正极材料LiMnPO4/C的离子热法制备及电化学性能

采用以离子液体乙醇胺乳酸盐为反应介质的离子热法在常压低温下成功制备出LiMnPO4,经添加蔗糖后在不同温度下高温处理获得了LiMnPO4/C正极材料。通过X射线衍射、扫描电子显微镜和透射电子显微镜表征了材料的相态和形貌,采用充放电法研究了材料的电化学性能。结果表明：磷酸锰锂的晶相为橄榄石型;材料颗粒的尺寸主要分布在150～300 nm;较高温度下获得的LiMnPO4/C材料表现出较好的电化学性能,在0.05 C下放电容量达114.0 mA h/g,10次循环后比容量仍保持在102.3 mA h/g。这种以乙醇胺乳酸盐为反应介质的离子热法为锂离子电池正极材料LiMnPO4的制备提供了新的途径。     

醇类溶剂对磷酸锰锂材料溶剂热合成及电化学性能的影响

分别以乙醇、乙二醇、丙三醇、正丁醇四种醇类有机溶剂与水混合作为反应介质,采用溶剂热法制备锂离子电池正极材料磷酸锰锂(LiMnPO₄)。利用XRD、SEM、BET等测试方法对材料的物相组成和形貌进行表征,结合反应机理分析,探讨不同醇类溶剂对LiMnPO₄材料结构及性能的影响。研究结果表明,采用乙醇与水混合作为溶剂时,所合成的LiMnPO₄材料尽管含有少量的Li₃PO₄杂质,但该材料颗粒尺寸最小,比表面积最大,因而具有最佳的电化学性能,其在0.1 C下首次放电比容量可达到133 mAh/g,在0.5 C下循环30次容量保持率为74.4%。     

锂离子电池正极材料磷酸钒锂制备方法研究进展

单斜结构的磷酸钒锂[Li₃V₂（PO₄）₃]材料与其他锂离子电池正极材料相比具有较高的工作电压（3.0~4.8 V）、良好的离子迁移率和优良的热稳定性,是一种具有竞争优势和发展前景的大功率锂离子电池正极材料,成为了近年来研究的热点。综述了锂离子电池正极材料磷酸钒锂的结构特点及其充放电机理。磷酸钒锂的常用合成方法有碳热还原法、水热法、溶胶-凝胶法及流变相法等,着重阐述了磷酸钒锂的不同合成方法对所制备样品的形貌和电化学性能的影响。分析总结了不同合成方法的改进方法,以改善磷酸钒锂正极材料电子导电性和锂离子扩散系数较低的问题。最后,针对磷酸钒锂正极材料在锂离子电池的应用中所存在的问题展望了该材料未来可能的发展方向和研究热点。指出需要优化材料的制备方法以改善材料的颗粒形貌、提高电子导电率和扩散系数等,进而改善材料的循环性能、倍率性能和充放电性能等;需要改进制备流程、提高实验的安全性、简化反应流程和减少制备成本等,以实现磷酸钒锂正极材料的工业化应用。     

微波辅助溶剂热法制备LiMn_(1-x)Mg_xPO_4/C正极材料

采用微波辅助溶剂热法的合成途径,成功制备出镁掺杂的磷酸锰镁锂(LiMn_(1-x)Mg_xPO_4/C)电极材料。采用X-射线衍射、扫描电镜、恒电流充放电等测试方法对晶体结构,微观形态和电化学性能进行表征。结果表明微波辅助溶剂热样品LiMn_(1-x)Mg_xPO_4/C为具备较大比表面积和介孔结构的片层状形貌材料。该片层状纳米结构有利于锂离子脱嵌/镶嵌反应,Mg~(2+)掺杂在片层状纳米晶体合成过程中发挥着重要作用,可以提高材料的电化学活性和电化学表现。其中LiMn_(0.95)Mg_(0.05)PO_4/C材料在0.1 C和5 C倍率下最高可逆放电容量分别为141.2和95.3(mA·h)/g,具备较高的放电容量和倍率性能表现。与传统溶剂热法相比,微波辅助溶剂热法的反应时间显著降低且制备得到的材料具备优异的电化学性能表现,对于制备其他锂离子电池材料具有指导意义。     

锂离子电池正极材料LiMn2O4的研究进展

综述了锂离子电池正极材料LiMn2O4的制备、结构及其电化学性能.LiMn2O4具有尖晶石型结构,为锂离子的脱嵌与嵌入提供了三维隧道空间,它具有3 V和4 V两个电压平台,成为锂离子电池最有吸引力的材料.     

改进的共沉淀-微波法合成正极材料LiFePO_4/C

采用改进的共沉淀-微波法,利用自制加料装甓合成了橄榄石型LiFePO_4/C复合正极材料.应用X射线衍射(XRD)、循环伏安(CV)以及恒电流充放电测试等方法对目标材料进行了结构表征和电化学性能测试.实验结果表明微波烧结8 min的样品具有单一的橄榄石型晶体结构和较好的电化学性能,0.2 C倍率下充放电测试表明,其首次放电比容量158.09 mAh/g,20次循环后,容量没有明显衰减.0.5、1、2C倍率下的平均放电容量分别为135.42、98.40、83.79 mAh/g,循环过程中样品表现出较好的循环稳定性.     

锂离子电池正极材料Li3V2[(PO4)1-xFx]3/C的合成及性能表征

以LiH2PO4、LiF和V2O5为原料,蔗糖为还原剂,用碳热还原法合成了Li3V2[(PO4)1-xFx]3/C(x=0、0.02、0.05、0.08、0.10和0.15),并用X射线衍射、Fourier变换红外光谱、循环伏安、交流阻抗谱和恒流充放电技术研究了F-掺杂对材料结构和电化学性能的影响.结果表明:F-掺杂Li3V2(PO4)3/C与纯Li3V2(PO4)3/C均为单斜结构,但少量的F-掺杂可提高电极反应可逆程度和电导率,降低电荷传递阻抗;在所得的F-掺杂材料中,Li3V2[(PO4)0.95F0.05]3/C具有较好的电化学性能.在3.0～4.2V (vs.Li/Li+)循环时,电极的0.5C放电容量为124.4 mA·h/g,50次循环后容量保持率为98.5％,15C下的放电容量为84.7mA·h/g,50次循环后容量保持率为97.4％,而Li3V2(PO4)3/C的仅为59.2 mA·h/g和89.0％.     

锂离子电池正极材料LiMn2O4的研究进展

综述了锂离子电池正极材料LiMn2O4的制备，结构及其电化学性能，LiMn2O4具有尖晶石型结构，为锂离子的脱嵌与嵌入提供了三维隧道空间，它具有3V和4V两个电压平台，成为锂离子电池最有吸引力的材料。     

溶剂热法合成锂离子电池正极材料-纳米LiFe1/3Mn1/3Co1/3PO4/C

首次报道了溶剂热法合成一种新型锂离子电池正极材料LiFe1/3Mn1/3Co1/3PO4,并对其结构和电化学性能进行了研究。合成的LiFe1/3Mn1/3Co1/3PO4属正交晶系结构,扫描电镜照片显示合成的材料是长度300～400nm,宽度200．250nm,厚度约100nm的板状结构。以碳包覆后的LiFe1/3Mn1/3Co1/3PO4作为正极材料组装电池进行充放电测试,在3．5V,4．1V,4．6V出现了三个平台,分别对应Fe^3＋／Fe^2＋,Mn^3＋／Mn^2＋,Co^3＋／Co^2＋氧化还原电对,0．2C时首次放电容量达到142．2mAh／g,经过50次循环后可逆容量仍保持在92．6mAh／g。     

片状LiFePO4/C正极材料制备及其电化学性能研究

在温和的反应条件下，使用十二烷基苯磺酸钠(SDBS)成功合成了片状二水磷酸铁，并将其与氢氧化锂、柠檬酸球磨混合，采用碳热还原法制备了具有纳米厚度的片状LiFePO₄/C电极材料。研究了SDBS对磷酸铁形貌以及LiFePO₄/C电极材料电化学性能的影响。利用X-射线衍射、扫描电子显微镜和充放电测试等技术手段，对合成样品的物相、形貌和电化学性能进行了分析测试。电化学测试表明，在25℃，2.0～4.2 V电压范围条件下，使用片状二水磷酸铁为前驱体制备的LiFePO₄/C样品，在0.1 C下放电比容量高达166.4 mA·h·g^-1，且首次库仑效率达到99.6%，在1 C下循环500次容量保持率为99%，表现出了优异的电化学性能。     

废旧磷酸铁锂材料的固相再生及电化学性能研究

热处理废旧电池正极片除去黏结剂后得到回收材料,在对回收材料元素定量分析的基础上,通过添加不同比例的Li、Fe、P源进行高温固相再生反应获得再生材料,研究杂质对再生材料的影响并优化再生反应原料比例。实验结果表明,再生反应过程中生成了Fe₂P杂质,该杂质衍射特征峰随着添加的Li、Fe、P源比例增加逐渐减弱;过多Li、Fe、P源添加时,导致再生材料结构致密性严重,Fe₂P杂质存在及材料结构过于致密,均降低了再生材料的容量性能。回收材料、化学计量比再生材料、过量元素源（1：1）再生材料首次放电容量分别为103.4、115.8和134.0 mA·h·g^-1,再生反应后分别提高了11.99%、29.59%。上述三种材料50次循环后放电容量分别为100.9、108.0和115.3 mA·h·g^-1。     

废旧磷酸铁锂材料碳热还原固相再生方法

采用热处理方法将回收的正极片除去黏结剂,同时将LiFePO₄氧化为Li₃Fe₂（PO₄）₃及Fe₂O₃并作为再生反应原料,分别以葡萄糖、一水合柠檬酸、聚乙二醇为还原剂,650℃高温反应16h、20h、24h碳热还原再生LiFePO₄。测试结果表明,3个还原剂体系均能获得再生LiFePO₄材料。以葡萄糖为还原剂,高温反应16h、20h、24h,放电比容量分别为118.49mA·h/g、118.38mA·h/g、123.77mA·h/g;100次循环后,容量保持率分别为88.40%、80.07%、72.56%。还原剂对再生材料性能影响显著,以葡萄糖为还原剂,再生材料的容量特性及循环性能均最优,一水合柠檬酸还原剂体系次之,聚乙二醇还原剂体系电化学性能最差。研究结果为大规模废旧LiFePO₄材料再生提供一种新的途径。     

正极材料LiFePO4/C掺杂改性的研究进展

LiFePO₄/C具有高温稳定性好、价格低廉、循环性能良好、环保等性能,是一种具有发展潜力的锂离子动力电池正极材料之一,因此在锂离子电池行业备受关注。但由于其电子电导率低以及锂离子扩散速率慢等缺点制约其发展。介绍了磷酸铁锂的结构、性能、充放电原理和掺杂机理,尤其对近年来LiFePO₄/C材料的掺杂改性研究进行了综述。     

A facile strategy for recovering spent LiFePO4 and LiMn2O4 cathode materials to produce high performance LiMnxFe1-xPO4/C cathode materials

To successfully recycle spent LiFePO₄ and LiMn₂O₄ batteries and simultaneously produce high performances nano-LiMn_xFe_1-xPO₄/C powders, a mechanical activation-assisted method was effectively applied in the recycling process. The technique consists of the separation and purification of spent cathode materials, high-energy mechanical mixing of raw materials and a commonly used heat treatment processes. The structural and morphological characterization results indicate that nano-sized LiMn_xFe_1-xPO₄/C composites with uniform amorphous carbon coatings were successfully synthesized from spent LiFePO₄ and LiMn₂O₄ batteries. The electrochemical performance testing results show that the recovered nano-LiMn_xFe_1-xPO₄/C cathodes possess promising Li-ion storage properties. LiMn_0.5Fe_0.5PO₄/C displays high capacities of 143.2, 138.1, and 127.6 mAh g⁻¹ at 0.1, 1, and 2C rates, respectively. The obtained cathodes also show outstanding cycling stabilities of 98.47% and 97.58% for LiMn_0.5Fe_0.5PO₄/C and LiMn_0.8Fe_0.2PO₄/C after 100 cycles, respectively. This work indicates that recycling spent LiFePO₄ and LiMn₂O₄ to produce high-performance LiMn_xFe_1-xPO₄/C is a promising strategy for recycling spent LiFePO₄ and LiMn₂O₄ based lithium ion batteries (LIBs) in an efficient and environmentally friendly manner.     

重质化学二氧化锰制备尖晶石锰酸锂

采用重质化学二氧化锰制备尖晶石LiMn2O4。采用X射线衍射、扫描电镜、恒电流充放电等技术对合成产物进行物相、形貌和电化学分析。结果表明:采用重质化学二氧化锰与电解二氧化锰制备的LiMn2O4粉末具有相似的X射线衍射结果。采用重质化学二氧化锰制备的LiMn2O4在0.2C、0.5C、1C、2C及3C放电倍率下放电比容量分别为108.5、104.7、97.3、86.5mA·h/g和70.7mA·h/g,以电解二氧化锰为原料制备的LiMn2O4放电比容量则分别为106.1、103.4、99.1、89.2mA·h/g和75.5mA·h/g。两种原料制备的LiMn2O4在不同倍率下的比容量和充放电循环性能差别不大,采用重质化学二氧化锰制备的锰酸锂电化学性质可以达到或超过采用电解二氧化锰制备的锰酸锂。     

重质化学二氧化锰制备尖晶石锰酸锂

采用重质二氧化锰制备尖晶石LiMn2O4。采用X射线衍射、扫描电镜、恒电流充放电等技术对合成产物进行物相、形貌和电化学分析。结果表明：采用重质化学二氧化锰与电解二氧化锰制备的LiMn2O4粉末具有相似的X射线衍射结果。采用重质化学二氧化锰制备的LiMn2O4在0.2C、0.5C、1C、2C及3C放电倍率下放电比容量分别为108.5 mAh/g、104.7mAh/g、97.3mAh/g、86.5 mAh/g和70.7 mAh/g,以电解二氧化锰为原料制备的LiMn2O4放电比容量则分别为106.1 mAh/g、103.4mAh/g、99.1mAh/g、89.2mAh/g和75.5mAh/g。两种原料制备的LiMn2O4在不同倍率下的比容量和充放电循环性能差别不大,采用重质化学二氧化锰制备的锰酸锂电化学性质可以达到或超过采用电解二氧化锰制备的锰酸锂。     

尖晶石LiMn2O4合成工艺的研究进展

尖晶石LiMn2O4的结构和性能与制备工艺紧密相关.本文综述了近年来国内外有关尖晶石型LiMn2O4材料合成的研究进展,详细阐述了各类合成方法的优缺点及合成材料的电化学性能.并展望了LiMn2O4合成工艺的发展趋势.     

利用表面改性制备磷酸锰锂/石墨烯锂离子电池复合材料

3-氨丙基三甲氧硅烷（APS）改性的磷酸锰锂纳米片与氧化石墨烯通过静电自组装,经喷雾干燥和高温煅烧,得到磷酸锰锂/石墨烯复合材料。APS修饰后的磷酸锰锂带正电荷,并可通过红外光谱中3-氨丙基和Si-O-C官能团的存在证明磷酸锰锂成功被APS修饰,使得其与带负电荷的氧化石墨烯自组装形成磷酸锰锂/石墨烯复合材料。测试结果表明约25 nm的磷酸锰锂纳米颗粒均匀负载在石墨烯表面,石墨烯片层充当导电网络,提高了材料的电子电导率和锂离子扩散速率,缓解了LiMnPO₄在充放电过程中的体积变化。电性能测试发现,该材料的首次放电比容量为142.2 mA·h·g^-1,50个循环后容量保持率达到90.5%,较未经APS修饰的磷酸锰锂/石墨烯材料有大幅提高。