磷酸铁锂正极材料改性研究进展

磷酸铁锂(LiFePO4)是绿色环保的锂离子动力电池正极材料。但由于材料自身电子和离子传导率差、堆积密度低等缺点,限制了其实际应用。综述了对磷酸铁锂材料改性研究的最新进展,并预测今后的发展方向。     

锂离子电池正极材料磷酸铁锂的研究现状

LiFePO4正极材料具有原料来源广泛、比容量高、工作电压适中、循环性能好和电化学性能稳定等优点,被认为是下一代锂离子电池首选正极材料.介绍了LiFePO4的橄榄石型晶体结构及主要合成工艺,讨论了针对其缺点的改性研究,并对LiFePO4未来发展方向作了展望.     

锂离子电池正极材料磷酸铁锂:进展与挑战

磷酸铁锂(LiFePO4)由于安全性能好、循环寿命长、原材料来源广泛、无环境污染等优点被公认为是最具发展潜力的锂离子动力与储能电池正极材料。经过10余年的深入研究,LiFePO4已经进入实用化阶段,综述了磷酸铁锂材料近年来在基础和应用研究方面的最新进展。     

磷酸铁锂正极材料产业化之思考

<正>由于化石能源的不断枯竭和环境污染的日益严重,发展可替代能源和节能减排已是大势所趋。太阳能、风能等新能源以及电动汽车、混合动力汽车已经在全球范围内掀起高潮。锂离子电池作为电动汽车的核心电源和太阳能、风能的储能电     

锂离子电池磷酸铁锂正极材料的制备及改性研究进展

橄榄石型磷酸铁锂(LiFePO4)由于安全性能好、循环寿命长、原材料来源广泛、无环境污染等优点被公认为是最具发展潜力的锂离子动力与储能电池正极材料。综述了近年来磷酸铁锂正极材料在制备和改性方面的最新进展。在此基础上,提出了磷酸铁锂正极材料未来的主要研究和发展方向。     

新—代正极材料磷酸铁锂中试通过验收

由北大先行科技产业有限公司承担的“新一代正极材料磷酸铁锂中试研究”项目通过了北京市科委组织的专家验收。项目的顺利完成使得磷酸铁锂这一新型正极材料从北京大学的实验室技术己成功走向产业化，解决了高安全、大容量动力锂离子电池的关键材料瓶颈，可望成为各种电动工具、电动自行车（助力车）、电动车及军队用潜艇、坦克等要求空间上移动使用的新一代清洁安全能源，以及作为家庭和交通照明、备用电源、储能电站等时间上移动使用的储能调峰电源。     

正极材料磷酸铁锂的二次掺碳改性研究

提出了一种二次掺碳制备锂离子电池正极材料LiFePO4/C复合材料的合成方法。实验结果表明不同阶段掺碳对合成LiFePO4/C复合材料的晶型没有影响,但对其电化学性能影响明显,二次掺碳能有效地提高容量和改善材料的稳定性;当蔗糖二次加入量为碳与磷酸铁锂质量比为3%(质量分数)时,样品颗粒细小且均匀,同时电化学性能最好,在0.2C倍率下首次放电比容量为161.19mA.h/g,循环20次后仍保持在153.68mA.h/g。     

锂离子电池正极材料磷酸铁锂的碳热还原法制备及电化学性能的研究

橄榄石型磷酸铁锂(LiFePO₄)由于具有良好的优点,受到社会各界的广泛关注。由于磷酸铁锂自身结构存在的一些缺点,因此导致电子传导率低和锂离子扩散系数小,不仅影响放电倍率,还阻碍工业化的应用。该文采用碳热还原法制备Li FePO₄/C正极材料,研究不同三价铁源合成磷酸铁锂材料的电化学性能状况,通过XRD、SEM等手段表征所得材料,并通过恒流充放电等测试了解其电化学性能,从而找到一种最佳的低成本三价铁源,优化固相碳热还原工艺。     

聚吡咯/磷酸铁锂复合正极材料的制备与表征

采用化学氧化法, 以吡咯为单体、 三氯化铁为氧化剂、 苯磺酸钠为掺杂剂在磷酸铁锂颗粒表面进行原位聚合, 制备了聚吡咯/磷酸铁锂(PPy/LiFePO₄)复合材料。用FTIR、 XRD和SEM对PPy/LiFePO₄复合材料进行了结构与形貌表征。用电化学工作站和充放电测试系统对复合材料的电化学性能进行了表征。结果表明: PPy/LiFePO₄复合材料作锂二次电池正极具有良好的充放电循环性能。当PPy质量分数为17%, 充放电电流为0.1 mA时, PPy/LiFePO₄复合材料最高放电比容量达163 mAh·g^-1, 50次循环之后放电比容量仍为初始时的94.9%; 与LiFePO₄相比, 当PPy的含量适当时, PPy/LiFePO₄复合正极材料的放电比容量会有明显提高。PPy的加入提高了LiFePO₄的电子电导率, 从而提高了活性物质有效利用率, 因此PPy/LiFePO₄复合材料的比容量和循环性能均得到了提升。     

锂离子电池正极材料LiFePO4的改性研究

橄榄石型结构的磷酸铁锂（LiFePO4）有望成为一种安全性高、价格低、电化学性能优良的锂离子电池的正极材料。然而由于自身晶体结构的本征特性，LiFePO4具有室温下电子导电率低、离子传导率差等缺点，这已成为限制其应用的最大障碍。通过导电碳包覆及金属或金属离子掺杂等改性方法提高这种材料的电子导电率已成为锂离子电池材料领域的研究热点之一。在综述了磷酸铁锂改性研究最新进展的基础上，提出了正极材料LiFePO4未来的主要研究发展方向。     

LiFePO_4锂离子电池容量的衰减机制

为探讨LiFePO4锂离子电池容量衰减、电池循环性能失效的原因,对LiFePO4锂离子电池进行循环性能测试,通过拆解电池,采用X射线衍射、扫描电子显微镜结构测试手段,对多次充、放电循环前后锂离子电池LiFePO4正极材料和石墨负极材料的物理性能进行表征。结果表明,石墨负极在200次循环后,衍射峰的位置略微右移,晶体粒径结构几乎没变化,但是LiFePO4正极材料的晶体结构却发生不可逆变化,晶粒从3.73 nm减小到2.75 nm;在0.25 C倍率下循环200次,容量衰减11.6%;随着循环次数的增加,LiFePO4正极材料微观结构和晶粒度细化造成Li+传输阻力增大,是造成LiFePO4锂离子电池容量衰减的主要原因。     

掺碳LiFePO4的合成及性能研究

为提高LiFePO4的电化学性能,通过固相合成法制备了掺碳的LiFePO4正极材料,并用XRD、SEM、电化学工作站及充放电测试等对样品的性能进行了研究分析.结果表明,少量的碳掺杂并未改变LiFePO4的晶体结构但显著改善了其电化学性能,LiFePO4/C样品的粒度较小,粒径分布均匀,0.1C首次放电比容量为141.9mAh/g,循环50次后容量下降了11.2mAh/g,以1C倍率首次放电比容量为126.5mAh/g,循环50次后容量保持率为87.2%.     

聚丙烯酰胺改性LiFePO4/C正极材料的研究

以聚丙烯酰胺(PAM)作为分散剂, 采用液相控制结晶-碳热还原法制备LiFePO₄/C正极材料, 考察了PAM对LiFePO₄/C正极材料性能的影响, 采用热化学分析、X射线衍射、扫描电镜、碳含量分析和充放电测试等分析测试手段对材料进行表征。结果表明, 将PAM溶于酸液中且添加量为1.5wt%时制备的LiFePO₄平均粒径约为100 nm, 颗粒分散较为均匀; 该材料在0.1C、1C、2C、5C和10C倍率下首次放电比容量分别为153.8、142.5、138.4、128.7和124.3 mAh/g, 1C倍率下循环100次后容量保持率仍在99%以上; 交流阻抗分析表明: 1.5wt%PAM改性后的材料的各种阻抗值均降低, 锂离子的导电速率提高了28倍。PAM改性后的LiFePO₄/C正极材料的离子及电子导电性提高了, 具有优良的倍率性能与循环性能, 有利于大规模推广应用。     

磷酸铁锂微球制备及其电化学性能研究

采用两步法合成磷酸铁锂,第一步先以氯化铁、磷酸二氢铵和磷酸为原料,用水热法合成球状磷酸铁,并研究了温度、不同铁源对其形貌的影响;第二步将制得的磷酸铁与氢氧化锂、PEG-10000混合,在氮气气氛保护下,750℃高温烧制成磷酸铁锂。用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等表征了磷酸铁及磷酸铁锂的纯度和形貌。制得的磷酸铁锂微球在0.1C充放电时,比容量达到143.5mAh/g。     

改进固相法制备LiFePO4/C正极材料及其性能

采用改进的固相反应法制备了掺碳的磷酸铁锂正极材料,并用XRD,SEM,元素分析,红外光谱及激光粒度分布仪等对样品进行了测试分析.结果表明,样品具有单一的橄榄石结构和较好的放电平台(约3.4V),粒度较小粒径分布均匀,0.1C首次放电比容量为137.8mAh/g,循环20次后容量保持率为92.6%,以1C倍率首次放电比容量为129.6mAh/g,循环20次后容量下降10.8%.     

碳热还原法合成Mg掺杂LiFePO4/C正极材料及电化学性能研究

利用碳热还原法合成了Li1-xMgxFePO4/C(x=0.00、0.01、0.02、0.03、0.04、0.05、0.1)正极材料,通过XRD、SEM、BET、CV、EIS和恒流充放电实验研究了不同掺杂量对产物结构和电化学性能的影响。结果表明少量Mg的掺杂未影响到LiFePO4的晶体结构,但显著改善了其电化学性能。其中,Li0.98Mg0.02FePO4/C材料具有更好的电化学性能,0.1C倍率放电时,首次放电容量达到165.2mAh/g,且循环性能良好。另外,对合成材料的红外光谱进行了研究和指认。     

高性能LiFePO4材料的研究

为了提高LiFePO4的电化学性能,采用球磨辅助分段焙烧高温固相法,在前躯体中掺入不同的碳源(蔗糖、煤焦油沥青、改性后的煤焦油沥青-标记为M),合成了锂离子蓄电池LiFePO4/C正极材料.用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、循环伏安(CV)和恒流充放电测试等方法对其物相结构、表观形貌和电化学性能进行表征和分析.结果表明,合成的LiFePO4/C材料具有单一的橄榄石晶体结构,是粒径为纳米级的球形颗粒;材料具有较高的放电容量和良好的循环性能.其中,以M为碳源合成的LiFePO4/C材料的电化学性能最优异,在以0.1C倍率充放电时,掺入8.5%M的样其容量高达168mAh/g且经过30个循环后容量没有衰减.     

基于不同共溶剂体系对于高电压正极材料LiCoPO4的形貌控制

水分别与乙醇、乙二醇、二乙二醇混合为共溶剂, 通过溶剂热法制备高电压锂离子电池正极材料LiCoPO₄, 研究不同醇类溶剂对于样品的微观形貌和颗粒尺寸的影响。借助X射线衍射、扫描电子显微镜和比表面积测试对样品的成分、晶型、微观形貌和颗粒尺寸进行分析。研究表明, 制备得到的LiCoPO₄颗粒平均尺寸大小与醇类溶剂对于前驱体的溶解度差异相一致, 而与溶剂粘度没有明显联系。通过乙二醇/水制备得到的LiCoPO₄颗粒呈六边形片状, 平均尺寸最小, 而通过乙醇/水和二乙二醇/水制备得到的LiCoPO₄颗粒呈菱形片状形态。此外, 前者结晶度较高且循环性能较好, 0.05C下首圈放电容量为130 mAh/g, 20圈后容量保留率为88%。