用于锂离子电池的纳米级磷酸铁锂微粒

日本产业技术综合研究所和日本学术振兴会合成了纳米级磷酸铁锂微粒,可用作混合动力汽车锂离子电池的正极材料,并提高锂离子电池的性能。此次合成的磷酸铁锂微粒直径为20～40nm,呈橄榄石构造,外部被导电性能优异的石墨所覆盖。     

大容量磷酸铁锂体系高功率电池的设计研究

具有橄榄石结构的磷酸铁锂正极材料以其高安全性、低成本、长循环寿命等特点广泛应用于混合动力(HEVs)汽车及插电式混合动力(PHEVs)汽车等动力电池领域。选用了磷酸铁锂(LiFePO_4)/中间相碳微球作为动力电池的正负极材料体系,探讨了电极配方、制备工艺(碳基涂层铝箔)、电解液体系及集流结构设计对电池倍率及循环性能的影响。制备50 Ah磷酸铁锂功率型动力电池,进行了电化学及安全性能测试。     

溶剂热法制备锂离子电池正极材料磷酸铁锂

以聚乙二醇(PEG)400和水为共溶剂,抗坏血酸(VC)为还原剂,经溶剂热法制备磷酸铁锂,并将其应用于锂离子电池正极材料.采用X射线衍射光谱(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和热重(TG-DTG)对其结构、形貌和性质进行表征.在PEG和VC的共同作用下,所制备的纯相磷酸铁锂在0.1 C下首次放电比容量最高可达143.2 mAh/g,循环20次后容量保持率为74.4％.VC的加入可防止二价铁的氧化,VC含量的变化对磷酸铁锂的晶型和放电容量也具有重要影响.高温热处理可使残留在磷酸铁锂表面的PEG原位生成碳,避免了由传统球磨掺碳过程造成的结构缺陷和碳包覆层不均匀,使材料的充放电可逆容量和循环性能进一步提高.循环30次后容量保持率为97％,库仑效率100％.     

一种高倍率磷酸铁锂正极材料前驱体磷酸铁的制备

磷酸铁的颗粒、形貌对磷酸铁锂的性能起至关重要的作用。现有氨法工艺制备的磷酸铁具有颗粒尺寸大、颗粒分布不均匀的缺点,影响了磷酸铁锂锂离子扩散速度。在现有氨法工艺上进行优化：在浆料中同时加入酸碱调节剂,陈化过程升温保温后得到晶体结构NH₄Fe₂(OH)(PO₄)₂·2 H₂O的碱式磷酸铁铵,干燥煅烧获得高性能无水磷酸铁。所制备的无水磷酸铁具有一次颗粒40～50 nm、颗粒分布均匀规则、比表面积12～13 m²/g、物料疏松、杂质含量低等特点,采用此种磷酸铁制备的磷酸铁锂倍率性能高,10 C放电比容量大于145 mAh/g。     

磷化渣制备磷酸铁锂及其性能研究

磷酸铁(FePO4)作为磷酸铁锂(LiFePO4)材料的前驱体,随着锂离子电池的发展引起了广泛的关注.磷化渣是磷化工业的副产物,含有大量的磷酸铁,将磷化渣提纯得到粗提纯FePO4,经水热重结晶得到亚微米-微米级前驱体FePO4,以碳热还原的手段得到LiFePO4.研究了水热过程中十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)添加量、pH对FePO4粒度的影响.结构表征手段主要有XRD、SEM、LPS等,使用电化学工作站表征LiFePO4材料的电化学性能.电化学表征结果表明,该材料具有较高的的首次充电比容量,接近磷酸铁锂的理论比容量,库仑效率达到93.51％,但高倍率下的充放电性能较差.     

大容量磷酸铁锂通信后备电池的设计研究

针对通信领域对后备电源的需求,开发了磷酸铁锂体系锂离子电池,通过材料选型、配方优化、电解液体系改进等方面的研究,制备了40 Ah单体电池,该电池在常温、高温、低温循环性能、倍率性能、耐浮充性能等方面均表现优异,并通过了过充电、过放电、短路、针刺、挤压安全性能测试,显示了良好的安全性能。     

锂离子电池正极材料磷酸铁锂研究进展

简要介绍了高安全型锂离子动力电池正极材料一磷酸铁锂的研究进展;报导了通过固相法在不同温度下合成了LiFePO4;研究结果表明：与LiCoO2相比,LiFePO4材料具有更好的热稳定性,对于非常规条件下使用具有更强的忍耐力。研究了Cr掺杂LiFePO4材料;当Cr^3 在Li位取代后,材料的电子电导率提高了10^7～10^8个数量级,从而大幅度提高了材料大电流工作能力,使该种材料的实际应用成为可能。     

新型磷酸铁-磷酸铁锂均相混合结晶物的制备

研究了不同酸性介质中磷酸铁溶液的电化学反应规律,通过控制体系温度、磷酸铁浓度等条件,制备出适宜的反应体系,基于磷酸铁及磷酸铁锂在液相中的共结晶,研制出新型磷酸铁-磷酸铁锂均相混和结晶物.实验结果表明,磷酸介质中体系的电化学副反应少,且该介质中磷酸铁浓度为0.4 mol/L,电解温度为50℃时,体系亚铁转化率可达27.25％,电流效率为91.13％.X射线衍射光谱法(XRD)实验结果表明,混合结晶产物中含有磷酸铁和磷酸铁锂的晶形结构,且结晶度良好.     

纳米磷酸铁锂合成研究进展

橄榄石型LiFePO4作为新一代锂离子电池正极材料,具有比容量高、成本低、热稳定性好、环境友好等优点,拥有广阔的应用前景,但其低电导率的缺点使其商业化应用受到限制.通过合成纳米LiFePO4进而改善其电化学性能成为当前的研究热点之一.介绍了近年来国内外湿化学法合成纳米LiFePO4的研究进展,分析了不同湿化学法的基本原理、前驱物、溶剂、重要工艺条件等.比较了不同工艺路线对LiFePO4结构和形貌的影响,探讨了合成纳米LiFePO4所进行的研究工作,并指出了存在的问题.最后对纳米LiFePO4的产业化状况及发展趋势进行了展望.     

磷酸铁锂材料在动力锂离子电池中的应用

锂离子电池因其有较高的电压和能量密度,被广泛应用于HEV、PHEV和电动工具领域.使用经过碳包覆方法处理的磷酸铁锂(LiFePO4)材料来制备软包装电池,其高倍率放电性能、高低温性能和循环性能测试结果表明,该材料完全可以满足动力电池的需要并得到广泛的应用.     

锂离子电池正极材料磷酸铁锂的改性研究

磷酸铁锂(LiFePO4)作为新兴的一种Li+动力电池正极材料,具有安全性好、价格低廉、循环性能好、结构稳定等其他锂离子材料无可比拟的优点,是现代商业化锂离子电池首选的正极活性材料.综述了LiFePO4正极材料的充放电机理及提高LiFePO4电化学性能的改性现状:表面包覆、掺杂金属离子及纳米颗粒改性.最后指出利用纳米粒...     

水热制备不同形貌磷酸铁锂国内研究进展

LiFePO_4由于安全性能好、热效率低、循环性好、绿色环保、成本低等优点,成为锂离子动力电池最具潜力的正极材料。目前。通过不断优化制备工艺来调控材料的粒度与形貌,获得具有高性能的电极材料已成为LiFePO_4正极材料的研究热点,其中,溶剂极性、溶液浓度、配体种类、pH值、反应温度和反应时间都是影响产物组成、结构、颗粒大小和形貌的主要因素。综述了球形、棒状和片状等不同形貌的LiFePO_4材料的水热制备工艺及国内研究进展,并分析了各种工艺参数对材料形貌和电化学性能的影响。     

叠片工艺制备25Ah磷酸铁锂锂离子电池

用叠片工艺制备了标称容量为25 Ah的磷酸铁锂(LiFePO4)锂离子电池。对电极材料、极片表面形貌和电池的电化学性能进行分析。在正极面密度为2.40 g/dm2,压实密度为2.60 g/cm3时,以0.50C在2.60～3.40 V循环,所制备的单体电芯的最大放电容量为26.56 Ah;正极材料的放电比容量为132.80 mAh/g,循环100次的容量保持率为95.52%。挤压、针刺、过充和短路等测试结果表明:制备的电池具有良好的安全性能。     

纳米磷酸铁锂/石墨烯复合正极材料的制备

以Fe(NO_3)_3·9H_2O、LiNO_3、NH_4H_2PO_4和石墨烯为原料,用溶胶-凝胶法制备磷酸铁锂(LiFePO_4)材料和LiFePO_4/石墨烯复合材料。用XRD、拉曼光谱、SEM、透射电镜(TEM)及充放电测试,研究样品的晶体结构、形貌和电化学性能。样品具有典型的橄榄石结构,复合的石墨烯能减小LiFePO4的颗粒尺寸,石墨烯与LiFePO_4能很好地融合在一起。LiFePO_4/石墨烯复合材料的电化学性能较好:在2.0~3.8V循环,0.2C和1.0C首次放电比容量分别为164mAh/g和153mAh/g,较LiFePO_4提高了7mAh/g。1.0C第100次循环的放电比容量为152mAh/g,容量保持率为99%。     

磷酸铁锂正极材料制备与电性能研究

以氧化铁和磷酸二氢锂为原料,采用碳热还原法制备磷酸铁锂正极材料.在材料前驱体中掺入的碳含量为10%.用X射线衍射(XRD)、能谱分析(EDS)和扫描电镜(SEM)分析方法来研究不同温度条件(600～800℃)对磷酸铁锂材料的物相结构和形貌的影响.研究结果表明:反应温度对产物的结构和性能有影响,颗粒的粒径随着温度的升高而增大.在650℃、700℃和750℃下15 h合成LiFePO4/C电性能都比较好,以750℃条件为最佳.在750℃条件下烧结的材料,以0.1C倍率放电,首次放电比容量为138.7 mAh/g,充放电循环60次比容量基本上不衰减.     

从废旧动力电池中回收制备磷酸铁锂

以废旧磷酸铁锂动力电池正极材料为主要原料,采用传统固相法制备得到Li Fe PO4正极材料。采用X射线衍射光谱(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)对其结构、形貌进行表征。用电池测试系统对其电化学性能进行了研究。结果表明,废旧Li Fe PO4正极材料在550℃氮气气氛下灼烧1 h除粘结剂后,添加少量原料调节碳含量,可制备结晶度较高的橄榄石结构Li Fe PO4。材料的晶型完整,外形为类球形,平均粒径约10μm。碳含量为5%的样品具有最佳的电化学性能,对应样品在0.1 C下的首次放电比容量为148.0 m Ah/g,1 C下放电循环50次,放电容量达到初始容量的98.9%,具有良好的高倍率充放电循环性能,适合大规模工业推广。     

磷酸铁锂锂离子电池自放电筛选方法

分析0%荷电状态(SOC)下磷酸铁锂(Li Fe PO4)单体锂离子电池在25±2℃下搁置时开路电压的变化,发现第7 d开路电压低于第2 d的电池,月自放电率大于3%,第7 d开路电压高于第2 d的电池,月自放电率小于3%。根据开路电压变化率,对自放电率作进一步分类,可快速地对单体电池进行筛选、配组,有利于提高单体电池的一致性。     

磷酸铁锂动力锂离子电池穿刺实验

为评估磷酸铁锂(LiFePO_4)动力锂离子电池内短路时的安全问题,采用陶瓷顶盖结构的单体电池与1+5只并联连接电池的穿刺实验,分析电池表面温度、开路电压及涌流变化情况。不论连接方式和穿刺位置如何,均是靠近正极极耳的监控点温度最高,最高可达442.5℃,且前期该处温度迅速上升,后期逐渐降低;电解液浓度越低,电池内阻越大;穿刺接触电阻越小,电池表面温度越高,并联连接的被刺电池瞬间反充电流较大,最大可达256.0 A;电池未出现着火现象,穿刺安全性能得到提高。     

磷酸铁锂材料的改性研究进展

从掺杂导电碳或在磷酸铁锂颗粒表面包覆碳、金属包覆、金属离子掺杂和粒径控制等方面介绍了磷酸铁锂材料改性研究的最近进展,提出了磷酸铁锂未来的发展方向。     

碳纳米管用于磷酸铁锂正极动力锂离子电池

分别以磷酸铁锂(LiFePO_4)和人造石墨为正、负极活性材料,碳纳米管(CNT)为正极导电剂,制备5.0 Ah 32650型动力锂离子电池。考察CNT添加量对电池性能的影响。CNT添加量为2%的电池,综合性能最佳:内阻为5.8 mΩ;常温下在2.00~3.65 V充放电,1.0 C放电比容量为129.04 mAh/g,5.0 C充电恒流比为86.87%、放电中值电压为3.023 V,3.0 C循环200次的平均容量保持率为94.39%;在60℃下老化10 d后,容量保持率为92.98%,容量恢复率为95.83%。