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.     

锂离子电池正极材料LiFePO4／C的研究进展

橄榄石型LiFePO4正极材料具有原料来源丰富、无毒、环境友好、理论容量较高、热稳定性和循环性能好等特点.是近年来迅速发展起来的一种锂离子电池的正极材料.但是由于纯LiFePO4的电子导电率低及锂离子扩散速度慢等缺点,限制了其工业化.针对这种情况,近些年来研究人员从合成方法,表面改性,金属掺杂等方面时磷酸铁锂做了许多的研究工作,其中一种有效的方法就是在LiFePO4的表面包覆碳,增加导电率,减小材料颗粒尺寸,提高电化学性能.时近年来的LiFePO4的合成方法及碳包覆原理进行了综述.     

锂离子电池正极材料LiFePO_4制备工艺研究进展

橄榄石型LiFePO4以其优异的电化学性能、环保、安全、低廉、热稳定性较好等优点,成为当前锂离子电池最具发展潜力的正极材料。本文简单介绍了LiFePO4结构特点及性能,重点综述了其制备工艺的研究现状,并对该材料的应用前景进行了展望。     

玉米棒状LiFePO4正极材料的离子热法制备及性能

以自制离子液体为反应介质,FeSO4·7H2O、(NH4)2HPO4和LiOH·H2O为原料,采用离子热法制备了LiFePO4,并经过热处理覆炭制备出LiFePO4/C复合材料。利用X射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜表征了材料的结构和形貌,采用恒电流充放电测试其充放电性能。结果表明:常压低温下所制备的LiFePO4正极材料和经热处理制备的LiFePO4/C都具有橄榄石晶体结构,呈玉米棒状形貌,并表现出优良的充放电性能。室温下,0.1C倍率下LiFePO4和LiFePO4/C首次放电比容量分别为140.7 mA·h/g和162.5 mA·h/g。LiFePO4/C在0.1、1 C和5 C倍率下循环30次均无明显衰减。     

真空气相沉积法制备LiFePO4薄膜的研究进展

橄榄石型LiFePO4具有170 mAh/g的理论比容量和约3.5 V的电压、较好的常温和高温稳定性、低廉的价格和优良的环保性能,有望作为大型移动式锂离子电池的正极材料。本文阐述了锂离子正极材料LiFePO4的特性和优势,介绍了其作为正极材料的电池原理及电化学性能,综述了近年来国内外利用真空气相沉积法制备LiFePO4薄膜正极材料的研究进展,并对开发高性能LiFePO4薄膜正极材料提出了研发思路。     

锂离子电池正极材料LiFePO4的改性研究进展

橄榄石型结构的磷酸亚铁锂( LiFePO4)作为备受关注的锂离子电池正极材料,可望成为新一代首选的可代替钴酸锂的锂离子二次电池正极材料.详细地叙述了近年来国内外对LiFePO4改性所做的研究,着重介绍了导电剂掺杂包覆、金属离子掺杂和合成方法对LiFePO4电化学性能的影响,以及这些改性方法存在的问题.     

共沉淀法合成磷酸铁锂掺碳复合正极材料

采用共沉淀法合成了纯相橄榄石型磷酸铁锂(LiFePO4)和磷酸铁锂掺碳(LiFePO4/C)复合正极材料.利用X射线衍射(XRD)、原子吸收(AAS)、扫描电镜(SEM)、红外吸收(FT-IR)、振实密度测定等方法对其进行表征,并组装成电池研究其电化学性能.结果表明:HFePO4和LiFePO4/C具有单一的橄榄石型晶体结构,前者的振实密度可达1.58 g/cm2,LiFePO4/C振实密度有所降低,但充放电平台非常平稳.与纯相LiFePO4相比,LiFePO4/C具有更高的放电比容量和循环性能,室温下以0.05 C和0.1 C倍率电流充放电,首次放电比容量达到158.1,150.0 mA·k/g.充放电循环20次后放电比容量仍保持在154.2,137.2 mA·h/g.     

液相法合成高容量LiFePO4/C复合正极材料

采用液相共沉淀法合成了纯相橄榄石型LiFePO4和LiFePO4/C复合正极材料。利用原子吸收(AAS)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、振实密度测定等方法对其进行表征,并组装成电池研究其电化学性能。结果表明:LiFePO4和LiFePO4/C都具有单一的橄榄石型晶体结构,且前者的振实密度可达1.67 g/cm2,掺碳后制成的LiFePO4/C振实密度有所降低,但充放电平台非常平稳。与纯相LiFePO4相比,LiFePO4/C具有更高的放电比容量和循环性能,室温下以0.2 mA/cm2和0.4 mA/cm2电流密度充放电,首次放电比容量分别达到158.1 mA.h/g、150.0 mA.h/g。充放电循环20次后放电比容量仍分别保持在154.2 mA.h/g,137.2 mA.h/g。     

Li_(1-x)Ti_xFePO_4(0≤x≤0.02)制备表征及电化学性能研究

采用固相工艺制备了具有锂位掺杂的磷酸铁锂正极材料Li1-xTixFePO4(0≤x≤0.02),并将该材料与相同条件下制备的LiFePO4/C材料进行晶体结构、表面形貌、容量性能以及倍率性能比较。通过比较发现,Li1-xTixFePO4和LiFePO4/C均具有橄榄石结构,且粒径大小均在2～4μm。电化学性能测试结果表明,Li1-xTixFePO4比LiFePO4/C具有更加优异的容量性能和倍率性能。     

固相补锂法再利用废旧 LiFePO4正极材料及电化学性能

以废旧磷酸铁锂（LiFePO4）正极材料为原料,经过热处理除杂和固相补锂后,利用碳热还原反应重新获得了电化学性能优异的LiFePO4/C正极材料。测试结果表明,补加物质的量分数为10%的Li2CO3和质量分数为25%的葡萄糖可获得结晶度良好、无杂质的LiFePO4/C正极材料,且能有效弥补其可循环锂的损失。在0.1C和20C倍率下,其放电比容量分别为159.6 mA·h/g和86.9 mA·h/g,在10C倍率下,经1 000次循环后,再生LiFePO4正极材料的容量保持率为91%。说明该方法可有效处理废旧LiFePO4电池,为大规模循环再利用废旧LiFePO4正极材料提供了一条可行的途径。     

葡萄糖的含量对LiFePO_4性能的影响

以葡萄糖为表面活性剂,采用水热法制备LiFePO4正极材料,并且考察了葡萄糖加入量对LiFePO4正极材料性能的影响。用XRD、SEM及电池测试系统对LiFePO4材料进行了研究。结果表明:葡萄糖不仅能够有效的对颗粒进行分散;而且还能够在高温高压下,裂解为碳,提高了材料的比容量;当葡萄糖含量为4%时在0.1C倍率下放电容量达到129.7mAh/g,体现良好的倍率放电特性。     

石墨烯包覆磷酸铁锂正极材料的合成及性能研究

通过溶胶凝胶法合成了石墨烯包覆的橄榄石型LiFePO4/石墨烯正极复合材料.实验采用在磷酸铁锂前驱体制备过程中加入石墨烯,经高温煅烧后实现了石墨烯与磷酸铁锂的均匀包覆.研究了石墨烯对正极材料的结构和电化学性能的影响.研究结果表明,LiFePO4/石墨烯复合材料的颗粒尺寸比纯LiFePO4明显减小,石墨烯包覆后的LiFePO4材料的电荷转移电阻显著降低,在0.1C电流密度下的首次充放电比容量达到143.6 mAh/g,循环性能也得到较大提高.     

橄榄石型磷酸铁锂的研究进展

介绍了橄榄石型磷酸锂铁（LiFePO4）的晶体结构,及共性能特点,评述了近年来各种制备LiFePO4的方法,包括固相反应法、水热合成法、液相共沉淀法以及其他多种方法。介绍了近年来对于提高LiFePO4的性能所进行的改性研究,并对其发展方向作了展望。     

新型锂离子电池正极材料的研究进展

分析了橄榄石型磷酸锂铁(LiFePO4)的晶体结构,评述了近年来各种制备LiFePO4的方法,包括固相反应法、水热合成法、液相共沉淀法以及其他多种方法。介绍了国外对于提高LiFePO4的性能所进行的改性研究,并对其发展方向作出了展望。     

石墨烯包覆LiFePO_4共沉淀-焙烧法制备及性能研究

以氧化石墨烯和抗坏血酸为包覆碳源,采用共沉淀-焙烧法制备了LiFePO4/G和LiFePO4/C正极材料,并通过X-射线衍射图谱(XRD),扫描电镜(SEM)对合成材料进行结构及形貌分析,并采用循环伏安(CV)、恒电流充放电等表征手段对合成材料进行电化学性能测试。结果表明,石墨烯和碳颗粒的引入没有改变LiFePO4橄榄石晶体结构,石墨烯在细化颗粒和均匀分布上的效果优于普通碳颗粒,使LiFePO4/G表现出更加优越的电化学性能,在0.1C倍率时的放电容量为134 mAh·g-1,充放电循环20次后容量保持率可达到98.8%。     

锂离子电池正极材料LiFePO4/C的制备及电化学性能研究

磷酸铁锂是一种很有应用前景的锂离子电池正极材料,由于其电导率低限制了它的广泛应用,而碳包覆是提高其电化学性能的方法之一。以食用蔗糖为碳源在不同的温度下制备了LiFePO4/C样品,并采用扫描电镜、 X-射线衍射和电化学性能测试等技术对样品进行了表征,发现样品为橄榄石型结构,同时在700℃制备的样品具有较好的循环性能和比容量。     

高密度LiFePO4正极材料的合成与性能

以高温固相法制备了高密度的LiFePO4正极材料,利用XRD、SEM、粒度分析、交流阻抗以及充放电测试等方法研究了前驱体Li3PO4和FePO4的比例与LiFePO4的物理性能和电化学性能的关系。其中,在Li3PO4与FePO4物质的量比为3：2时,制备的LiFePO4正极材料振实密度高达1.4g／cm^3,以0.1C放充电时,其首次放电比容量为159.0mA·h／g,体积比容量为222.6A·h／L,循环25次后,容量保持率达94.0％。     

Li1-xTixFePO4(O≤x≤0.02)制备表征及电化学性能研究

采用固相工艺制备了具有锂位掺杂的磷酸铁锂正极材料Li1-xTixFePO4(0≤x≤0.02),并将该材料与相同条件下制备的LiFePO4/C材料进行晶体结构、表面形貌、容量性能以及倍率性能比较.通过比较发现,Li1-xTixFePO4和LiFePOJC均具有橄榄石结构,且粒径大小均在2～4 μn.电化学性能测试结果表明,Li1-xTixFePO4比LiFePO4/C具有更加优异的容量性能和倍率性能.     

锂离子电池正极材料LiFePO4/C的制备及电化学性能研究

磷酸铁锂是一种很有应用前景的锂离子电池正极材料,由于其电导率低限制了它的广泛应用,而碳包覆是提高其电化学性能的方法之一。以食用蔗糖为碳源在不同的温度下制备了LiFePO4/C样品,并采用扫描电镜、X-射线衍射和电化学性能测试等技术对样品进行了表征,发现样品为橄榄石型结构,同时在700℃制备的样品具有较好的循环性能和比容量。     

溶胶-凝胶法制备稀土金属离子掺杂LiFePO_4/C正极材料及其电化学性能研究

采用溶胶-凝胶法,在溶胶阶段分别掺杂不同量的Gd3+、Ce4+、Sm3+和Tm3+制备了一系列具有橄榄石晶体结构的LiFePO4/C正极材料,通过X-射线衍射、扫描电镜和电池测试对其组成、形貌及电化学性能进行了表征。结果表明:Sm3+和Tm3+的掺杂会使LiFePO4/C的电化学性能变差,而掺杂1%(质量分数,下同)Gd3+或2%Ce4+会使LiFePO4/C的电化学性能提高,其中掺杂1%Gd3+的效果最好,0.1C下LiFePO4/C的首次放电比容量可达135.7mAh·g-1。