Ni^2＋掺杂对LiFePO4正极材举电化学性能的影响

采用固相反应法在惰性气氛下合成了橄榄石型LiFePO4及其Ni^2＋掺杂正极材料,采用XRD,SEM和充放电等方法对目标材料进行了表征。XRD分析表明,掺杂少量Ni^2＋后的LiFePO4晶体结构并未发生变化;SEM观察发现,掺杂后,样品的粒径变小;充放电测试得出,比未掺杂的LiFePO4具有更好的电化学性能,首次放电比容量达145mAh·g^-1,高于纯的LiFePO4正极材料的容量90mAh·g^-1,经100次循环后掺杂Ni^2＋的LiFePO4和LiFePO4样品的容量保有率分别为91％和53％。     

LiFePO_4正极材料存在的问题及改进方法

具有橄榄石结构的LiFePO4作为锂离子动力电池的正极材料,具有成本低、无毒、原材料来源丰富和良好的高温电化学能力而成为当前研究的热点之一,但自身也存在缺陷。本文综述锂离子电池正极材料LiFePO4的发展情况,从物质结构和电性能方面指出其存在的问题以及所采取的改进途径。     

合成温度对LiFePO_4/C复合材料电化学性能的影响

以FePO4为铁源、Li2CO3为锂源、聚丙烯为还原剂和碳源,采用一步固相法合成原位碳包覆磷酸亚铁锂(LiFePO4/C)复合材料,研究合成温度对材料LiFePO4/C复合材料电化学性能的影响。采用X射线衍射、扫描电镜和拉曼光谱技术对合成产物的晶体结构、表面形貌和碳结构进行表征,通过电化学阻抗谱(EIS)和充放电测试对材料的电化学性能进行测试和分析。结果表明:在600～750℃温度范围内都可合成纯LiFePO4/C复合材料,随着合成温度的升高,材料颗粒尺寸和石墨化程度都将增大;600℃保温8h合成的材料颗粒尺寸为100～500nm,其1C放电比容量达到144.2mA·h/g,5C放电比容量达到119mA·h/g。     

Li2Fe1-xMnxSiO4正极材料的合成及电化学性能

采用真空固相法成功地合成了锂离子电池正极材料Li2Fe1-xMnxSiO4,并用FTIR、XRD和电化学性能测试对材料进行了表征.FTIR和XRD测试表明,Mn很好地崮溶到Li2FeSiO4中.电化学性能测试表明,当w≌w(Mn)=0.1%时,合成的Li2Fe1-xMnxSiO4电化学性能最佳,首次放电容量达到67.7 mAh/g,20次循环后容量仍保持在44.8 mAh/g.     

镍、锰掺杂LiFePO_4电池正极材料的合成和电化学性能研究

以Li OH·H2O,Fe SO4·7H2O,H3PO4、Ni SO4、Mn SO4为原料,采用水热法合成了Li Fe1-xNixPO4和Li Fe1-xMnxPO4。采用XRD、FESEM分析了正极材料的组成、结构及形貌,利用电池测试仪测试了正极材料的电化学性能。结果表明:镍、锰掺杂Li Fe PO4具有较好的充放电性能。Li Fe0.9Mn0.1PO4的首次充放电比容量分别为143.5、143 m Ah/g,Li Fe0.95Ni0.05PO4的首次充放电比容量分别为132、131 m Ah/g,离子掺杂能显著提高材料的充放电比容量。     

碳包覆镍掺杂LiFePO4正极材料的合成与电化学性能

采用水热法在160℃下合成了单相橄榄石结构的LiFePO4和LiFe0.95Ni0.05PO4。经550℃聚丙稀裂解碳包覆后得到LiFePO4／C的颗粒尺寸在200nm左右，碳包覆镍掺杂LiFe0.95Ni0.05PO4/C的颗粒尺寸在100nm以下。电化学测试结果表明：LiFePO4/C和LiFe0.95PO4／C的0．1C首次充放电可逆容量分别达到154mAh·g^-1和149mAh·g^-1，但掺镍的LiFe0.95Ni0．05PO4／C具有更优异的大电流充放电循环特性，0．5C和1C充放电100次后的放电容量分别达到147mAb·g^-1和134mAh·g^-1。     

Ni2+替代对LiFePO4正极材料电化学性能的影响

利用炭热还原法合成了橄榄石型LiFe1-xNixPO4/C (x=0.0,0.1,0.3,0.5) 正极材料,并系统研究了Ni2+替代对材料电化学性能的影响。充放电循环、循环伏安和交流阻抗测试,结果表明Ni2+替代部分Fe2+可以显著改善LiFePO4材料的电化学性能。在0.2 C (1 C=170.0 mA·g-1)电流密度下,LiFe0.9Ni0.1PO4/C的放电比容量达到160 mAh·g-1。LiFe1-xNixPO4/C电化学性能的改善归因于材料电导率的提高和电荷传输电阻的降低。利用第一性原理对LiFe1-xNixPO4/C的电子结构进行了研究,结果表明Ni2+的铁位替代能够提高体系的电子电导性。LiFe0.875Ni0.125PO4的结构最稳定,带隙最小,导电性能最好     

Al掺杂Li_2MnSiO_4锂离子电池正极材料的合成和电化学性能

以Li2SiO3、Mn(CH3COO)2.4H2O和Al(OH)3为原料,用传统高温固相合成法成功制备出Li2Al0.1Mn0.9SiO4锂离子电池正极材料。采用XRD、FESEM分析了正极材料的相组成、结构和形貌,利用电池测试仪测试了正极材料的电化学性能。研究结果表明,固相合成的产物主相为Li2Al0.1Mn0.9SiO4,同时存在少量的杂质,产物表面形貌为非球形颗粒,颗粒尺寸为100～500 nm。实验结果表明,Al掺杂后,正极材料的可逆容量和循环寿命都得到提高。正极材料电化学性能提高的机理在于Al掺杂稳定了Li2MnSiO4正极材料的结构。     

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。     

锂离子电池纳米ε-VOPO_4正极材料的合成与电化学性能

以V_2O_5、H_3PO_4为原料,在V_2O_5与H_3PO_4摩尔比为1:2.4条件下通过水热法制各VOPO_4·xH_2O,得到的VOPO_4·xH_2O再通过650℃煅烧制备纳米结构ε-VOPO_4,通过X射线衍射对制备材料进行表征。采用SEM对产物形貌进行观察,考察原料配比条件对产物组成和晶相的影响;对纳米ε-VOPO_4进行电化学性能测试。结果表明:在该条件下制备出的纳米ε-VOPO4物相纯;所制备纳米结构的ε-VOPO_4颗粒粒径为200 nm,且颗粒度均匀;在0.2C倍率、电压范围为2.0~4.3 V充放电制度下,首次充电比容量可以达到227.9 mA·h/g,在0.5C倍率充放电制度下循环140次后,放电容量达160.49 mA·h/g。     

PEG固相还原制备LiFePO4及材料的电池性能

本文首次采用PEG固相还原Fez0。成功地制备了LiFePO。锂电池用正极材料。通过XRD、SEM表征了材料的相态和形貌,采用恒电流充放电法研究了材料的电化学性能。SEM图上可观测到材料呈现出微米球形团簇结构和蜂窝状的表面;XRD结果表明,晶相为橄榄石型磷酸铁锂。对电池的电化学测试表明,制备的LiFeP0。材料表现出优良倍率性能和循环稳定性,在0．1C和O．3C下,放电比容量分别为139．9mAh／g和127．5mAh／g,30次循环后比容量没有衰减。这种以廉价铁盐Fe2O3的PEG固相还原制备,为锂电池正极材料LiFePO4低成本制备提供了新的方法。     

LiFePO4／C复合正极材料的制备及其电化学性能研究

采用高温固相碳热还原法（CTR，Carbothermal Reduction）合成了LiFePO4／C复合正极材料。采用XRD，SEM以及BET等方法对产物进行表征。结果表明，所得LiFeP04／C材料有着单一的橄榄石型晶体结构。750℃下制备产物的BET比表面积为39．7002m^2／g。利用恒流充放电，循环伏安法（CV），电化学阻抗谱（EIS）等电化学手段研究了LiFePO4／C材料的电化学性质。结果表明：750℃下制备的LiFePO4／C复合材料在25℃工作温度下，有着优异的循环稳定性和大倍率充放电性能，使用850ma／g（5C）的电流密度对电池充放电90次后，电池放电比容量仍能保持11lmAh／g。在55℃工作温度下1C充放电倍率时，首次和第90次循环的放电比容量分别为14513mAh／g和142．9mAh／g。     

锂离子电池正极材料LiFePO4的改性

采用高温固相法合成了锂离子电池正极材料LiFePO4及改性的LiFe0.9Ni0.1PO4和LiFe0.9Ni0.1PO4/C材料。采用X射线衍射仪和扫描电镜分析样品的晶体结构和表面形貌。结果表明:改性后的LiFe0.9Ni0.1PO4和LiFe0.9Ni0.1PO4/C材料与LiFePO4一样均为单一的橄榄石结构。以20 mA/g电流密度充放电,LiFe0.9Ni0.1PO4的首次放电容量为140 mA.h/g,较LiFePO4增加了12%;而复合掺杂得到的含碳量为2.8%的LiFe0.9Ni0.1PO4/C材料,首次放电容量达162 mA.h/g,充放电循环30次后放电电容量仍为147 mA.h/g,容量衰减仅为9%。当充放电电流密度提高到80 mA/g时,LiFePO4、LiFe0.9Ni0.1PO4和LiFe0.9Ni0.1PO4/C的放电容量分别为86、114和140 mA.h/g。改性后的LiFe0.9Ni0.1PO4/C的电化学性能得到了较大的改善。     

Influence of Helium on Microstructure and Electrochemical Properties of LiFePO4 Thin Films Electrodes

提出利用氦渗透法优化LiFePO4材料的结晶生长过程,达到提高材料电化学性能的目的。采用磁控溅射法制备含氦LiFePO4薄膜电极,利用扫描电镜观察样品的微观形貌,发现样品表面与截面皆呈现多孔结构。用X射线衍射仪分析含氦LiFePO4薄膜电极的晶体结构。结果表明,氦渗入薄膜后显著增强了材料在29.81o的衍射峰强度,而此处正对应了锂离子在LiFePO4材料中的扩散路径（[010] 方向）。这表明含氦LiFePO4薄膜中存在有利于材料脱锂/嵌锂的结晶择优生长取向,会导致薄膜电极电化学性能的提高。     

Zn^2＋掺杂对锂离子电池正极材料LiFePO4性能的影响

以Zn(NO4)2·6H2O为Zn源,蔗糖为C源,对LiFePO4进行了Fe位掺杂和包覆研究.用XRD、交流阻抗方法和恒流充放电研究了材料的结构和电化学性能.结果表明:包覆掺杂后的材料具有橄榄石型晶体结构.从LiFePO4、LiZn0.01Fe0.09PO4到LiZn0.01Fe0.99PO4/C其电荷转移阻抗逐渐减小,材料的可逆性能逐渐增强.掺杂后的材料初始容量和循环性能都得到明显的改善,在0.1C的倍率下,LiFePO4、LiZn0.01Fe0.99PO4和LiZn0.041Fe0.99PO4/C首次放电容量分别为93.1mAh·g-1、130.4mAh·g-1和159.2 mAh·g-1.放电倍率提高到0.5C时,LiZn0.01Fe0.99PO4/C首次放电容量仍有137.3 mAh·g-1,其后的70次循环容量衰减仅4.3%.     

Electrochemical performance of LiFePO4 cathode material for Li-ion battery

In the search for improved materials for rechargeable lithium batteries, LiFePO4 offers interesting possibilities because of its low raw materials cost, environmental friendliness and safety. The main drawback with using the material is its poor electronic conductivity and this limitation has to be overcome. Here Al-doped LiFePO4/C composite cathode materials were prepared by a polymer-network synthesis technique. Testing of X-ray diffraction, charge-discharge, and cyclic voltammetry were carried out for its performance. Results show that Al-doped LiFePO4/C composite cathode materials have a high initial capacity, good cycle stability and excellent low temperature performance. The electrical conductivity of LiFePO4 material can be obviously improved by doping Al. The better electrochemical performances of Al-doped LiFePO4/C composite cathode materials have a connection with its conductivity.     

锂离子电池正极材料LiFePO4改性研究

介绍了LiFePO4正极材料的结构特点和反应机理,详细讨论了金属离子掺杂、碳包覆和控制活性材料的尺寸等改性研究对LiFePO4材料的电化学性能的影响.从而进一步优化高性能锂离子电池正极材料的改性过程,促进锂离子电池性能的改善.     

稀土金属离子掺杂对LiFePO4结构和性能的影响

采用稀土金属离子(Er3+、Y3+、Nd3+)分别对LiFePO4的Li、Fe原子位进行掺杂,通过X射线衍射(XRD)、恒电流充放电及电化学阻抗(EIS)法系统地研究掺杂对LiFePO4结构和性能的影响。结果表明:掺杂试样的微观结构和性能与掺杂离子半径、取代位置密切相关。LiFe0.99Y0.01PO4试样具有最佳的电化学性能,在15mA.g-1放电电流密度下首次放电容量达到149.8mAh.g-1,当电流密度增加到300mA.g-1时,放电容量为134.3mAh.g-1,经过50次循环充放电后,放电容量保持率为99.1%。