锂离子电池正极材料LiFePO4的电化学性能改进

引言 随着社会的进步,人们对化学电源提出了高能量、长寿命、低成本、低环境污染的要求.虽然锂离子蓄电池目前已经实现了商品化,但正极嵌锂材料结构与性能的研究,以及如何提高容量和降低成本是锂离子蓄电池进一步被开发和应用的关键.     

锂离子电池正极材料LiMn_2O_4的改性研究进展

尖晶石型LiMn2O4由于其合成工艺条件简单、环境友好、原料价格低等诸多优点被认为是最具有应用前景的锂离子电池正材料,但其在较高的温度下循环稳定性能较差,容量衰减快,从而严重影响了其商业化应用。文章阐述了科研人员为了改善材料的容量衰减快、高温性能及大流充放电性能而采用的离子掺杂和表面包覆改性的研究进展。     

锂离子电池纳米正极材料合成方法研究进展

纳米材料具有独特的物理和化学性质。纳米技术的应用为开发高能量和高功率的锂离子电池多元化发展提供了方向,成为锂离子电池电极材料发展的重要途径。本文介绍了纳米级锂离子电池正极材料的各种合成方法及电化学性能,如：固相法喷雾干燥法、微波合成法、溶胶凝胶法、冷冻干燥法等,指出电极材料纳米化应用中的问题并给出建议,展望了纳米正极材料实用化的美好前景。     

Li—Mn—O体系锂离子电池正极材料的结构与性能

总结了当前对Li-Mn-O体系各种锂离子电池正极材料LiMn2O4、LiMnO2、Li4Mn5O9和Li4Mn5O12,在全成和充放电过程中的结构特征和结构变化过程，以及材料的结构和结构的变化对电化学性能的影响。     

尖晶石LiMn_2O_4高温电化学性能研究

通过熔融浸渍、分段烧结的方法用LiOH·H2 O和EMD制得尖晶石型LiMn2 O4 活性材料 ,对材料进行了元素分析和XRD结构表征 ,采用最小二乘法计算了样品的晶格常数 ,结果表明样品属于立方尖晶石结构 ,为缺锂型尖晶石锂锰氧。样品在高温下的充放电曲线和循环伏安曲线的测定结果表明样品的首次放电容量为 12 2 8mAh·g- 1,放电电压为 3 96V ,恒温充电电压为 4 0 7V ,二者差值仅为 0 11V ,说明以其为正极的电池的极化较小 ,在高温下具有良好的循环特性。     

中空八面体锂离子电池正极材料LiFePO_4的制备及电化学性能

以醋酸锂、磷酸、七水合硫酸亚铁为原料,聚乙二醇为分散剂,通过一步水热法制备得到中空八面体LiFePO_4锂离子电池正极材料。采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和电化学性能测试仪对样品晶型、形电化学性能进行了表征测试。研究结果表明,在2.5~4.2 V电压范围内,以0.1 C(17 mA/g)倍率进行充放电,样品首次放电比容量为129.6 mA·h/g;0.2、0.5、1、2和5 C的充放电倍率时,首次放电比容量分别达到123.6、119.7、114.1、99.5g和90.6 mA·h/g。10 C的充放电倍率时首次放电比容量为84.3 mA·h/g,说明中空八面体LiFePO_4在高倍率下表现出优异的电化学性能。     

锂离子电池正极材料LiMn2O4的研究现状

本文综述了锂离子电池正极材料尖晶石型LiMn2O4的国内外研究现状,在分析尖晶石型LiMn2O4结构和其作为正极材料相关理论的基础上,阐述了合成技术,包括制备方法、合成温度、材料粒径等对LiMn2O4材料性能的影响;并就掺杂改性分析了选择合适的掺杂离子、掺杂量、合成工艺等对材料性能的影响。     

锂离子电池用锂锰氧化物正极材料的研究进展

本文论述了具有层状结构的锂锰氧化物正极材料的最新研究成果。着重讨论了具有层状结构的锂锰氧化物正极材料的合成方法及其电化学性能。     

锂离子电池阴极材料LiCo_xMn_(2-x)O_4的研究

以甘氨酸为配合剂,用溶胶-凝胶法制备了掺钴的锂离子电池阴极材料LiCoxMn2-xO4,用XRD、SEM等方法研究了掺钴量、烧结温度等因素对LiCoxMn2-xO4的结构、表面形貌及电化学性能的影响,实验结果表明,烧结温度为750℃,x=0.12时,LiCoxMn2-xO4的电化学性能最佳。     

大功率锂离子电池正极材料LiFePO4的研究进展

具有橄榄石结构的磷酸铁锂(LiFePO4)作为新兴的一种大动力锂离子电池的正极材料,具有安全性好、绿色环保、价格低廉、循环性能好、结构稳定等优点,是电动汽车、航天器以及大功率动力设备极其理想的高能电池正极材料.综述了LiFePO4作为正极材料的结构特点和充放电机理,以及电化学性能和近几年来优化改性的方法,并展望了LiFePO4正极材料的研究方向和应用方向.     

Co掺杂尖晶石型LiMn_2O_4正极材料研究进展

尖晶石型LiMn_2O_4具有资源广、电压高、成本低、无污染、安全等优点,是具有良好发展前景的锂离子电池正极材料之一。由于在使用过程中Jahn-Teller效应、锰的溶解等引起其结构塌陷,制约了材料的应用,掺杂可以有效稳定LiMn_2O_4材料的结构、抑制容量衰减等,提高循环稳定性能。综述了Co掺杂尖晶石型LiMn_2O_4正极材料的研究进展,展望了Co掺杂尖晶石型LiMn_2O_4材料的发展前景。     

用于锂离子电池负极SnO2MCMB复合材料的研究

以中间相碳微球(MCMB)为核心,用直接沉淀法制备了一种氧化锡颗粒修饰的新型复合碳材料.用X射线衍射和扫描电镜对材料的结构及形貌进行了表征.通过恒流充放电、交流阻抗、循环伏安等测试手段对该材料的嵌脱锂特性进行了研究,循环20周后其比容量仍然保持在360 mAh/g以上.此种复合物可以作为一种锂离子电池新型负极材料.     

Structural,microstructural and electrochemical studies on LiMn2-x(GdAl)xO4 with spinel structure as cathode material for Li-ion batteries

Gd and Al co-doped LiMn_2-x(GdAl)_xO₄ (x?=?0, 0.01, 0.02, 0.03, 0.04 and 0.05) materials with spinel structure were synthesized by sol–gel method. Powder X-ray diffraction results confirm the formation of cubic spinel structure and average particle sizes are found to be between 80 and 110?nm from FE-SEM and TEM analysis. Decrease in peak potential difference as a function of doping in Cyclic Voltammetry results establishes enhancement in Li⁺ intercalation and de-intercalation. Electrochemical Impedance Spectroscopy (EIS) results showed that accumulation of charges on electrode has improved with doping over pristine samples. At a doping of x?=?0.02 charge transfer resistance values were found to be least. First cycle charge–discharge profiles for LiMn_1.96(GdAl)_0.02O₄ shows 139.2?mAh/g discharge capacity over other doped derivatives and pure LiMn₂O₄ (119.6?mAh/g) in aqueous Li₂SO₄ electrolyte. Doping of x?=?0.02 exhibit good cycling performance with only a total 4% capacity loss after 30 cycles.     

锂离子电池正极材料磷酸铁锂研究进展

与氧化钴锂（LiCoO₂）、氧化镍锂（LiNiO₂）相比,橄榄石结构磷酸铁锂(LiFePO₄)具有安全、环保、比容量高、循环性能优异、高温特性好等优点,被誉为最具发展前景的锂离子电池正极材料。长的循环寿命、优良的高倍率放电性能、高的放电平台、大的能量密度以及良好的热稳定性能,也使得磷酸铁锂成为高功率动力电池正极的首选材料。但是,磷酸铁锂也存在电子电导率相对较低、锂离子扩散系数小、振实密度不高、低温特性不好等缺点,因而制约着它的应用和发展。从磷酸铁锂结构、性能、制备和改性等方面综述了近年来磷酸铁锂的研究进展。     

Facile molten salt synthesis of Li2NiTiO4 cathode material for Li-ion batteries

Well-crystallized Li₂NiTiO₄ nanoparticles are rapidly synthesized by a molten salt method using a mixture of NaCl and KCl salts. X-ray diffraction pattern and scanning electron microscopic image show that Li₂NiTiO₄ has a cubic rock salt structure with an average particle size of ca. 50 nm. Conductive carbon-coated Li₂NiTiO₄ is obtained by a facile ball milling method. As a novel 4 V positive cathode material for Li-ion batteries, the Li₂NiTiO₄/C delivers high discharge capacities of 115 mAh g^-1 at room temperature and 138 mAh g^-1 and 50°C, along with a superior cyclability.     

锂离子电池新型正极材料LiFePO4的研究评述

对近几年有关LiFePO4作为锂离子电池新型正极材料的研究进行了系统分析。比较了不同的合成方法及掺杂对材料性能的影响,对LiFePO4性能提出了进一步改进的措施;认为掺杂一种或多种高价金属元素是很有前途的方法。     

锂离子电池LiNi_xFe_(1-x)PO_4正极材料的制备及其电化学性能

本文以蔗糖为碳源,采用固相法合成了锂离子电池LiNixFe1-xPO4(x=0、0.05、0.1、0.2和0.3)正极材料,通过XRD和SEM等表征所合成的产物为多孔炭和LiFePO4相以恒电流充放电和电化学阻抗谱研究了材料的电化学性能,结果LiNi0.1Fe0.9PO4的性能最佳,其粒径大小在500～1000nm左右,在2C的充放电条件下,其放电比容量为70.3mAh·g-1,15次循环后容量保持率达90%。     

Synthesis of passively prelithiated SiOx nanoparticles for Li-ion battery anode

A new concept of passive prelithiation to SiO_x nanoparticles is introduced and evaluated by investigating their nanostructures and electrochemical properties. Specifically, Li is incorporated into SiO_x nanoparticles during the nanoparticle synthesis. We obtain Si-Li-O-based nanoparticles, which we call SILIO; these are much larger than SiO_x particles and have totally different nanostructures. Due to nanostructures with various phase distributions, SILIO nanoparticles show enhanced electrochemical properties. The initial reversible capacity (IRC) and initial columbic efficiency (ICE) of SILIO nanoparticles are 946 to 1107 mAh/g and 72% to 77%, respectively, while SiO_x exhibits 1,064 mAh/g of IRC only with 41.5% of ICE. In addition, the stability of SILIO in the air is evaluated to guarantee no unstable phases such as Li₂O_x (x = 0–2) are present in SILIO. Through our findings, we suggest a new nanostructure model composed of crystalline Si, amorphous SiO_x, and lithium silicate.     

Corrosion of Li-ion battery cathode materials on mullite insulation materials during calcination

A specially designed experimental device was used in laboratory to investigate the corrosion of mullite during the calcination of Li(Ni_xCo_yMn_z)O₂ (LNCM) materials. The anti-corrosion tests were carried out at 1000, 1100, 1200 and 1300 °C, and characterized with X-ray diffraction and scanning electron microscopy. The influence of temperature on the interactions between mullite insulation materials and LNCM materials was determined. In addition, the high-temperature creep properties of the mullite insulation materials before and after corrosion were tested. The laboratory scale tests, thermodynamic and kinetic calculations allowed a more comprehensive understanding of the evolution of the mullite insulation materials during serving for the roasting process of LNCM materials. Through this research, it is suggested that the upgrading of the kiln lining in the lithium battery industry should select materials with excellent resistance to alkali corrosion, especially excellent resistance to Li⁺ corrosion.     

锂离子电池正极材料镍酸锂研究进展

镍酸锂具有比容量高、污染小、价格适中、与电解液匹配好等优点，被认为是一种较有发展前景的锂离子电池正极材料。但它合成困难，循环稳定性差。近几年来一些研究人员从合成方法、掺杂改性等方面对镍酸锂做了大量的研究工作。介绍了作为锂离子电池正极材料的镍酸锂的结构特征、电化学性能及现阶段存在的问题；综述了近几年来国内外的电化学研究者对锂离子电池正极材料镍酸锂的合成及稀土掺杂方面的研究进展和稀土掺杂对镍酸锂的结构和电化学性能的影响；并对镍酸锂未来的发展方向做了展望。