衍射、扫描电镜、循环伏安和充放电测试等方法对其晶体结构、表观形貌和电化学性能进行了研究;考察了不同负极和电解液对扣式Li-LiFePO4蓄电池电性能的影响。研究结果表明,该方法所合成的LiFePO4为单一的橄榄石型晶体结构、晶粒较细、粒径分布较均匀;以0.1 C充放电,首次放电比容量为134.8 mAh/g,50次的平均放电比容量不小于128 mAh/g,其充放电效率在99.6%以上;以锂/铝合金作负极,LiAsF6/碳酸乙烯酯(EC) 二甲基四氢呋喃(2-MeTHF) 四氢呋喃(THF)为电解液所得扣式锂蓄电池的性能最好。     

废旧磷酸铁锂锂离子电池正极的回收

采用磷酸(H3PO4)溶液对废旧LiFePO4电池正极片在低温热解得到的粉末材料进行浸出,以铁盐溶液作为补充铁源,合成电池级磷酸铁(FePO4),并将滤液pH值调到8.0以上,得到工业级磷酸锂(Li3PO4)。通过SEM、XRD和电化学性能测试,研究热处理温度、反应原料配比与溶液pH值对回收产物形貌和性能的影响。将正极片在350℃下热解2 h分离得到的粉末加入到85℃的H3PO4溶液中,在n(P)∶n(Fe)为1.3∶1.0的条件下,制备的FePO4结晶度好。制备的电池在2.5~4.0 V充放电,0.2 C和2.0 C放电比容量最高分别达到160.2 mAh/g和150.3 mAh/g。以Li3PO4方式回收滤液中的锂元素,当p H值为10时,回收率达到90%,Li3PO4纯度在99.4%以上。     

两步法加碳制备磷酸铁锂电池正极材料研究

阐述了磷酸铁锂电池的应用,分析磷酸铁锂的结构特性,并采用两步法加入碳源的工艺制备磷酸铁锂电池的正极材料,通过X射线衍射光谱法(XRD)、能量散射光谱(EDS)、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)进行了分析,结果表明LiFePO_4/C材料性能得到了很大提高。     

溶胶凝胶法制备磷酸亚铁锂的研究

研究了溶胶凝胶法制备磷酸亚铁锂,探讨了不同锂源、不同胶溶剂、烧结时间及金属离子的掺杂改性对合成材料的充放电性能影响。利用XRD分析产物的晶型结构为橄榄石型磷酸亚铁锂,SEM观察材料的形貌及粒径发现,掺杂金属离子能有效控制颗粒长大。采用循环伏安和电化学阻抗简单分析材料的电化学性能,得知以氢氧化锂为锂源,蒸馏水为溶剂,烧结18 h合成的样品可逆性好,电阻小,极化小,电极反应速度大,容量高。     

正极材料磷酸铁锂的复合掺碳改性研究

以正磷酸铁为铁源,以葡萄糖、乙炔黑为碳源,采用碳热还原法合成橄榄石型磷酸铁锂.采用X射线衍射光谱法(XRD)、扫描电子显微镜法(SEM)及恒流充放电测试仪分别对合成样品的物相、晶胞参数、表面形貌及电性能进行测试与表征.对比分析了单一碳源掺杂与双碳源复合掺杂对材料结构及性能的影响.研究发现,合成的三组样品均为正交晶系的橄榄石型磷酸铁锂.其中双碳复合掺杂样品电性能最高为148.5 mAh/g,倍率放电性能仍具有优势,10 C时容量保持率为88.1%.     

高寒高海拔地区微网储能锂电池系统优化设计

通过对高寒高海拔地区微电网储能选用的磷酸铁锂电池进行性能测试,分析了环境温度对电池充放电性能、循环寿命、系统容量及安全性能等重要参数的影响。结果表明:磷酸铁锂电池具有循环寿命长、对高倍率充放电耐受性强,具有耐用性与安全系数高等优点;环境温度对电池性能影响显著,低温下放电容量明显下降,高倍率充放电会缩短电池循环寿命。此外,结合高寒高海拔地区的气候特征对锂电池储能系统进行针对性的优化设计,并且在恶劣环境下对系统的可靠性进行了实验验证。研究结果可对磷酸铁锂电池在高寒高海拔地区的应用提供技术支撑。     

少量Mn掺杂及碳包覆改善LiFePO_4的电化学性能

采用固相法制得了颗粒细微、粒径分布窄的橄榄石型磷酸铁锂.采用X射线衍射光谱法(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)及恒流充放电测试仪分别对合成样品的物相、晶胞参数、表面形貌及电性能进行测试与表征.对比分析了单一碳源掺杂、掺碳且掺Mn对材料结构及性能的影响.研究发现:碳包覆并掺杂少量Mn更有利于提高材料的电化学性能.     

锂离子电池正极材料LiFePO4的研究进展

概述了锂离子电池正极材料LiFePO4的两种主要合成方法:高温固相法和水热法;描述了其晶体结构及充放电和循环性能;介绍了碳对于提高材料导电性以及使晶粒变小等方面的作用;介绍了LiFePO4掺杂Mn、Ti、Zr改性方面的研究.     

三甘醇作碳源合成Li_3V_2(PO_4)_3正极材料

以LiOH·H_2O、NH_4VO_3、H_3PO_4为原料,三甘醇为还原剂,在水相中制备Li_3V_2(PO_4)_3前驱体,在惰性气氛中850℃焙烧8 h得到锂电池正极材料Li_3V_2(PO_4)_3。XRD、SEM和恒电流充放电测试表明,所得的样品为纯相单斜Li_3V_2(PO_4)_3,结晶为10~20 mm的团粒结构;在3.0~4.3 V(vs.Li/Li~+)电压范围内以0.1 C、1 C充放电,首次放电比容量分别为120.0和114.9 mAh/g,1 C充放电35次循环后放电比容量为112.1 mAh/g,容量保持率为98%,具有良好的倍率性能和循环性能。