化学沉淀法制备掺杂磷酸铁锂的结构和性能研究

用化学沉淀法制备了Mg^2＋、Al^3＋、Ti^4＋、V^5＋和Ni^2＋掺杂的磷酸铁锂，用恒电流充放电方法测量掺杂LiFePO4的充放电性能，用x射线衍射和里特沃尔特方法表征了掺杂LiFePO4的晶体结构。研究表明，少量金属离子掺杂能有效地提高LiFePO4的大电流放电性能，其中Li1-xTixFePO4、Li1-xVxFePO4和Li1-xNixFePO4以2C速率充放电时，放电比容量在120mAh／g以上，循环20次后容量保持率在80％以上。主要原因是掺杂金属离子以固溶体形式存在，并占据锂的位置，改变了晶体中原子间距离和位置，引起晶胞收缩和Li-O原子间平均距离增加，形成了有利于锂离子脱嵌的结构。     

一种新型的锂离子电池正极材料——LiFePO4

介绍了1种新型的锂离子电池正极活性材料LiFePO4并解释了材料的结构特征和电化学过程。LiFePO4具有较高的比容量和良好的循环稳定性等优良的电化学性能,但是目前还存在着制约容量释放的锂离子扩散系数小以及材料导电性能不太好等问题。在回顾该材料研究状态的基础上,说明了只要通过选取适当的制备工艺和进行合适的表面改性可以制备出具有优良电化学性能的LiFePO4粉体。这种粉体具有环境相容性、便宜以及资源丰富等诸多优点,是1种颇具潜力的锂离子电池正极替代材料。     

液相法制备磷酸铁锂的研究进展

介绍了锂离子电池正极材料磷酸铁锂（LiFePO4）的晶体结构和充放电特性,评述了固相法和液相法制备LiFePO4。系统介绍了近几年液相法制备LiFePO4的研究进展,包括水热法,溶胶-凝胶法,共沉淀法等。并对LiFePO4正极材料的应用前景做了展望。     

磷酸铁锂研究进展

阐述了磷酸铁锂电池的工作原理和性能特点,并介绍了磷酸铁锂电池研究的新进展及其应用领域。     

LiFePO4/C锂离子电池正极材料的电化学性能

以碳凝胶作为碳添加剂,采用固相法制备了复合型LiFePO4/C锂离子电池正极材料.研究了不同掺碳量对样品性能的影响.利用X射线衍射仪、扫描电镜和碳硫(质量分数)分析方法对所得样品的晶体结构、表面形貌、含碳量进行分析研究.结果表明:样品中的碳含量(质量分数)分别为0%、5%、10%、22%,所得样品均为单一的橄榄石型晶体结构,碳的加入使LiFePO4颗粒粒径减小.另外,碳分散于晶体颗粒之间,增强了颗粒之间的导电性.合成样品的电化学性能测试结果表明,掺碳后的LiFePO4放电比容量和循环性能都得到显著改善.其中,含碳量为22%的LiFePO4/C在0.1 C倍率下放电,首次放电容量达143.4 mA·h/g,充放电循环6次后电容量为142.7 mA·h/g,容量仅衰减0.7%.     

液氮淬火法制备高性能锂离子电池正极材料LiFePO4/C

以FePO4、Li2CO3和葡萄糖为原料,用液氮急速淬火法制备单一橄榄石结构的锂离子电池正极材料LiFePO4/C。结果表明:淬火使得LiFePO4晶格中产生Li空位,有利于提高其电子导电性。淬火样品的一次颗粒细小(100~500 nm),无明显团聚,并形成多孔结构;该样品在1C、2C和4C倍率下的首次放电比容量分别为151.4、138.0和116.7 mA.h/g,循环100次后的容量保持率高达99.3%、98.6%和94.5%。     

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。     

LiFePO_4/CNT复合正极材料的制备与性能研究

以柠檬酸为碳源和螯合剂,通过溶胶-凝胶法制备了LiFePO_4/CNT复合正极粉体材料.利用XRD和SEM表征了复合粉体的结构.复合材料含有单一的磷酸铁锂相,碳纳米管在正极材料中将颗粒与颗粒相连,为颗粒之间提供了附加的导电通路.通过添加碳纳米管的方法对正极材料导电通路进行改善.在低速率下容量可以达到135 mAh/g,在1 C充放电速率下容量保持在110 mAh/g,2 C时容量保持在80 mAh/g.随着碳纳米管含量的增加,锂离子电池的容量也增加.     

低成本高比容量磷酸铁锂和富锂锰基正极材料产业化关键技术

锂离子电池作为二次能源,具有能量密度高、循环寿命长、自放电率小、无记忆效应和绿色环保等突出优势,是20世纪90年代开发成功的新型绿色二次电池。近年来,随着新能源战略下电动汽车的普及、铅蓄电池环保问题、石油价格飞涨等诸多因素影响,锂电池的开发和锂产品新兴领相关链接域的发展迅猛。特别是当前新能源、新材料产业的发展极大地促进了锂产业发展,     

综合利用钛铁矿制备二氧化钛、钛酸锂和磷酸铁锂

以钛铁矿为原料,经机械活化-盐酸浸出得到水解钛渣和富铁浸出液;用H2O2将水解钛渣中的Ti配位溶出,得到配位浸出液,并以其为反应物制备纳米级片状的过氧钛化合物;该过氧钛化合物经洗涤、煅烧制备得到纳米级片状的TiO2,其纯度高达99.31%(质量分数)。将过氧钛化合物与Li2CO3混合,球磨后煅烧合成性能优良的锂离子电池负极材料Li4Ti5O12。以富铁浸出液为原料,经选择性沉淀制备含少量Al和Ti的FePO4.xH2O,并以其为前驱体制备了Al-Ti掺杂的LiFePO4。该LiFePO4在1C和2C倍率下的首次放电比容量分别达151.3和140.1(mA.h)/g,循环100次之后容量无衰减。该方法也可用于钛白粉副产品硫酸亚铁的回收利用,制备性能优异的LiFePO4。     

共沉淀法制备正极材料LiFePO4的研究

以氢氧化锂、硫酸亚铁铵和磷酸氢二铵为原料，研究了液相共沉淀法制备LiFePO4正极材料和掺杂Co^2＋的LiFePO4改性正极材料，并对其进行XRD、SEM分析和电化学性能测试。结果表明掺杂Co^2＋对正极材料的初始充电比容量为156．7mAh·g^-1，且循环60次后，容量仍有138．7mAh·g^-1，容量衰减率仅为11．4％。     

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。     

双碳源制备磷酸钒锂及其电化学性能研究

以葡萄糖为主碳源,抗坏血酸(AA)为辅助碳源,采用固相法合成了倍率性能优良的碳包覆磷酸钒锂(LVP/C-AA)复合正极材料。通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、拉曼光谱(Raman)、恒电流充放电测试、循环伏安(CV)和交流阻抗(EIS)测试表征了材料的物相、形貌、结构和电化学性能。结果表明,添加少量的抗坏血酸为辅助碳源,对Li3V2(PO4)3晶体结构没有明显的影响,但能明显提高Li3V2(PO4)的高倍率性能。LVP/C-AA在5 C时的首次放电比容量可达162.4 mAh g-1,100次循环后容量保持率高达80.4%。     

高电压正极材料LiMnPO4的研究进展

高电压正极材料LiMnPO4具有无毒、电压高、比容量高、循环性能和安全性能好等优点成为锂离子电池正极材料的研究热点之一,但是较低的电子导电率、本征电导率及较差的倍率性能限制了该材料的实际应用。近几年来,通过增强颗粒间电子导电性、提高颗粒内部的本征电导率和减小颗粒尺寸等,显著提升了LiMnPO4材料的电化学性能。本文介绍了LiMnPO4材料的结构和特点以及近年来国内外的合成和改性方法,包括高温固相法、溶胶-凝胶法、水热法、喷雾干燥法、表面包覆、掺杂和制备纳米尺寸材料等。揭示了目前LiMnPO4的研究现状和存在问题,并对今后的发展前景以及研究的重要方向进行了评述。     

碳含量对磷酸钒锂正极材料的影响

研究碳含量对Li3V2(PO4)3正极材料的晶型结构、晶格参数、密度、颗粒平均粒度等性质的影响。发现无定型的碳不会影响Li3V2(PO4)3正极材料的晶型结构和晶格参数,但对材料颗粒大小和密度等有较大影响,随着碳含量的增加,材料的平均粒度和密度都呈变小趋势。将材料装配成CR2032扣式电池进行充放电循环性能测试表明,碳含量对材料的电化学性能有较大影响。进行小电流充放电循环时,随着碳含量的增加,材料的电化学性能逐渐提升,碳含量为10%时到达最佳;高倍率放电时则要求材料具有更高的碳含量。     

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。     

锂离子电池正极材料LiNi_(0.5)Co_(0.5)O_2制备与电化学性能

采用球磨湿混和旋转合成相结合的新工艺制备了锂离子电池正极材料 L i Ni0 .5Co0 .5O2 ,并对材料进行了粒度、化学成分以及电化学性能测试。球磨湿混工艺能将原料混合均匀 ,并能有效地使粒度细化。旋转合成工艺能使混合料在均匀的温度场中进行反应 ,并使反应产物粒度均匀和成分均匀。制备的 L i Ni0 .5Co0 .5O2 为单一的 α- Na Fe O2 层状结构 ,粉末粒度分布范围窄 ,平均粒径约为 8μm～ 10μm。电化学性能测试结果表明 ,在 0 .2 m A/cm2 充放电流密度和 3 .0 V～ 4 .2 V电压范围内 ,首次充电容量为 173 m Ah/g,放电容量为 14 8m Ah/g。循环次数达 3 0次时 ,放电容量还有 12 9m Ah/g,循环稳定性良好。球磨湿混和旋转合成相结合的固相合成新工艺能制备出电化学性能良好的L i Ni0 .5Co0 .5O2 正极材料。     

锂离子电池正极材料LiNi_(0.5)Co_(0.5)O_2制备与电化学性能

采用球磨湿混和旋转合成相结合的新工艺制备了锂离子电池正极材料LiNi0.5Co0.5O2,并对材料进行了粒度、化学成分以及电化学性能测试。球磨湿混工艺能将原料混合均匀,并能有效地使粒度细化。旋转合成工艺能使混合料在均匀的温度场中进行反应,并使反应产物粒度均匀和成分均匀。制备的LiNi0.5Co0.5O2为单一的α-NaFeO2层状结构,粉末粒度分布范围窄,平均粒径约为8μm-10μm。电化学性能测试结果表明,在0．2mA/cm^2充放电流密度和3．0V－4．2V电压范围内,首次充电容量为173mAh/g,放电容量为148mAh/g。循环次数达30次时, 放电容量还有129mAh/g,循环稳定性良好。球磨湿混和旋转合成相结合的固相合成新工艺能制备出电化学性能良好的LiNi0.5Co0.5O2正极材料。     

微乳液合成法制备锂离子电池正极材料Li_2FeSiO_4/C

利用微乳液法在温和条件下合成Li_2FeSiO_4/C的前驱体,煅烧后得到蠕虫形纳米Li_2FeSiO_4/C正极材料。用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)对材料的结构和形貌进行表征。通过恒流充放电对材料的电化学性能进行测试。结果表明,采用此法合成的前驱体在700℃煅烧9 h得到的蠕虫形Li_2FeSiO_4/C在室温、1.5~4.8 V的电压范围内,于C/16、C/8和1C倍率下的首次放电容量分别为140.1,139和94.0 mAh/g,循环20次后的容量保有率分别为96.4%,81.2%和73.5%。该样品具有良好的循环稳定性与倍率性能。