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.     

用β-环糊精制备LiFePO4/C锂离子电池正极材料

采用高温固相法制备了β-环糊精为碳源前驱体、具有橄榄石结构的LiFePO4/C复合正极材料.与采用相同工艺制备的LiFePO4和以碳黑作为碳源制备的LiFePO4/C产物比较,该复合材料粉体粒度小,电化学性能优良,体现在:占体积分数为26.88%的产物粒度小于1 μm;0.1C放电比容量可达到147 mA·h·g-1,相对纯净LiFePO4提高66 mA·h·g-1.此外,初步分析了β-环糊精在制备过程中细化颗粒的机理.     

LiFePO4基正极材料容量的温度敏感特性及交流阻抗谱研究

采用原位碳包覆法制备了锂离子二次电池用LiFePO4／C复合正极材料。考察了环境温度对LiFePO4/C电池容量的影响，得到容量与绝对温度之间符合Arrhenius关系。运用交流阻抗谱分析了温度与电池电化学特性的关系，并对电极基于电荷和质量传递控制过程给出了一种新的模拟等效电路，通过Zview拟合软件得到了各个模拟元件的数值及变化趋势，从而定量地解释LiFePO4／C复合电极容量与温度的关系。     

LiFePO_4正极材料存在的问题及改进方法

具有橄榄石结构的LiFePO4作为锂离子动力电池的正极材料,具有成本低、无毒、原材料来源丰富和良好的高温电化学能力而成为当前研究的热点之一,但自身也存在缺陷。本文综述锂离子电池正极材料LiFePO4的发展情况,从物质结构和电性能方面指出其存在的问题以及所采取的改进途径。     

PEG固相还原制备LiFePO4及材料的电池性能

本文首次采用PEG固相还原Fez0。成功地制备了LiFePO。锂电池用正极材料。通过XRD、SEM表征了材料的相态和形貌,采用恒电流充放电法研究了材料的电化学性能。SEM图上可观测到材料呈现出微米球形团簇结构和蜂窝状的表面;XRD结果表明,晶相为橄榄石型磷酸铁锂。对电池的电化学测试表明,制备的LiFeP0。材料表现出优良倍率性能和循环稳定性,在0．1C和O．3C下,放电比容量分别为139．9mAh／g和127．5mAh／g,30次循环后比容量没有衰减。这种以廉价铁盐Fe2O3的PEG固相还原制备,为锂电池正极材料LiFePO4低成本制备提供了新的方法。     

锂离子电池新型正极材料LiFePO4的研究进展

橄榄石结构的LiFePO_4作为锂离子电池的一种新型正极材料,具有原料来源广泛、价格低廉、对环境友好、能量密度和理论容量高、放电电压稳定、热稳定性和循环性好等优点,是下一代锂离子电池正极材料有力的竞争者.本文介绍LiFePO_4正极材料的结构与性能以及存在的问题:综述制备LiFePO_4的各种方法,即固相合成和液相合成两类,比较各种方法的优缺点;探讨近年来国内外对于改善LiFePO_4电化学性能所进行的研究工作,并对其发展前景进行了展望.     

稀土镧掺杂LiFePO4正极材料的物理与电化学性能研究

利用固相法合成了镧离子掺杂的Li1-xLaxFePO4正极材料，采用XRD，SEM和充放电性能表征了材料的晶体结构、微观形貌和电化学性能。研究表明，少量La^3＋的掺杂未影响到LiFePO4的晶体结构，但显著改变了粉体的微观形貌，降低颗粒粒度至纳米级，改善了可逆容量和循环性能。得到的最佳配比正极材料Li0.99La0.01FePO4，在C／20的充放电速率下，其初始可逆放电容量达到理论容量的73％——123mAh/g，20次充放电循环后表现出良好的容量可循环性，容量没有衰减。引入稀土离子是提高磷酸铁锂新型锂离子正极材料电化学性能的有效方法。     

锂离子电池正极材料LiFePO4掺碳纳米管的性能研究

以Li2CO3、FeSO4·7H2O、(NH4)2HPO4和Na2EDTA为原料,掺杂碳纳米管采用水热法合成了锂离子电池正极材料LiFePO4.研究了表面活性剂和碳纳米管对产物形貌和电化学性能的影响.结果表明:LiFePO4/MWCNTs样品属于橄榄石结构,在0.1C、3.0～4.3V条件下的首次放电比容量为145 mAh·g--,第20次循环的比容量为144.3 mAh·g-1.     

磷酸铁锂锂离子电池制备工艺的优化(英文)

采用固相法合成磷酸铁锂锂离子电池正极材料。X射线衍射分析(XRD)显示合成的样品具有橄榄石晶型结构。扫描电镜(SEM)结果显示LiFePO4的大小在0.5～2.5μm,并且形状不规则。通过电化学测试研究了不同物料配比和涂膜厚度对LiFePO4电化学性能的影响。结果显示:当物料配比为85:10:5、涂膜厚度为200μm时,以LiFePO4为正极的电池在0.1C下首次放电比容量为134.8mAh/g。从循环伏安测试(CV)发现,优化后的样品对于Li+的脱出与嵌入具有很好的可逆性,这一性能同样被交流阻抗分析(AC)所证实。     

改进型原位限制聚合法制备纳米LiFePO_4/C核-壳材料及其电化学性能研究（英文）

采用改进型原位限制聚合法制备具有核-壳结构的纳米LiFePO_4/C颗粒.。并通过XRD,HRTEM,电化学工作站等测试手段研究了所制备粉体的相组成,微观结构和电化学性能。XRD结果表明所制备的LiFePO4/C具有晶型完整的橄榄行结构,壳层炭为作晶。HRTEM照片显示所制备的LiFePO4/C粒径在18.2~54.5 nm之间,炭层均匀包覆在LiFePO4颗粒外表面,厚度在2~10nm之间。700℃合成的LiFePO_4/C核-壳材料的首次放电容量为142 mAh/g,经过40次充放电循环后,容量保持在132 mAh/g,容量保持率在93.0%。其充放电容量受电子导电、锂离子扩散速率的共同影响。     

Electrochemical performance of LiFePO4 cathode material for Li-ion battery

In the search for improved materials for rechargeable lithium batteries, LiFePO4 offers interesting possibilities because of its low raw materials cost, environmental friendliness and safety. The main drawback with using the material is its poor electronic conductivity and this limitation has to be overcome. Here Al-doped LiFePO4/C composite cathode materials were prepared by a polymer-network synthesis technique. Testing of X-ray diffraction, charge-discharge, and cyclic voltammetry were carried out for its performance. Results show that Al-doped LiFePO4/C composite cathode materials have a high initial capacity, good cycle stability and excellent low temperature performance. The electrical conductivity of LiFePO4 material can be obviously improved by doping Al. The better electrochemical performances of Al-doped LiFePO4/C composite cathode materials have a connection with its conductivity.     

Optimized synthesis technology of LiFePO4 for Li-ion battery

The influence of factors of the carbon black content, sintering temperature, sintering time, molar ratio of Li to Fe, as well as the electrochemical properties of LiFePO4 for lithium ion battery were studied. The only technology was obtained by using range analysis through Latin orthogonal experiment of L4^4 (16). The results show that the optimization synthesis technology of LiFePO4 is content of 5% doping carbon, sintering temperature of 700℃,molar ratio of Li to Fe of 1.03 : 1 and sintering time of 16 h. The optimized cathode synthesis techniques can make LiFePO4 have good electrochemical properties.     

Ni^2+掺杂对LiFePO_4正极材料电化学性能的影响

采用固相反应法在惰性气氛下合成了橄榄石型LiFePO4及其Ni^2＋掺杂正极材料,采用XRD,SEM和充放电等方法对目标材料进行了表征。XRD分析表明,掺杂少量Ni^2＋后的LiFePO4晶体结构并未发生变化;SEM观察发现,掺杂后,样品的粒径变小;充放电测试得出,比未掺杂的LiFePO4具有更好的电化学性能,首次放电比容量达145mAh·g^-1,高于纯的LiFePO4正极材料的容量90mAh·g^-1,经100次循环后掺杂Ni^2＋的LiFePO4和LiFePO4样品的容量保有率分别为91％和53％。     

多孔LiFePO4正极材料的研究进展

锂离子电池是高效、清洁的储能装置,在便携式电子产品、储能设施和电动汽车等领域具有广泛的应用前景,对于缓解能源危机和环境污染具有重要意义。橄榄石型LiFePO_4是最有前途的锂离子电池正极材料之一。然而,相对低的本征电子电导率与锂离子扩散速率限制了LiFePO_4倍率性能的发挥,阻碍其在动力锂离子电池领域的大规模商业化应用。纳米化是一种能有效改善LiFePO_4倍率性能的方法,但纳米粒子存在表面能高,易团聚结块,性能衰减较快等问题。近些年的研究表明,三维多孔结构的LiFePO_4兼具纳米与微米级活性材料的优点,是LiFePO_4正极材料的研究热点和重要的发展方向。本文从合成方法、形貌结构、电化学性能以及结构—性能关系等方面系统总结多孔LiFePO_4材料的研究进展,并展望其发展前景。     

硅基锂离子电池负极材料研究进展

作为锂离子电池负极材料,硅基材料具有较高的理论比容量、适中的嵌/脱锂电位、与电解液反应活性低等特点,成为最有前景的锂离子电池负极材料之一。然而由于其巨大的体积效应和较低的导电性导致其商业化应用具有相当的挑战性。本文综述了近年来为改善硅基材料的缺点而做的一些研究,展望了硅基材料作为锂离子电池负极材料的发展趋势。     

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%。     

Influence of Helium on Microstructure and Electrochemical Properties of LiFePO4 Thin Films Electrodes

提出利用氦渗透法优化LiFePO4材料的结晶生长过程,达到提高材料电化学性能的目的。采用磁控溅射法制备含氦LiFePO4薄膜电极,利用扫描电镜观察样品的微观形貌,发现样品表面与截面皆呈现多孔结构。用X射线衍射仪分析含氦LiFePO4薄膜电极的晶体结构。结果表明,氦渗入薄膜后显著增强了材料在29.81o的衍射峰强度,而此处正对应了锂离子在LiFePO4材料中的扩散路径（[010] 方向）。这表明含氦LiFePO4薄膜中存在有利于材料脱锂/嵌锂的结晶择优生长取向,会导致薄膜电极电化学性能的提高。     

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锂离子蓄电池具有比能量大、电压高及无记忆效应等特点。通过对锂离子蓄电池搁置特性的研究,将48只锂离子电池分别放置在20℃、10℃、0℃和-10℃的环境条件下,在搁置4个月的过程中,每个月从不同的温度环境下取出3只电池,进行7．5C放电,结果发现电池在-10℃的环境条件下贮存效果最好,即电池的损失容量最小;并且将高比能量电池、高比功率电池的短期搁置与长期搁置情况进行对比,发现高比能量电池的搁置性能较好。这些搁置试验的研究,为锂离子电池的设计、长期使用和贮存提供了的理论参考价值。     

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。