LiFePO4/C锂离子电池正极材料的电化学性能

以碳凝胶作为碳添加剂,采用固相法制备了复合型LiFePO4/C锂离子电池正极材料.研究了不同掺碳量对样品性能的影响.利用X射线衍射仪、扫描电镜和碳硫(质量分数)分析方法对所得样品的晶体结构、表面形貌、含碳量进行分析研究.结果表明:样品中的碳含量(质量分数)分别为0%、5%、10%、22%,所得样品均为单一的橄榄石型晶体结构,碳的加入使LiFePO4颗粒粒径减小.另外,碳分散于晶体颗粒之间,增强了颗粒之间的导电性.合成样品的电化学性能测试结果表明,掺碳后的LiFePO4放电比容量和循环性能都得到显著改善.其中,含碳量为22%的LiFePO4/C在0.1 C倍率下放电,首次放电容量达143.4 mA·h/g,充放电循环6次后电容量为142.7 mA·h/g,容量仅衰减0.7%.     

热解碳结构对LiFePO_4/C复合电极性能的影响

分别以5种含碳有机物为碳源,通过固相热裂解法制备了5种LiFePO_4/C复合正极粉体材料,利用XRD和拉曼光谱表征了复合粉体中碳的结构.复合材料含有单一的磷酸铁锂相,裂解碳以无定型形式存在.不同裂解碳D、G拉曼峰的强度有所不同,其比值R反映了石墨化程度的强弱.对于石墨化程度高的LiFePO_4/C复合正极材料,其电子电导性能高,反映在电池容量性质上就是电池容量高.比较不同有机前驱体对复合正极材料的作用效果,聚乙烯醇是较佳的选择.     

LiFePO_4/CNT复合正极材料的制备与性能研究

以柠檬酸为碳源和螯合剂,通过溶胶-凝胶法制备了LiFePO_4/CNT复合正极粉体材料.利用XRD和SEM表征了复合粉体的结构.复合材料含有单一的磷酸铁锂相,碳纳米管在正极材料中将颗粒与颗粒相连,为颗粒之间提供了附加的导电通路.通过添加碳纳米管的方法对正极材料导电通路进行改善.在低速率下容量可以达到135 mAh/g,在1 C充放电速率下容量保持在110 mAh/g,2 C时容量保持在80 mAh/g.随着碳纳米管含量的增加,锂离子电池的容量也增加.     

锂离子电池正极材料LiFePO_4的水热合成及其性能

以H_3PO_4、FeSO_4·7H_2O和LiOH·H_2O为原料,石墨烯为碳源,采用水热合成法制备锂离子电池正极材料LiFePO_4,考察水热反应温度和后期的焙烧温度等工艺条件对合成产物结构、形貌及电化学性能的影响。结果表明,水热反应温度和焙烧温度对合成的LiFePO_4形貌结构与电化学性能均有显著的影响,石墨烯的掺入可明显改善材料的电化学性能。当水热温度为150℃、焙烧温度为700℃、石墨烯的掺入量为3%(质量分数)时,制备的样品具有相对较好的电化学性能,0.1C倍率下首次放电比容量为134.0 mA·h/g,经过20次循环后的比容量为131.3 mA·h/g,容量衰减率仅为2.02%。     

LiVPO4F／C复合正极材料的合成与性能

利用碳热还原法,通过两步反应合成了LiVPO4F/C复合正极材料.主要研究了球磨、碳含量和电解液对样品结构和电化学性能的影响.结果表明球磨2 h在750℃下能合成纯的LiVPO4F产品,剩余碳的存在使LiVPO4F的粒径减小且分布较为均匀,同时提高了颗粒之间的导电性.对样品进行电化学性能测试表明,含碳量为1.83%的LiVPO4F/C的样品比容量和循环性能都得到显著改善;合适的电解液可以明显提高样品LiVPO4F的电化学性能.含碳量为1.83%的LiVPO4F/C的复合材料以1 mol.L-1LiPF6/EC+EMC+DMC(体积比1∶1∶1)为电解液,在0.2 C的倍率下放电时,其首次放电容量为119 mAh.g-1,放电平台在4.2 V左右(vs.Li),循环30次后比容量为89 mAh.g-1.     

LiFePO4／C复合正极材料的制备及其电化学性能研究

采用高温固相碳热还原法（CTR，Carbothermal Reduction）合成了LiFePO4／C复合正极材料。采用XRD，SEM以及BET等方法对产物进行表征。结果表明，所得LiFeP04／C材料有着单一的橄榄石型晶体结构。750℃下制备产物的BET比表面积为39．7002m^2／g。利用恒流充放电，循环伏安法（CV），电化学阻抗谱（EIS）等电化学手段研究了LiFePO4／C材料的电化学性质。结果表明：750℃下制备的LiFePO4／C复合材料在25℃工作温度下，有着优异的循环稳定性和大倍率充放电性能，使用850ma／g（5C）的电流密度对电池充放电90次后，电池放电比容量仍能保持11lmAh／g。在55℃工作温度下1C充放电倍率时，首次和第90次循环的放电比容量分别为14513mAh／g和142．9mAh／g。     

LiFePO_4/PANI复合材料的制备及电化学性能

通过原位聚合法,制备一系列的导电聚合物(Polyaniline,PANI)的LiFePO4/PANI复合材料。单用傅里叶红外光谱(FTIR)和高分辨透射电镜(HRTEM)表征PANI与LiFePO4之间的相互作用以及PANI对LiFePO4的包覆状况。采用四探针、电化学阻抗谱及恒电流充放电测试复合材料的电导率及其电化学性能。结果表明:当PANI含量为6.75%(质量分数)时,能在LiFePO4的表面形成均匀的包覆层,试样具有最佳的电化学性能,电荷转移电阻较小,交换电流较大,C/12倍率下首次放电容量为151.97mA·h/g,并具有较好的循环性能及倍率性能。     

液氮淬火法制备高性能锂离子电池正极材料LiFePO4/C

以FePO4、Li2CO3和葡萄糖为原料,用液氮急速淬火法制备单一橄榄石结构的锂离子电池正极材料LiFePO4/C。结果表明:淬火使得LiFePO4晶格中产生Li空位,有利于提高其电子导电性。淬火样品的一次颗粒细小(100~500 nm),无明显团聚,并形成多孔结构;该样品在1C、2C和4C倍率下的首次放电比容量分别为151.4、138.0和116.7 mA.h/g,循环100次后的容量保持率高达99.3%、98.6%和94.5%。     

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。     

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.     

前驱体预包覆合成磷酸铁锂正极材料

通过对原料二水磷酸铁的预包覆处理,合成碳包覆磷酸铁锂材料。采用了X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）等手段对合成的磷酸铁锂材料结构和微观形貌进行表征,同时考察了其电化学性能。结果表明,对磷酸铁进行碳预包覆能有效提高最终合成产物的电化学性能,在对磷酸铁原料进行1.34%碳含量的包覆后,以此为原料合成磷酸铁锂材料,得到的磷酸铁锂材料含碳量为2.38%时,10C放电容量达到120.7mAh/g。     

固相法合成原位碳包覆LiFePO4复合正极材料及其性能

以LiH2PO4和FeC2O4.2H2O为原料,聚乙烯醇为碳源,通过机械化学活化辅助固相法合成原位碳包覆的LiFePO4材料;考察合成温度对LiFePO4/C材料晶体结构、物理和电化学性能的影响。结果表明:700℃下处理的产物结晶良好、分布均匀、颗粒细小;在最佳的热处理条件下,热解碳在LiFePO4颗粒表面形成了良好的纳米导电层,LiFePO4/C材料在0.1C、0.5C、1C和2C倍率下放电比容量分别为155.7、150.1、140.1和130 mA.h/g,且材料在0.1～2C范围内充放电都有很平稳的平台,极化小,并具有较高的高倍率(2C)放电比容量和较好的循环性能。     

正极材料Li3V2（PO4）3的合成及其电化学性能

通过碳热还原法合成了锂离子电池正极材料Li3V2（PO4）3，考察了不同合成温度、时间对产物晶形结构、形貌和电化学性能的影响。结果表明，当合成温度、时间分别为800℃，20h时，所合成的样品属于单斜晶系，且粒度大小分布比较均匀，该材料以0．2C充放电，其首次放电容量为120mAh·g^-1，循环30次后其比容量达108mAh·g^-1。     

反应物中锂元素的量对LiFePO4/C电化学性能的影响

以Fe2O3和LiH2PO4为原料,葡萄糖为碳源,采用碳热还原法合成了LiFePO4/C正极材料,考察了反应物中锂元素的量对正极材料LiFePO4/C电化学性能的影响。用X射线衍射、扫描电镜(SEM)和恒电流充放电测试和循环伏安法对正极材料的结构、形貌以及电化学性能进行了研究。结果表明:当反应物中额外添加锂元素的量是理论量的10%时,制得的正极材料的电化学性能最佳,在0.2和1C(1C=170mA/g)的充放电倍率下,首次放电比容量分别为156.3和137.5mAh/g,经过20次充放电循环后,容量基本保持不变。     

一步固相合成Nb掺杂LiFePO4/C及其电化学性能

用廉价的三价铁离子化合物为铁源,以聚丙烯为还原剂和碳源,在一步固相法合成Nb掺杂LiFePO4的同时实现颗粒表面碳导电膜的原位包覆。结果表明:一步固相合成的Nb掺杂LiFePO4/C具有完整的橄榄石型LiFePO4晶体结构和近似球状的颗粒形貌,颗粒尺寸为100~500 nm;聚丙烯分解后在颗粒表面和颗粒之间形成连通的网络状碳膜。电化学测试结果表明,当Nb的掺入量为1.0%(摩尔分数)时具有最好的倍率放电性能和循环性能;在2C充放电时具有130 mA.h/g的放电容量,循环100次容量无衰减,在4C充放电时仍具有105 mA.h/g的放电容量。     

改进的碳热还原法合成LiFePO_4/C材料

采用LiAc·2H2O作为锂源,利用熔盐碳热还原方法在较低的烧结温度和较短的烧结时间内(650℃,4h)合成纯相LiFePO4/C材料。扫描电镜照片显示这种方法合成的材料粒径大约为1μm,小于用Li2CO3作为锂源合成的材料。电化学测试表明,采用LiAc·2H2O作为锂源合成的材料表现出了高的放电容量和良好的倍率循环性能:在0.5C和5C倍率下,其首次放电容量分别为148mA.h/g和115mA.h/g;50次循环后,容量保持率分别为93%和89%。     

锂离子电池用LiVPO4F/C基正极材料的制备和性能（英文）

将H2C2O4·2H2O,NH4H2PO4,NH4VO3和LiF通过球磨反应、烧结,合成了LiVPO4F/C基正极材料。在这个过程中,草酸起还原剂和碳源的作用,利用热重、X射线衍射、扫描电镜、透射电镜和碳-硫分析等手段对合成的前驱体和材料进行检测和分析。XRD分析表明,球磨反应后所得到的前驱体为无定形态,而烧结后的材料中除了LiVPO4F的衍射峰外,还存在Li3V2(PO4)3和V2O3衍射峰。材料颗粒均匀,尺寸约2μm。透射电镜分析表明,合成的材料颗粒表面包裹着一层约2nm厚的无定形碳。在截止电压3.0～4.4V时,合成的材料在0.1C和10C倍率下的放电比容量分别为151.3和102.5mA·h/g。在10C倍率下循环50次后容量保持率为90.4%。在LiVPO4F和Li3V2(PO4)3的循环伏安曲线中可以明显看到V3+/V4+的氧化还原峰。     

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。     

前驱体掺杂-常温球磨还原法制备锂离子电池正极材料LiFe_(1-3y/2)Al_yPO_4

采用共沉淀法制备掺Al3+前驱体FePO4·2H2O,并以乙二酸为还原剂,与Li2CO3反应在常温下球磨合成LiFePO4前驱混合物,后经热处理得到橄榄石型LiFe1-3y/2AlyPO4。用XRD、SEM、HRTEM和恒流充放电等对样品进行表征。结果表明:适量Al3+掺杂不会破坏LiFePO4的晶体结构,当掺杂量较低时(y=0.01),Al3+优先占据Fe位;当掺杂量较高时(y≥0.02),Al3+同时占据Li位和Fe位。电化学测试表明:LiFe0.985Al0.01PO4拥有最优的电化学性能,该样品在0.1C、1C和2C倍率下的首次放电比容量分别为162.4、152.2和142.0 mA·h/g,在1C倍率下循环100次后的放电比容量高达149.7 mA·h/g。