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。     

室温下Li-Fe（II）-P-H2O体系共沉淀制备LiFePO4的热力学分析（英文）

对Li-Fe（II）-P-H2O体系共沉淀制备LiFePO4进行热力学研究。在常温条件下,当pH值为0～11.3时可生成LiFePO4;而当pH值大于11.3和12.9时,会依次生成Li3PO4和Fe（OH）2。LiFePO4共沉淀的最佳pH值为8～10.5。考虑到低温条件下共沉淀前躯体向LiFePO4相转变的动力学速度较慢,对亚稳态Li-Fe（II）-P-H2O体系进行研究。结果表明,当共沉淀体系的初始Li与Fe与P摩尔比为1：1：1或1：1：3时,不能得到等摩尔量的Fe3（PO4）2.8H2O和Li3PO4沉淀;而当摩尔比为3：1：1、溶液pH值为7～9.2时,能够制备出符合化学计量比的前躯体。这表明采用共沉淀法制备LiFePO4的一个重要条件是溶液中要存在过量的Li＋。     

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。     

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。     

Preparation and characteristics of Li2FeSiO4/C composite for cathode of lithium ion batteries

A Li2FeSiO4/C composite cathode for lithium ion batteries was synthesized at 650 ℃ by solid-state reaction. The effects of carbon sources and carbon content on the properties of the Li2FeSiO4/C composites were investigated. The crystalline structure, morphology, carbon content and charge/discharge performance of Li2FeSiO4/C composites were determined by X-ray diffraction(XRD), scanning electron microscopy(SEM), carbon/sulfur analyzer and electrochemical measurements. As carbon content increases in the range of 5%-20%, the amount of Fe3O4 impurity phase decreases. The SEM micrographs show that the addition of the carbon is favorable for reducing the Li2FeSiO4 grain size. Using sucrose as carbon source, the Li2FeSiO4/C composite with 14.5% carbon synthesized at 650 ℃ shows good electrochemical performance with an initial discharge capacity of 144.8 mA-h/g and a capacity retention ratio of 94.27% after 13 cycles.     

Synthesis and electrochemical performances of spherical LiFePO4 cathode materials for Li-ion batteries

Spherical LiFePO4 and LiFePO4/C composite powders for lithium ion batteries were synthesized by a novel processing route of co-precipitation and subsequent calcinations in a nitrogen and hydrogen atmosphere. The precursors of LiFePO4, LiFePO4/C composite and the resultant products were characterized by X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscope (SEM), and the electrochemical performances were investigated by galvanostatic charge and discharge tests. The precursors composed of amorphous Fe3(PO4)2·xH2O and crystalline Li3PO4 obtained in the co-precipitation processing have a sphere-like morphology. The spherical LiFePO4 derived from the calcinations of the precursor at 700 ℃ for 10 h in a reduction atmosphere shows a discharge capacity of 119 mAh·g -1 at the C/10 rate, while the LiFePO4/C composite with 10wt.% carbon addition exhibits a discharge capacity of 140 mAh·g -1.The electrochemical performances indicate that the LiFePO4/C composite has a higher specific capacity and a more stable cycling performance than the bare olivine LiFePO4 due to the carbon addition enhancing the electronic conductivity.     

Preparation of LiNi_(1-y)Co_yO_2 in certain oxygen pressure

1　INTRODUCTIONLi ionbatteryisthenewlydevelopedrecharge ablebatterysubsequenttoCd/NiandMH/Nibat tery .Itshighenergypropertyisnotonlyfitforthepowersupplyofsmallscaleelectricproductdevelop ingattopspeed ,butalsofitforthepowersupplyofthelargescalemotivepowertooltoavoid pollutingtheenvironment .Thepreparationofcathodematerialisthekeylinksforthedevelopmentoflithiumionbattery .Atpresent ,thecathodematerialsusedinlithiumionbatteryareLiCoO2 ,LiNiO2 ,LiMn2 O4 andtheirderivatives .Amongthem ,…     

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。     

Electrochemical performance of Ti4+-doped LiFePO4 synthesized by co-precipitation and post-sintering method

Ti4+-mixed FePO4·xH2O precursor was prepared by co-precipitation method,with which Ti4+ cations were added in the process of preparing FePO4·xH2O to pursue an effective and homogenous doping way.Ti4+-doped LiFePO4 was prepared by an ambient-reduction and post-sintering method using the as-prepared precursor,Li2CO3 and oxalic acid as raw materials.The samples were characterized by scanning electron microscopy (SEM),X-ray diffractometry (XRD),electrochemical impedance spectroscopy (EIS),and electrochemical charge/discharge test.Effects of Ti4+-doping and sintering temperature on the physical and electrochemical performance of LiFePO4 powders were investigated.It is noted that Ti4+-doping can improve the electrochemical performance of LiFePO4 remarkably.The Ti4+-doped sample sintered at 600 ℃ delivers an initial discharge capacity of 150,130 and 125 mA·h/g with 0.1C,1C and 2C rates,respectively,without fading after 40 cycles.     

Synthesis of LiFePO4/C composite electrode with enhanced electrochemical performance

1 INTRODUCTION The ever-growing demand for portable batter- ies with high energy density is exerting pressure for the development of advancedlithium-ion batter- ies . Commercial Li-ion batteries rely on the appli- cation of one of the well-known lithiuminsertion hosts ,i .e . LiCoO2, Li Mn2O4and Li Ni O2. How- ever the high cost of cobalt resource ,low specific capacity of Li Mn2O4and Li Ni O2is known to be difficult to synthesize and its multi-phase reaction during electrochemical …     

Li 含量对球形富锂正极材料结构和电化学性能的影响

富锂正极材料已经成为高能量密度锂离子电池最具有前景的正极材料之一。然而,富锂正极材料电化学性能对其本体和表面的局域结构很敏感,而这些结构跟材料的合成过程密切相关。在目前的工作中,从合成的角度提出了新的思路,Li含量x将影响着富锂Li1.2x Mn0.54 Ni0.13 Co0.13 O2材料的结构特性和电化学性能。基于电化学,XRD,Raman, XPS技术的分析结果,改变Li含量将在材料的本体和表面产生尖晶石相和Li2 CO3物种,会造成所合成的材料局部组分发生变化,进而影响其电压容量曲线。实验结果表明,在正极材料合成的过程中,相比于其他含量,Li含量过量5%(摩尔分数)所合成的样品表现出更好的电化学性能,放电容量高达270 mAh/g。     

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.     

锂离子电池正极材料磷酸铁锂研究进展

电极材料是推进电池技术发展及应用的关键。作为锂离子电池正极材料的LiFePO4表现出优异的电池性能(大容量、优异循环特性),但也有本征低电导率的缺点。具有橄榄石结构的LiFePO4在电池充放电过程发生FePO4与LiFePO4之间的相变,已有实验证明充放电过程中出现固溶体LixFePO4。掺杂是提高材料电导率的常用手段,但LiFePO4的掺杂却一直饱受争议;缺陷化学的研究初步认定通过适当点缺陷的电荷补偿,晶体内引入掺杂元素是可以实现的,并且提出几种缺陷补偿机制。导电相复合可降低电极颗粒间的接触电阻,特别是LiFePO4的碳包覆有效地改善其电化学性能,促进其工业化推广;碳包覆的有效性取决于碳的sp2杂化键的比例及碳含量。由于电极材料形貌影响电池的充放电动力学过程,LiFePO4的颗粒尺寸、形状、表面粗糙度等的控制都成为提高电池性能的重要手段;LiFePO4的薄膜制备及三维构架技术则进一步推动微型电池的应用发展。     

Li_(0.97)Al_(0.01)FePO_4正极材料性能研究

选用廉价易得的Al(OH)_3为掺杂铝源,制备掺杂量为x=0.01(计量数)的Li_0.97Al_0.01FePO_4和纯LiFePO_4正极材料,并对其进行XRD、SEM分析和电化学性能测试.经过与LiFePO_4标准谱图对照,Li_0.97Al_0.01FePO_4样品的主要晶相为橄榄石结构的磷酸亚铁锂.在室温,0.1 C倍率恒电流充放电条件下,Li_0.97Al_0.01FePO_4的首次放电比容量为134.0 mAh·g~(-1),且放电容量在前15次循环中非常平稳,后略有减少.第20次循环放电比容量达到129.21 mAh·g~(-1),与未掺杂LiFePO_4材料相比,表现出更高的比容量和优良的循环性能.     

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%。     

First Principles Studies on the Electronics Structures of (Li0.75Na0.25)(Fe0.75Mn0.25)PO4 Cathode Materials

采用第一性原理平面波赝势方法计算研究了在LiFePO4的Li位、Fe位和Fe/Li位共掺杂金属原子对材料的电性能和局部结构稳定性的影响关系。结果表明:Li位掺杂(Li0.75Na0.25)FePO4比Fe位掺杂Li(Fe0.75Mn0.25)PO4表现出更好的电子电导性,而局部结构稳定性刚好相反。但是Fe/Li位共掺杂对电子电导性和局部结构稳定性具有双重优化作用,这可能是由Na-2p电子与Li-s电子相互作用引起的。同时,根据计算差分电荷密度关系可以发现共掺杂后会有大量其他原子电荷向Li原子周围偏移,从而改善材料的电子电导性能。     

稀土金属离子掺杂对LiFePO4结构和性能的影响

采用稀土金属离子(Er3+、Y3+、Nd3+)分别对LiFePO4的Li、Fe原子位进行掺杂,通过X射线衍射(XRD)、恒电流充放电及电化学阻抗(EIS)法系统地研究掺杂对LiFePO4结构和性能的影响。结果表明:掺杂试样的微观结构和性能与掺杂离子半径、取代位置密切相关。LiFe0.99Y0.01PO4试样具有最佳的电化学性能,在15mA.g-1放电电流密度下首次放电容量达到149.8mAh.g-1,当电流密度增加到300mA.g-1时,放电容量为134.3mAh.g-1,经过50次循环充放电后,放电容量保持率为99.1%。     

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。     

还原-插锂和碳包覆同步制备磷酸铁锂/碳复合材料及其性能

以聚丙烯酸为碳源,用低温还原-插锂与聚合物高温分解相结合的方法制备LiFePO4/C复合正极材料;FePO4被还原插锂与含碳聚合物化学包覆同时进行,简化了制备工艺,降低了制备成本。经X射线粉末衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)以及恒电流充/放电测试,研究了不同焙烧温度对合成产物的物相、晶胞参数、表面形貌及电化学性能的影响。研究发现,焙烧温度为600℃时,合成产物的0.1 C倍率放电具有最高的放电容量和最好的循环稳定性。在0.1 C下LiFePO4/C复合材料的首次放电容量高达141.3 mAh/g,库伦效率为98.0%,100次循环后,其容量保持率为108.3%。     

(LiFePO_4-AC)/Li_4Ti_5O_(12)混合电池的系统优化

以磷酸铁锂和活性炭为复合正极、以钛酸锂为负极的混合电池,其充放电性能受正极活性物质配比的影响.考察了正极中不同的活性炭和磷酸铁锂含量配比对混合电池能量密度和功率密度的影响.对LiFePO_4-AC/Li_4Ti_5O_(12)混合电池主要采用恒流充放电测试方法.对混合电池正极活性物质的含量配比进行优化可以改善混合电池的比容量和比功率.结果表明,当正极活性物质磷酸铁锂的含量为70%时,混合电池的充放电性能最好.