超/亚临界水热合成LiFePO4材料及其电化学性能

利用间歇式高温高压水热设备在超临界和亚临界条件下合成纯度高、结晶度好的亚微米级LiFePO4颗粒,通过XRD、SEM、充放电测试对LiFePO4的结构、形貌和电化学性能进行表征,并考查反应温度、压力和3种模板剂对制备的LiFePO4材料的结构、形貌及电化学性能的影响。结果表明温度和压力的升高有利于合成较小粒径、均一分布的颗粒,以PVP作为模板剂得到的样品性能最佳,制备的LiFePO4颗粒粒径为200～600 nm,0.1 C和1 C倍率下的首次放电比容量分别为141.2 mAh/g和113.6 mAh/g,1C倍率下循环100次,其容量保持率为96.0%,制备的材料具有优异的倍率性能。     

燃烧合成LiFe1-xMnxPO4正极材料的研究北大核心

以MnCO3为Mn源,采用热爆工艺合成LiFePO4,研究不同添加量的MnCO3对LiFePO4性能的影响。结果表明,掺杂量x=0.05时LiFe0.95Mn0.05PO4衍射峰峰强和半高宽为最佳;SEM测试显示,掺杂产物的颗粒分散最好,颗粒均匀;掺杂产物在0.1 C倍率下的首次充放电比容量分别为154.9 mAh/g和138.5 mAh/g,较纯LiFePO4的首次充放电比容量有较大提高;在经过50次循环后放电比容量保持率为86.45%,在0.2 C、0.5 C和1 C倍率下的首次放电比容量分别为129 mAh/g、109.4 m Ah/g和86.9 mAh/g。     

固相法合成锂离子电池负极材料Li_4Ti_5O_(12)/C

以Li2CO3、TiO2和硬脂酸为原料,采用高温固相法制备出Li4Ti5O12/C复合材料。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、恒流充放电测试等测试方法对Li4Ti5O12的结构、形貌和电化学性能进行了研究。结果表明:硬脂酸的添加使合成的Li4Ti5O12/C复合材料具有良好的高倍率电化学性能,其0.1C倍率下首次放电比容量达到153.6mAh/g,在2C倍率下首次放电比容量可达到134.4mAh/g。     

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。     

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%。     

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％。     

LiNi0.6Co0.1Mn0.3O2正极材料的合成与性能

采用共沉淀-高温固相法制备LiNi0.6Co0.1Mn0.3O2锂离子正极材料,并使用X 射线衍射仪（XRD）和扫描电镜（SEM）技术分别表征其结构和形貌.然后将所得LiNi0.6Co0.1Mn0.3O2正极材料组装成扣式电池,并表征其电化学性能,探讨烧结温度和锂配量对其电化学性能的影响.结果表明：所得LiNi0.6Co0.1Mn0.3O2正极材料的放电比容量随烧结温度的升高而增大,且在900℃时表现出最佳的电化学性能.室温下,1C倍率下,锂配量(n(Li)/n(Ni+ Co+ Mn)=1.09)时,正极材料的首次放电容量为143.7 mAh/g,50次循环后,正极材料的放电比容量仍有141.3 mAh/g,容量保持率为98.3%.     

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。     

燃烧合成LiFe_(1-x)Mn_xPO_4正极材料的研究

以MnCO_3为Mn源,采用热爆工艺合成LiFePO_4,研究不同添加量的MnCO_3对LiFePO_4性能的影响。结果表明,掺杂量x=0.05时LiFe_(0.95)Mn_(0.05)PO_4衍射峰峰强和半高宽为最佳;SEM测试显示,掺杂产物的颗粒分散最好,颗粒均匀;掺杂产物在0.1 C倍率下的首次充放电比容量分别为154.9 mAh/g和138.5 mAh/g,较纯LiFePO_4的首次充放电比容量有较大提高;在经过50次循环后放电比容量保持率为86.45%,在0.2 C、0.5 C和1 C倍率下的首次放电比容量分别为129 mAh/g、109.4 m Ah/g和86.9 mAh/g。     

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。     

不同锂源对LiFePO4正极材料电化学性能的影响

采用不同锂源用碳热还原法合成LiFePO4正极材料,利用TG-DTA、XRD和SEM对前驱体、材料的晶体结构及表面形貌进行表征,通过充放电和循环伏安测试电化学性能。结果显示,以乙酸锂为锂源制得的样品颗粒粒径最小、电化学性能最佳。以C/20倍率充放电,首次放电比容量达到143.3 mA.h/g。该样品具有稳定的循环行为,以C/10倍率循环15次后放电容量为初始值的98%。循环伏安曲线显示以乙酸锂为锂源合成的LiFePO4材料具有良好的可逆性,极化小。     

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。     

钠电正极材料Na2/3Ni1/3Mn2/3O2的合成工艺参数研究

通过高温固相法制备了钠离子电池正极材料Na2/3Ni1/3Mn2/3O2,并对Na2/3Ni1/3Mn2/3O2的合成工艺参数进行了研究.通过对不同条件下制得的正极材料进行物化性质与电化学性能的表征,确定材料的最佳合成温度为900℃,最佳保温时间为12 h.在2～4.5 V电压区间内,0.2 C倍率下,材料首周的放电容量为110 mAh·g-1,100周充放电后的可逆容量为86 mAh·g-1,容量保持率达78.1％.     

固相合成锂离子电池正极材料LiMn_(1-x)Fe_xPO_4/C的结构与电化学性能

以葡萄糖为碳源,对LiH2PO4、MnCO3、FeC2O4与葡萄糖等反应物进行湿法球磨,随后在750℃温度下煅烧,通过固相反应实现对LiMnPO4的铁离子掺杂和碳包覆改性,得到锂离子电池正极材料LiMn1-xFexPO4/C(x=0、0.05、0.10、0.15、0.20)。利用X射线衍射(XRD),扫描电镜(SEM)及电化学测试等手段研究铁离子掺杂量对磷酸锰锂的晶体结构、微观形貌与电性能的影响。结果表明,LiMn0.9Fe0.1PO4/C结晶度良好,颗粒较均匀细小,具有较好的电化学性能,0.05C倍率下的首次放电比容量达到110(mA·h)/g,经过30次循环后,放电比容量约80(mA·h)/g。     

喷雾干燥法合成锂离子电池复合正极材料xLiFePO4.yLi3V2(PO4)3及性能研究

采用喷雾干燥和高温固相法合成了一系列xLiFePO4·yLi3 V2( PO4)3复合正极材料.电化学测试结果表明,0.95LiFePO4·0.05Li3 V2( PO4)3复合正极材料具有较高的比容量、优良的循环性能和倍率性能,在电压范围为2.0V～4.3V,0.1C,1C,5C条件下的放电容量分别为162.7,147.7和122.3 mAh·g-1.0.5LiFePO4·0.5Li3 V2(PO4)3和0.3LiFePO4·0.7Li3 V2 (PO4)3复合正极材料则表现出了良好的倍率性能,5C,10C充放电条件下容量保持率分别为:77％,73％,88％,82％.     

锂离子电池正极材料锰酸锂的钴酸锂包覆研究

介绍了一种用溶胶-凝胶法制备包覆LiCoO2的LiMn2O4的方法。以乙二醇为螯合剂,将商业化的LiMn2O4加入到醋酸钴和醋酸锂的混合溶液中,调节pH值,在水浴中搅拌后离心分离,并在高温条件下煅烧即得到产品。利用X-射线衍射、差热—热重分析、透射电子显微镜以及充放电性能测试等分析方法来考察包覆LiCoO2的质量、煅烧温度和煅烧时间对晶体结构和电化学性能的影响。通过电化学性能测试表明,在最佳工艺条件下制备的LiCoO2包覆LiMn2O4材料的电化学比容量(115mAh/g)明显高于未包覆的LiMn2O4材料(110mAh/g),充放电循环次数明显高于其它合成条件下的样品,在20℃下的循环电化学比容量持有率大于85%。     

锂离子电池正极材料锰酸锂的钻酸锂包覆研究

介绍了一种用溶胶-凝胶法制备包覆LiCoO2的LiMn2O4的方法.以乙二醇为螯合剂,将商业化的LiMn2O4加入到醋酸钴和醋酸锂的混合溶液中,调节pH值,在水浴中搅拌后离心分离,并在高温条件下煅烧即得到产品.利用X-射线衍射、差热-热重分析、透射电子显微镜以及充放电性能测试等分析方法来考察包覆LiCoO2的质量、煅烧温度和煅烧时间对晶体结构和电化学性能的影响.通过电化学性能测试表明,在最佳工艺条件下制备的LiCoO2包覆LiMn2O4材料的电化学比容量(115 mAh/g)明显高于未包覆的LiMn2O4材料(110 mAh/g),充放电循环次数明显高于其它合成条件下的样品,在20℃下的循环电化学比容量持有率大于85%.     

冷冻干燥法制备高性能电池级正极材料磷酸铁锂

以LiOH·H_2O为Li源,FeNO_3·9H_2O为Fe源,NH_4H_2PO_4提供磷酸根,柠檬酸作为碳源和螯合剂进行配料,采用简单的制备工艺冷冻干燥法合成了电池级正极材料磷酸铁锂粉末。通过XRD物相表征、电池充放电和循环伏安等测试手段探究了烧结工艺对碳包覆磷酸铁锂(LiFePO_4/C)正极材料的结晶性及电化学性能的影响。结果表明,煅烧温度为750℃时获得的正极材料LiFePO_4/C电化学性能表现最好,在不同电流密度下0.1C、0.2C、1C、2C和5C的放电比容量分别为150.5、142.2、128.1、117.8和105.4 mAh/g。     

原料粒度对固相合成锰酸锂正极电化学性能研究

近年来锂离子电池飞速发展已被广泛应用于便携式电子设备、新能源汽车和储能等领域。具有三维通道的尖晶石LiMn_2O_4材料由于其丰富的资源、低廉的价格和环境友好性,被认为是锂离子电池理想的正极材料。材料的形貌和尺寸决定了其物理化学性能,文中研究了不同粒度MnO_2原材料固相合成LiMn_2O_4材料及其电化学性能。研究结果表明原料粒径最小合成的LiMn_2O_4正极具有最佳的电化学性能,在0.2 C倍率下,首次放电比容量达到141 mAh/g,在1 C倍率下,循环100次,容量保持率为80.9%。     

烧结工艺对锂离子电池正极材料磷酸钒锂结构和电化学性能的影响

磷酸钒锂因其具有较高的能量密度、良好的结构稳定性、安全性能以及低温性能而成为潜在的、最具有前途的锂离子电池正极材料。以LiOH·H_2O作为Li源,以V_2O_5作为V源,以NH_4H_2PO_4提供磷酸根,以柠檬酸为还原剂进行配料并球磨后通过碳热还原法制备Li_3V_2(PO_4)_3/C正极材料。通过XRD、恒电流充放电等测试手段研究了烧结温度和烧结时间对Li_3V_2(PO_4)_3正极材料结构及电化学性能的影响,通过多次试验获得制备性能优良的单斜Li_3V_2(PO_4)_3正极材料的最佳烧结工艺参数。结果表明850℃、10 h合成的Li_3V_2(PO_4)_3/C样品的结晶度最好,晶型最完整,结构最稳定,极化最低,放电比容量最高,循环性能最好。在电压范围3.0～4.3 V和0.1 C倍率下,其首次放电比容量为119 mAh/g,经过15次循环后其放电比容量为118.7 mAh/g,容量保持率为99.7%。