锂离子电池正极材料Li_3V_(2-2x)/3Mg_x(PO_4)_3/C的制备及电性能研究

本文主要通过水热法制备了锂离子电池正极材料Li3V2-2x/3Mgx(PO4)3/C,并研究了掺杂金属元素Mg对Li3V2(PO4)3晶体结构和电性能的影响。结果表明,当Mg含量x=0.45(质量分数,下同)时,且在温度为750℃焙烧6 h的条件下所制备的样品具有较好的晶体结构、微观形貌和电化学性能。镁掺杂量在一定范围内变化不会影响磷酸钒锂本身的单斜结构。在3.0~4.8 V、0.1 C倍率下,Li3V1.70Mg0.45(PO4)3/C复合材料首次放电比容量高达154.4 mAh·g-1,首次库伦效率为94.32%,在不同倍率下循环25次之后的容量依然可以达到112.8 mAh·g-1。掺杂镁的样品与未掺杂的样品相比,容量和循环倍率性能均有了很大程度的提高。     

Li_2CO_3,FePO_4和葡萄糖合成LiFePO_4的机制研究

通过变温XRD对以Li2CO3,FePO4和葡萄糖为反应体系合成LiFePO4材料的反应机制进行了研究,采用XRD、SEM、硫碳分析等测试方法,从碳含量和原料分散混合均匀性角度探讨了在LiFePO4合成过程中Li3Fe2(PO4)3,Li3PO4,Li0.5Fe2.5O4等杂相的产生原因。结果表明Li3Fe2(PO4)3,Li3PO4,Li0.5Fe2.5O4等杂相的产生原因主要是Li2CO3和葡萄糖在前驱体中的分布不均造成的,而非作为还原剂的葡萄糖加入量的问题,Li2CO3在前驱体中的分布均匀性影响合成LiFePO4过程中Li+向FePO4中的扩散,葡萄糖在前驱体中的分布均匀性决定了Li2CO3与FePO4合成LiFePO4时能否提供满足反应进行的还原性气氛。通过对原料预研磨优化原料粒径分布、提高原料分散混合均匀性的方法有效地减少或消除了杂质组分的生成,改善工艺后制备的LiFePO4/C较改善工艺前制备的LiFePO4电性能有明显提高,在0.1C的条件下首次充电容量为149.4 mAh.g-1,放电容量为140.1 mAh.g-1。     

碳热还原法制备锂离子电池正极材料Li3V2(PO4)3的研究

以LiCO3、V2O5、NH4H2PO4为原料,采用碳热还原法合成锂离子电池正极材料Li3V2(PO4)3(LVP).根据TG分析得到制备样品的温度范围.对所得材料分别进行了XRD、粉末微电极循环伏安及恒电流充放电测试.XRD分析表明, 850 ℃煅烧所得样品特征衍射峰型尖锐,晶体结构发育良好,为纯相的Li3V2(PO4)3;循环伏安测试表明,锂离子脱嵌分三步进行,循环伏安曲线对称性好;合成的正极材料在7 mA/g恒流充放电,首次充、放电比容量分别为129.8 mA·h/g、116.8 mA·h/g,充放电效率达90%,循环性能有待提高.材料中过量碳的加入提高了其充、放电比容量,使其循环性能有所改善.     

NaHCO_3对水热合成磷酸铁锂的组织结构与性能的影响

以Li2CO3、NaHCO3、FeC2O4·2H2O和NH4H2PO4为原料,采用水热法制备LiFePO4,溶液中几种离子的物质的量比n(Li1+):n(Na+):n(Fe2+):n(PO43+)为1:x:1:1(x=0、0.1、0.2、0.3和0.5)。采用聚乙烯醇为碳源,对LiFePO4粉末进行高温碳化包覆处理,得到LiFePO4/C复合正极材料。利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、拉曼光谱、激光粒度仪和恒流充放电技术研究水热溶液中NaHCO3的浓度x对LiFePO4的形貌和电性能的影响。结果表明:LiFePO4的粒度随NaHCO3浓度增加而减小,x从0增加到0.5时LiFePO4的粒度从8.08μm降低至3.06μm;当x=0和0.1时水热反应后存在未反应完的草酸亚铁杂质,当x=0.2、0.3和0.5时,LiFePO4粉末为纯相;当x=0.5时粉末表现出良好的电化学性能,其振实密度达到1.15 g/cm3,室温下0.1C倍率下放电的放电比容量达到144.1(mA·h)/g,1C倍率下放电的放电比容量保持在118.2(mA·h)/g。     

共沉淀法制备锂离子电池正极材料LiFePO4

采用共沉淀法制备橄榄石结构的LiFePO4锂离子电池正极材料,通过X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、循环伏安(CV)和恒电流充放电测试等方法对其结构、表观形貌及电化学性能进行了分析研究.结果表明,该方法制备的LiFePO4为均一的橄榄石型晶体结构,颗粒微细;低倍率下充放电测试比容量可达126.3 mA·h/g;循环性能良好,充放电100次循环后,容量损失率仅为9.4%.     

异丙醇协助Al_2O_3包覆LiMn_2O_4合成及高温电化学性能研究

采用溶胶凝胶法,以硫酸铝、异丙醇(IPA)为原料对Li Mn2O4进行包覆。合成了含2%(质量分数)Al2O3表面包覆的Li Mn2O4电极材料。利用场发射扫描电镜(FESEM)对制备材料的形貌进行表征。结果显示,异丙醇协助包覆后材料表面呈现均匀分布的Al2O3颗粒。在55℃,3.0~4.5 V,1C充放电测试表明,IPA协助包覆可以显著提高Li Mn2O4正极材料高温下的循环稳定性。以异丙醇协助的Al2O3包覆Li Mn2O4材料作为正极,100次循环容量保持率为87.3%,而未加异丙醇包覆后的Li Mn2O4材料100次循环容量保持率为82.2%,未经过包覆的材料只有74.1%。不同倍率恒流充放电测试结果表明,异丙醇协助包覆能够改善Li Mn2O4的倍率性能,在5C和10C的放电倍率下的放电比容量分别达到了102.1和91.0 m Ah·g-1。通过电感耦合等离子体质谱仪(ICP)测试样品在电解液中Mn的溶解浓度。结果显示,高温(55℃)储存20 d后,异丙醇协助包覆的Li Mn2O4材料中Mn在电解液中的浓度仅为58.7×10-6,远远低于未加异丙醇包覆的和未经过包覆的。     

碳热还原法制备LiFePO4/C锂电池正极材料的研究

以Fe2O3为铁源,NH4H2PO4为磷源,Li2CO3为锂源,蔗糖为碳添加剂,应用碳热还原一步烧结法制备了LiFePO4/C复合粉体材料,系统的研究了烧结温度、烧结时间和锂铁比对样品电化学性能的影响。研究结果表明,对电化学性能影响因素最大的是烧结温度、其次是锂铁比,最后是烧结时间。当烧结温度为700℃、锂铁比为1.00、烧结时间为12 h时样品所得的电化学性能最佳,它在0.1C,0.5C和1.0C倍率下的首次放电比容量分别为130.1,118.2和105.6 mAh.g-1,经20次循环后,不同倍率下样品的容量的保持率分别为99.8%,98.9%和97.5%。     

锂离子电池正极材料LiFePO4的制备

对制备橄榄石型锂离子电池正极材料LiFePO4进行了实验研究,采用固相合成法合成了LiFePO4和掺杂碳的LiFePO4正极材料。分析测试结果表明:掺杂碳的LiFePO4作为正极材料具有良好的电化学性能,在0.1C倍率下放电,其室温初始放电容量为130mA·h/g,循环10次后几乎没有衰减。     

锂离子电池新型正极材料LiFePO4／C的合成

采用高温固相合成法合成了锂离子电池正极材料LiFePO4/C,并对其晶体结构、形貌和电化学性能进行了研究.结果表明:合成的LiFePO4/C材料为单一橄榄石型结构,颗粒分布比较均匀;以0.1 C倍率充放电时其初始比容量为115 mA·h/g,20次循环后其容量保持率为97%.     

直接融盐法制备锂离子电池负极材料Li4/3Ti5/3O4及其电化学性能

以CH3COOLi·2H2O和锐钛矿型TiO2为原料,通过直接融盐法合成锂离子电池负极材料Li4/3Ti5/3O4,考察合成条件对材料性能的影响,并通过X射线衍射仪(XRD)和扫描电镜(SEM)对样品进行物相和形貌分析.结果表明,先在70℃保温5 h或10 h,再在800℃煅烧2 h可得到纯相的Li4/3Ti5/3O4粉末,平均粒径在300nm左右,且粒径分布均匀.充放电测试表明在70℃保温5 h、800℃煅烧2 h得到的样品具有最优异的电化学性能.以0.1C倍率充放电,其首次放电容量达到172(mA·h)/g,接近理论容量,20次循环后,容量仍保持在140(mA·h)/g.与传统的固相法相比,用直接融盐法得到的材料具有较大的锂离子扩散速率、高倍率性能和循环可逆性.     

包覆碳对LiFePO4正极材料性能的影响

采用二步固相法在750℃、24h的条件下合成了纯相的和包覆碳的LiFePO4锂离子正极材料,研究了包覆碳对材料性能的影响,并结合XRD、SEM和充放电测试等手段对合成材料的结构、形貌和电化学性能进行了分析。实验结果表明：LiFePO4／C正极材料具有更小的粒径和更紧密的颗粒分布,其中包覆碳为5％的材料电化学性能最好,首次放电比容量有129．6mAh／g,分别以0．2mA和1．0mA的电流充放电循环10次后其比容量保持在120．7mAh／g和92．0mAh／g,保持率分别达100．9％和95．2％。     

LiFePO4／Cu复合正极材料的制备及电化学性能

将高温固相法制备的LiFePO4高度分散在含有KNaC4H4O6的CuSO4水溶液中,利用非电解沉积法还原出溶液中的金属Cu,制备出了LiFePO4/Cu复合正极材料。采用XRD、恒流充放电及交流阻抗对材料的晶体结构和电化学性能进行了研究。结果表明:LiFePO4/Cu复合材料保持了橄榄石型LiFePO4的晶体结构,其电化学性能大大优于纯相LiFePO4。0.5C和1.0C倍率下的首次放电比容量分别为118 mAh/g和113 mAh/g,远高于纯相LiFePO4的首次放电比容量,其电荷转移电阻比纯相LiFePO4减少了约26Ω。     

Ni2+掺杂LiFePO4正极材料的合成及性能

以共沉淀法制备的Fe1xNixC2O4·2H2O(x=0,0.05,0.10)为铁源,采用高温固相反应法合成锂离子电池正极材料LiFe1-xNixPO4(x=0,0.05,0.10).应用热重-差热分析探讨材料合成机理、X射线衍射和扫描电镜表征材料的晶体结构和颗粒形貌,充放电仪测试材料的充放电性能.结果表明,所合成的材料结晶完整,为均一橄榄石型结构,仅含少量三价铁杂质;在室温下以0.1C充放电时,比容量较高,达到150 mAh/g左右,当充放电倍率提高到0.4C时,充放电比容量仍达120 mAh/g以上;且掺杂少量Ni2+后,正极材料氧化峰与还原峰电势差仅为0.079 V,明显低于纯相LiFePO4的0.101 V,有利于抑制材料充放电过程中的极化.     

具有核壳结构的高电压正极材料Li(Co_(0.9)Ni_(0.05)Mn_(0.05))O_2的制备与表征

以共沉淀法制备的Ni-Mn包覆Co_3O_4前驱体和Li_2CO_3为原料,通过高温固相法制得了具有核壳结构的锂电池正极材料Li(Co_(0.9)Ni_(0.05)Mn_(0.05))O_2.用扫描电镜(SEM)、X射线能谱仪(EDS)、X射线衍射(XRD)和充放电测试表征了样品的形貌、晶体结构和电化学性能.结果表明,所制备的核壳结构Li(Co_(0.9)Ni_(0.05)Mn_(0.05))O_2具有良好的电化学性能,在3.0~4.5 V和3.0~4.6 V,0.2 C下首次放电容量分别达到180.5 m A·h·g~(-1)和201.3 m A·h·g~(-1),在1 C下,循环50周后容量保持率分别为89.3%和63.3%.     

碳源对Li3V2(PO4)3正极材料性能的影响

采用高温碳热还原法在惰性气氛下合成单斜晶型Li3V2(PO4)3正极材料,考察活性炭、蔗糖和酚醛树脂等不同碳源对目标材料性能的影响。采用XRD、FE-SEM和电化学测试等手段对目标材料进行结构表征和性能测试。结果显示,以酚醛树脂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138 mA.h/g,到第10次循环容量降至122.9 mA.h/g。酚醛树脂作碳源能在加热的过程中固化交联成三维的网状结构,极有效地限制了粒子的进一步长大,材料粒径最小。     

两步碳包覆工艺制备锂离子电池正极复合材料LiFePO_4/C

以FePO4·2H2O和葡萄糖为原料,进行初次碳包覆合成Fe2P2O7/C,然后将Fe2P2O7/C和Li2CO3按比例混合,加入一定量的葡萄糖,于氩气气氛炉中升温到一定温度下保温,制得LiFePO4/C复合材料。文章详细考察了合成条件对LiFePO4/C材料晶体结构、物理和电化学性能的影响,结果表明优化工艺条件为:温度为650℃,合成时间为8h以及第二次碳源添加量为1.5g。在最优条件下LiFePO4/C在0.1C倍率下首次放电比容量有157.4mAh/g,0.2C、0.5C、1C和2C倍率下放电比容量分别为153.7mAh/g、147.2mAh/g、140.0mAh/g、128.0mAh/g,具有良好的电化学性能。     

锂离子电池正极材料Li0．99Re0．01FePO4的合成及性能

采用固相反应法合成了锂离子电池正极材料Li0．99Re0．01FePO4（Re=Er、Y、Gd、Nd、La）。采用X射线衍射、恒电流充放试验对试样的微观结构和电化学性能进行测试。试验结果表明：掺杂稀土金属离子对LiFePO4的晶体结构没有影响。试样Li0．99Gd0．01FePO4的电化学性能最佧,在C／10和1C倍率下放电容量均最大,分别为136．63mAh／g、121．74mAh／g。     

微波法制备锂离子电池正极材料LiFePO4的研究

采用微波法制备锂离子电池正极材料LiFePO4，通过X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、循环伏安和恒电流充放电测试等方法对材料的结构、表观形貌及电化学性能进行表征，考察了葡萄糖、导电碳黑等不同碳源对目标材料性能的影响。结果表明，采用微波法能快速简便地制备出均相LiFePO4；于0．1C倍率下，以葡萄糖作为碳源的正极材料首次放电比容量可达131．1mA·h／g，充放电30次循环后，容量损失率为2．1％；以导电炭黑作为碳源的正极材料首次放电比容量为118．3mA·h／g，充放电30次循环后，容量损失率为5．2％。     

固相法合成锂离子电池正极材料LiFePO4

橄榄石型LiFePO4是近年发展起来的一种锂离子电池正极材料,它的理论容量为170 mA·h/g,具有价格便宜、环境友好、无毒、无吸湿性、热稳定性好等优点,越来越受到人们的重视.通过固相法制备LiFePO4,分别考察了锂铁摩尔比与烧结时间对于LiFePO4的电化学性能的影响.结果表明,最佳的锂铁摩尔比为1.05,最佳的烧结时间应为24h,在0.1C倍率下放电,初始放电容量为140.4mA·h/g.     

高性能锂离子电池正极材料LiFePO_4/C的制备及表征

采用喷雾干燥-高温固相法合成Li Fe1-xMgxPO4-yFy/C(x=0.02;y=0,0.02)正极材料,并进行了物理性质和电化学性能测试。结果表明,掺杂后的样品均为橄榄石结构,粉末颗粒形貌为多孔状球形。Li Fe_(0.98)Mg_(0.02)PO_(3.98)F_(0.02)/C表现出最好的电化学性能,0.1C首次放电比容量和库伦效率分别为158.9m Ah/g和93.5%;1C放电比容量为145m Ah/g,循环50次后容量保持率为98.9%。与LiFePO_4/C和Li Fe_(0.98)Mg_(0.02)PO_4/C相比,Li Fe0.98Mg_(0.02)PO_(3.98)F_(0.02)/C具有更高的比容量、更稳定的循环性能和更好的倍率性能。