超细球磨法制备LiFePO_4/C正极材料及其性能研究

将自制FePO4·xH2O、LiOH·H2O和蔗糖按一定配比通过超细球磨均匀混合后,700℃下煅烧6h获得LiFePO4/C正极材料。通过XRD、SEM和电化学测试对材料的结构、形貌和电化学性能进行了表征和测试。结果表明:超细球磨可以明显降低颗粒粒径,提高电化学性能。在C/16倍率下,材料的首次放电容量为146.2mAh/g,循环50圈后容量保持率为97.1%,表现出较好的倍率特性和循环性能。     

硫酸循环辅助制备LiFePO4的前驱体FePO4

以铁粉为铁源,采用硫酸循环辅助法制备锂离子电池正极材料LiFePO4的前驱体FePO4。实验结果表明,采用过量硫酸可以促使铁粉与磷酸的完全反应,并且可以在反应体系中循环使用,整个反应体系没有任何废液产生。XRD和SEM分析表明,首次合成的FePO4与循环30次后得到的FePO4其结构、形貌和大小相同。采用不同循环次数合成的FePO4与计量比的LiOH和适量蔗糖混合,在5%H2~95%N2气氛中在350℃烧结5h,700℃烧结15h,得到的目标产物LiFePO4/C一致性好,电性能优异,0.2、0.5、1和5C放电容量分别为155.1、144.0、134.4和101.7mAh/g,并且具有优异的倍率和循环性能。     

纳米LiFePO4/C复合材料的制备和性能

以Fe(NO3)3·9H2O、H3PO4和稀氨水为原料,用控制结晶法制备FePO4·x H2O,研究了表面活性剂CTAB和PEG对FePO4·x H2O材料的影响。再以Li2CO3、蔗糖和高温烧结后的FePO4为原料用碳热还原法制备了纳米LiFePO4/C复合材料。用SEM、XRD、充放电测试、循环伏安测试等手段对该复合材料进行表征,研究其电化学性能。结果表明:添加表面活性剂制备的LiFePO4/C复合材料纳米颗粒呈球形且团聚减少,提高了材料的倍率性能和循环性能,其中添加CTAB制备的LiFePO4/C材料的颗粒最小、分散性较好,0.1C时的首次放电比容量为159.8 m Ah·g-1,10C倍率下比容量仍达到132.4 m Ah·g-1。     

锂离子电池复合正极材料xLiFePO4·yLi3V2(PO4)3的制备与性能研究

以FePO4·xH2O、V2O5、NH4H2PO4和Li2CO3为原料,以乙二酸为还原剂,在常温常压下经机械活化并还原嵌锂,形成无定形的5LiFePO4·Li3V2(PO4)3前驱体混合物,然后低温热处理合成出晶态的复合正极材料5LiFePO4·Li3V2(PO4)3.分别研究了复合材料的物相结构、形貌、电化学性能.SEM图像表明合成的材料粒径小、分布均匀,一次粒径为100～200nm.充放电测试结果表明,650℃烧结12h制得的复合正极材料5LiFePO4·Li3V2(PO4)3电化学性能优良,1C放电比容量高达158mAh/g,达到该复合材料的理论比容量(156.8mAh/g).复合材料具有良好的倍率性能和循环性能,在10C放电比容量高达114mAh/g,100次循环后容量几乎无衰减.循环伏安测试表明,复合材料的脱嵌锂性能优良,且明显优于单一的LiFePO4和Li3V2(PO4)3.     

锂离子电池正极材料LiNi0.5Mn1.5O4的固相法制备及性能研究

以Ni(CH3COO)2·4H2O和Mn(CH3COO)2·4H2O为原料,分别在400、500℃分解3、7h得到镍锰复合氧化物前驱体,再与锂源Li2CO3混匀,在800℃煅烧12h,600℃退火24h得到LiNi0.5Mn1.5O4正极材料。XRD、SEM、EIS和恒流充放电测试结果表明,在400℃、7h制备的前驱体与Li2CO3合成的LiNi0.5Mn1.5O4性能最佳。室温下以0.1C倍率充放电,首次放电比容量达到141.5mAh/g,循环30次后容量保持率为98.55%;以1C倍率充放电,首次放电比容量为120.34mAh/g,循环30次后放电比容量为112.09mAh/g。     

LiFePO4的前驱体制备与性能

以Fe2(SO4)3、H3PO4和NH3·H2O为原料,采用控制结晶法制备了多孔的前驱体FePO4·xH2O.通过研究pH值和合成时间对前驱体的物相结构、成分、表面形貌、粒度、比表面积和振实密度的影响,发现在pH=2.1的条件下反应8h制备的前驱体性能最佳.将前驱体、Li2CO3及葡萄糖均匀混合,用碳热还原法合成了LiFePO4/C,结果表明,以pH=2.1时制备的前驱体为原料合成的LiFePO4/C在0.1C时的首次放电比容量为156mAh/g,其振实密度高达1.20g/cm3.     

以Fe2O3为原料合成FePO4及其在正极材料LiFePO4合成中的应用

以Fe2O3、NH4H2PO4和H2NCONH2为原料,采用流变相法合成FePO4,探究了温度对其合成过程的影响。以此FePO4为铁源,再采用流变相法制备出正极材料LiFePO4。产物FePO4和LiFePO4的晶型、形貌分别通过XRD和SEM表征,XRD结果表明,FePO4属三斜晶系,具有α-石英结构,而LiFePO4属于斜方晶系,具有橄榄石结构;SEM结果表明,FePO4样品颗粒呈层状分布,LiFePO4晶体形貌为类球形,两者分散度良好,平均粒径均为2μm左右;对所得正极材料LiFePO4进行恒电流充放电测试,其初始放电容量达163.4 mAh/g。采用循环伏安、交流阻抗等对LiFePO4电化学性能表征,结果均显示其电化学性能良好。表明以Fe2O3为原料采用流变相法所得磷酸铁是合成锂离子电池正极材料磷酸铁锂的较理想的铁源。     

以Fe2O3为原料通过水热–高温煅烧法合成LiFePO4/C纳米复合材料及其电化学性能研究（英文）

采用三氧化二铁(Fe2O3)为铁源,抗坏血酸作碳源,通过在200℃下水热反应并经煅烧后合成出LiFePO4/C纳米复合材料.抗坏血酸在水热反应体系中不但作为最终反应产物的碳源,而且还起到了限制LiFePO4颗粒生长的作用.抗坏血酸的用量对产物的形貌、结构、碳含量有重要影响,进而影响产物的电化学性能.当抗坏血酸用量为1 g时,制得的LiFePO4/C纳米复合材料的粒径在220～280 nm.该材料用作锂离子电池的正极材料时,在0.1C的电流密度下循环500次后其放电容量仍保持159 mAh/g,并且具有较好的倍率性能.     

球磨时间对LiFePO4/C性能的影响

以碳酸锂、磷酸铁、单水葡萄糖为主要原料,选用高效的立式搅拌磨做球磨设备,采用湿法球磨混料和高温固相反应法合成锂离子电池正极材料LiFePO4/C。研究了不同球磨时间对LiFePO4/C的物理性能和电化学性能的影响。通过粒度分布、振实密度、比表面积、扫描电子显微镜、充放电测试对材料性能进行表征。结果表明,控制球磨时间为3h,在热处理温度为700℃的条件下,合成的LiFePO4/C正极材料具有较好的性能,振实密度为1.41g/cm3,比表面积为13.9m2/g,以0.2C倍率充放电时的首次充放电效率为95.2%、首次放电容量为151.4mAh·g-1,1C充放循环100次的容量保持率为99.3%。     

硫酸循环辅助制备LiFePO4的前驱体FePO4

以铁粉为铁源,采用硫酸循环辅助法制备锂离子电池正极材料LiFePO4的前驱体FePO4。实验结果表明,采用过量硫酸可以促使铁粉与磷酸的完全反应,并且可以在反应体系中循环使用,整个反应体系没有任何废液产生。XRD和SEM分析表明,首次合成的FePO4与循环30次后得到的FePO4其结构,形貌和大小相同。采用不同循环次数合成的FePO4与计量比的LiOH和适量蔗糖混合,在5% H2~95%N2气氛中在350℃烧结5h,700℃烧结15h,得到的目标产物LiFePO4/C一致性好,电性能优异,0.2、0.5、1和5C放电容量分别为155.1、144.0、134.4和101.7mAh/g,并且具有优异的倍率和循环性能。     

由电解磷铁废渣制备的FePO4合成LiFePO4研究

在磷酸水溶液中,以磷铁废渣为阳极、石墨为阴极,恒流无膜电解后溶液由无色变为黄色,用氨水调节pH值,经过滤、洗涤、干燥,得到淡黄色粉体,XRD和热分析结果表明该粉体组成为FePO4.2H2O.在电解产物中加入LiOH.H2O和葡萄糖,用乙醇作溶剂充分研磨形成流变相前驱体,在700℃氩气气氛中焙烧得到LiFePO4/C复合物.用动电位极化方法分析了磷铁的电解过程,用XRD、SEM和循环伏安法(CV)研究了LiFePO4/C复合物的结构、形貌及电化学性能.测试结果表明LiFePO4/C复合物没有磷铁原料的杂质峰,氧化电位和还原电位分别在3.54和3.33 V,说明经过阳极袋电解能够消除磷铁原料中的杂质元素影响及锂离子脱/嵌过程中极化较小.     

锂源对LiFePO4组织结构及电化学性能的影响

利用不同的锂化合物Li2CO3、LiOH.H2O、LiNO3、LiF作为锂源,采用二步固相法合成了LiFePO4/C,研究了不同锂源对LiFePO4组织结构和电化学性能的影响。结果表明,在相同的合成工艺条件下,采用4种不同锂源合成的LiFePO4的电化学性能表现出明显差异。采用LiOH.H2O合成的LiFe-PO4的电化学性能最佳,0.1C下的放电比容量为161mAh/g,1C下的放电比容量达117mAh/g,且0.5C下循环容量无衰减。采用不同锂源合成的LiFePO4电化学性能差异的原因与LiFePO4的颗粒大小、粒径分布、团聚程度及是否存在杂相有直接关系。     

复合正极材料LiFePO4/Al/C的制备及性能研究

采用二步固相法制备了LiFePO4/Al/C复合正极材料.利用X射线衍射仪、扫描电镜和透射电镜表征样品的晶体结构、形貌、粒径和包覆状态,并研究了铝粉加入量对复合材料电化学性能的影响.结果表明,金属Al与LiFePO4发生了界面反应,生成多种副产物,并在LiFePO4的表面形成钝化膜.在LiFePO4颗粒的表面包覆有不规则形状的金属铝和1～2 nm的碳层.当铝粉加入量为3wt%时,LiFePO4/Al/C复合材料的电化学性能最佳,室温10C倍率下放电克容量为117.8 mAh/g;样品在20℃下,0.1C放电克容量为105.6 mAh/g,相对于常温的放电容量比率为73.8%.     

In-situ One-pot Preparation of LiFePO4/Carbon-Nanofibers Composites and Their Electrochemical Performance

A novel in-situ route was employed to synthesize LiFePO4/carbon-nanofibers (CNFs) composites. The route combined high-temperature solid phase reaction with chemical vapor deposition (CVD) using Fe2O3 and LiH2PO4 as the precursors for LiFePO4 growth and acetylene (C2H2) as the carbon source for CNFs growth. The composites were characterized by X-ray diffraction (XRD), Brunauer-Emmett-Teller (BET) specific surface area, field emission scanning electron microscopy (FE-SEM), and transmission electron microscopy (TEM). The electrochemical performance of the composites was studied by galvanostatic cycling and cyclic voltammetry (CV). The results showed that the in-situ CNFs growth could be realized by the catalytic effect of the Fe2O3 precursor. The sample after 80 min CVD reaction showed the best electrochemical performance, indicating a promising application in high-power Li-ion batteries.     

电化学合成磷酸铁锂正极材料的前驱体

以NH4H2PO4、锂盐和纯铁为主要原料,采用电化学法合成磷酸锂铁前驱体,再通过磷酸锂铁前驱体合成锂离子电池正极材料LiFePO4/C。通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)及充放电性能测试等方法对其晶体结构、微观形貌和电化学性能进行分析研究。结果表明,LiFePO4/C具有单一的橄榄石型晶体结构。其中在无水乙醇溶剂中合成的LiFePO4/C正极材料粒径细小且分布均匀,具有最好的电化学性能,在0.2C的放电电流下,首次放电比容量达到142.3mAh/g,充放电循环30次后放电比容量仍保持在141.2mAh/g。     

F掺杂对LiFePO4／C材料电化学性能的影响

以FePO4·4H2O,LiOH·H2O,LiF和柠檬酸为原料,采用一步固相混合烧结法制得F掺杂LiFePO4／C材料,研究了烧结温度和F掺杂量对LiFePO4／C电化学性能的影响。XRD和SEM分析表明,所得样品均为橄榄石型LiFePO4,颗粒粒径在1～2μm。电化学测试表明,LiFePO3．97F0．03／C在0．1C下的初始放电容量为144．7mAh·g^-1,1C放电比容量为123mAh·g^-1且具有良好的循环性能。     

超临界水热制备LiFePO4及煅烧碳包覆改性研究

本文以FeSO_4、H_3PO_4和LiOH为原料,采用超临界水热过程制备了亚微米级LiFePO_4颗粒.在此基础上,为了提升制备的LiFePO_4正极材料的物理和电化学性能,对其进行了后续煅烧碳包覆改性研究.同时,通过XRD、SEM、充放电测试、CV和EIS测试手段,对LiFePO_4正极材料改性前后的结构、形貌和电化学性能进行了表征.结果表明:后续固相煅烧碳包覆改性能够显著改善LiFePO_4的结晶性能,减小颗粒粒径,降低电荷传递阻抗,以及大幅度地提升放电容量和循环性能;以PVP为模板剂、蔗糖为碳源,700℃煅烧1 h得到的LiFePO_4/C颗粒粒径小、分布均一,室温0.2 C倍率的首圈放电比容量为153.1 mAh/g,1 C倍率充放电时,放电比容量可保持在144.2 mAh/g,1 C循环50次,容量保持率达到97.1%.     

锂离子电池负极材料多孔Li4Ti5O12/C的制备与表征

将钛源、锂源和碳源三种化合物一起球磨湿混成均匀浆料,再依次经过喷雾干燥和高温煅烧制得晶粒表面包覆纳米碳层的多孔球形钛酸锂(Li4Ti5O12)材料.通过XRD、SEM、TEM、BET和电化学性能测试等分析手段表明,合成出的Li4Ti5O12/C材料为纳米一次粒子(晶粒)组成的球形二次粒子(颗粒),具有较大的比表面积,达到39.5 m2/g;在0.1C、1.0C和5.0C倍率下的首次放电比容量分别达到172.2、168.2和153.6 mAh/g,并表现出优良的循环性能.晶粒表面包覆碳的多孔Li4Ti5O12材料具有明显的高倍率性能和循环稳定性优势.     

LiFePO4-LiNi1/3Co（1/3）Mn1/3O2混合材料对锂离子电池性能的影响

通过流变相辅助高温固相碳热还原法及碳酸共沉淀法合成了LiFePO4/C复合材料及三元系锂离子电池正极材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2。将二者按一定比例经强力搅拌混合均匀,获得均匀的共混锂离子电池用正极材料。通过循环充放电测试、交流阻抗测试等研究了混合比例对混合材料电化学性能的影响。实验结果表明LiFePO4与LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2通过混合,二者之间产生较强的协同作用,从而实现二者之间的优势互补。并且当混合比例为1∶2时,混合电极具有较好的低温性能、倍率性能及循环稳定性和较高的平均放电平台电压及比能量密度。     

钛离子掺杂对LiFePO4结构和性能的影响

为提高LiFePO4的充放电性能，用Ti（Ⅳ）对LiFePO4进行掺杂．用电化学方法测量了Li1-xTixFePO4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．固相反应可以制备单相Li1-xTixFePO4（x=0．00、0．01、0．02、0．03、0．05和0．07，摩尔分数），其中Li0．98Ti0．02FePO4具有更好的电化学性能，在80mA／g的充放电电流下，第2次的放电比容量为136．606mAh／g，循环20次后为128．388mAh／g．研究表明，少量钛离子掺杂不仅改变了原子间距和位置、引起晶胞收缩，而且增加了LiFePO4中Fe^3＋／Fe^2＋共存态的浓度，提高了材料的导电能力，从而能有效地提高LiFePO4的比容量和循环性能．