锂离子电池正极材料LiFePO4

LiFePO4是一种极具应用前景的锂离子电池正极材料.介绍了LiFePO4的结构、掺杂元素(C、Mn2+、Mg2+、Al3+、Ti4+、Zr4+、Nb5+和W6+)、合成条件(主要是烧结温度和前驱体制备方法)等因素对其电化学性能的影响.从工艺方法、前驱体制备等方面总结了LiFePO4的合成方法,结果表明:掺杂少量高价金属离子和有机物对提高其电导率是行之有效的途径,高温固相反应法仍是易于实现产业化的方法,微波合成法是最有前途的制备方法.     

掺Nb5+对LiFePO4高倍率性能的影响

以三价铁(Fe2O3)为铁源,采用半固相-碳热还原法制备UFePO4/C正极材料,对LiFePO4的铁位进行高价金属离子(Nb5+)掺杂制得LiFe1-xNbxPO4/C(x=0、0.01、0.03、0.05、0.07)复合正极材料.X射线衍射分析材料的晶型结构发现掺杂一定量的金属离子不会改变材料的晶型结构.对材料进行...     

掺杂离子半径对LiFePO_4电化学性能的影响

采用固相反应合成了锂离子电池正极材料LiFe0.99Re0.01PO4(Re=La3+、Er3+、Gd3+、Nd3+)。利用X射线衍射、电化学阻抗谱、恒电流充放等方法对试样的微观结构和电化学性能进行测试。结果表明:掺杂没有改变LiFePO4的晶体结构;离子半径越小,晶格畸变越小,结构越稳定,大电流放电性能较好;Er3+掺杂的试样具有最佳的充放电性能,掺杂试样的电子电导率均提高4￣5个数量级。     

磷酸铁锂磁性杂质对电池自放电的影响

通过磁性分析研究了3种商品化磷酸铁锂(LiFePO4)的磁性杂质含量.LiFePO4中含有磷化铁(Fe2P)、三氧化二铁(Fe2O3)及单质铁等磁性杂质;磁性杂质会提高成品电池的自放电率.在实验条件下,经328 K储存后,磁性杂质物质的量含量为1.63％的LiFePO4制成的电池,自放电率约为磁性杂质含量为0.04％的LiFePO4制成的电池的5.6倍.     

锂离子电池正极材料LiFePO4改性的研究进展

橄榄石型LiFePO4具有优异的热稳定性能、循环性能、环境优良等特点,是最具潜力的锂离子电池正极材料之一。但是,其低电子电导率(10-9S/cm)和较差的离子扩散速率(10-11S/cm)严重影响了低温性能和高倍率充放电性能。此外,较低的理论密度(3.6 g/cm3)也严重影响了其能量密度的提高。从LiFePO4正极材料的倍率性能、低温性能及能量密度角度出发,重点讨论了形貌控制、包覆导电性材料、金属离子掺杂等改性方式对LiFePO4电化学性能和能量密度的影响。揭示了目前LiFePO4正极材料的研究现状和亟待解决的问题,并对今后的发展方向进行了评述。     

真空碳热还原固相合成磷酸铁锂的正交实验

采用真空条件下的碳热还原固相方法,以Fe2O3、LiOH和P2O5为原料、活性炭为还原剂,合成了锂离子电池正极材料LiFePO4;选择真空度、原料配比、反应温度、恒温保持时间(反应时间)和升温速率等5个影响因素,设计了一组5因素4水平(L1645)的正交实验,较系统地研究了LiFePO4的合成工艺参数及电化学性能。研究结果表明:真空碳还原合成LiFePO4工艺参数因素对材料电化学性能影响的大小顺序为:反应温度原料配比反应时间真空度升温速率;反应温度控制在600～650℃时所合成的LiFePO4材料的晶体结构和电性能较好;原料LiOH、Fe2O3、P2O5和活性炭比例为1.05∶1∶1∶1.8、反应时间为12～18h、真空度控制10-1～10Pa时,所得LiFePO4材料的综合电化学性能较好。     

LSC包覆改性LiFePO_4/C锂电池正极材料特性研究

采用酒精悬浮液法对商用LiFePO4/C进行了La0.6Sr0.4Co O3-δ(LSC)包覆改性,LSC包覆量为1%~5%(质量分数),通过充放电测试、电化学阻抗测试考察了不同包覆配比对材料高倍率放电比容量和循环性能的影响。结果表明,适当含量LSC包覆可提高LiFePO4电池高倍率放电比容量和循环性能,以4%(质量分数)LSC包覆改性的LiFePO4/C作为蓄电池正极材料时,2 C充放电时比容量较改性前提高22%,55次充放电循环后容量损失率减小22.1%,以其替代LiFePO4/C可增大蓄电池容量,延长蓄电池组使用寿命,具有良好的应用前景。     

Mn掺杂对LiFePO4材料电化学性能的影响

为改进锂离子电池正极材料LiFePO4的高倍率充放电性能,采用Mn对LiFePO4进行掺杂,研究了Mn掺杂量对LiFePO4性能的影响.通过对Li(MnyFe1-y)PO4(y=0,0.2,0.4,0.6,0.8,1)材料的研究,我们发现LiMn0.2Fe0.8PO4与LiFePO4材料相比有更好的电化学性能,当采用160 mA/g的电流进行充放电时,比容量可达92 mAh/g.     

金属氧化物掺杂改善LiFePO4电化学性能

采用氧化物前驱体对磷酸铁锂(LiFePO4)进行少量金属离子掺杂,用X射线衍射、电子扫描显微镜、循环伏安法和恒电流充放电对掺杂的LiFePO4进行了研究.结果表明,少量的掺杂离子在很大程度上提高了LiFePO4的电化学性能,特别是大电流放电性能中1.0%(摩尔分数)的Nb5 掺杂LiFePO4的1 C放电比容量约130 mAh/g.掺杂后的电化学性能与掺杂离子的半径、价态密切相关,半径合适、价态高的离子对提高LiFePO4的电化学性能有利.     

锆离子掺杂对LiFePO4电化学性能的影响

采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、恒流充放电、交流阻抗等方法研究了锆离子掺杂对LiFePO4结构、形貌和电化学性能的影响。结果表明,少量锆离子掺杂不会影响LiFePO4的结构,却显著地改善了LiFePO4的电化学性能。以0.1C电流放电,掺杂锆离子的LiFePO4样品其比容量达到147.2mAh·g-1,当放电倍率提高至1C时,放电比容量仍有132.1mAh·g-1。     

LiFePO4充/放电过程界面性能研究

采用粉末X射线衍射法(XRD)和电化学阻抗谱(EIS)来研究LiFePO4充/放电过程的结构变化和界面行为。XRD测试表明,在充/放电过程中LiFePO4/FePO4处于两相共存相互转换的状态。确定了LiFePO4的脱/嵌锂过程中的等效电路,对LiFePO4不同充放电时期试样进行电化学阻抗测试,计算出了交换电流I0和锂离子扩散DLi+。并讨论随充放电过程的进行i0和DLi+的变化规律。     

锂离子电池正极材料磷酸铁锂研究进展

简要介绍了高安全型锂离子动力电池正极材料一磷酸铁锂的研究进展;报导了通过固相法在不同温度下合成了LiFePO4;研究结果表明：与LiCoO2相比,LiFePO4材料具有更好的热稳定性,对于非常规条件下使用具有更强的忍耐力。研究了Cr掺杂LiFePO4材料;当Cr^3 在Li位取代后,材料的电子电导率提高了10^7～10^8个数量级,从而大幅度提高了材料大电流工作能力,使该种材料的实际应用成为可能。     

锂离子电池正极材料锂铁磷酸盐的研究进展

介绍了锂离子电池新型正极材料锂铁磷酸盐(LiFePO4)的结构和性能特点;阐述了用水热法、高温固相法和共沉淀法制备锂铁磷酸盐的操作方法,以及用扫描电子显微镜分析的结果;提出了锂铁磷酸盐容量衰减的主要机理和解决办法。认为,提高锂铁磷酸盐的电子导电性是目前抑制其容量损失的主要方法。     

基于神经网络的磷酸铁锂电池SOC预测研究

利用神经网络进行了电动汽车用的磷酸铁锂（LiFePO4）电池荷电状态（state of charge,SOC）预测研究。在分析磷酸铁锂电池充放电机理的基础上,采用levenberg-marquardt（LM）算法建立了磷酸铁锂电池的BP（back propagation）神经网络模型,并进行了电池SOC值的预测。结果表明,基于神经网络的电池SOC预测方法具有较高的精度,可用来预测磷酸铁锂电池的SOC值。     

不同碳源的溶胶-凝胶法制备LiFePO_4/C正极材料

以聚乙二醇、乙炔黑、甘氨酸、葡萄糖作为不同碳源,采用溶胶-凝胶法制备LiFePO_4/C复合正极材料。采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、热重分析等分别对合成产物进行表征,用恒电流充放电测试分析了LiFePO_4/C样品的电化学性能。结果表明,引入碳源所制得的材料具有单一的橄榄石型晶体结构,与纯相LiFePO_4相比,以甘氨酸为碳源和络合剂制备的LiFePO_4/C具有更小的颗粒尺寸和优异的电化学性能。样品的平均颗粒尺寸在1.7μm并且分布均匀,在0.2 C下首次放电比容量有163.5 m Ah/g。在0.5 C、1 C下循环20次后比容量分别保持为130.1和112.3 m Ah/g,循环稳定性优异。     

微波合成法制备LiFePO4及其电化学性能

分别以草酸锂、草酸亚铁、磷酸二氢铵为锂源、铁源和磷源,苯蒽二元共聚物为还原剂合成前驱体,采用微波合成的方法制备了锂离子电池正极材料LiFePO4。采用扫描电镜(SEM)对产物进行物相表征,并采用恒流充放电的方法考察了样品作为锂离子电池正极材料的电化学性能。结果表明,650℃下制备的样品为纯橄榄石结构的LiFePO4,颗粒粒度为1～2μm;在2.5～4.2V电压范围内以0.2C倍率充放电时,首次放电比容量达到158.3mAh/g,经过20次充放电循环容量仍保持为157.9mAh/g,具有较好的倍率放电性能和容量保持能力。     

Re3+（Re=La、Nd、Y）掺杂LiFePO4/C的结构及电化学性能

利用固相法,采用Re3+(R e=La、Nd、Y)三种不同的稀土金属离子对LiFePO4/C进行掺杂。用XRD、SEM、电子电导率测试和电化学测试对材料的结构和性能进行分析表征。研究结果表明:少量掺杂后未影响到LiFePO4的晶体结构。三种掺杂试样中以掺杂Y3+的电化学性能最好,在0.1 C倍率下,第三次循环的放电比容量为142.09 m Ah/g,充放电效率为99.02%,在0.5 C和1 C倍率下放电比容量仍有133.38、116.91 m Ah/g。引入稀土离子掺杂是提高LiFePO 4正极材料电化学性能的有效方法。     

溶胶-凝胶法合成LiFePO4及其电化学性能研究

采用溶胶-凝胶法合成锂离子电池正极材料LiFePO4,并用X射线衍射、充放电循环测试、循环伏安法扫描等,研究了LiFePO4的物相结构、表面形貌以及电化学性能等,并探索了合成工艺条件对材料的电化学性能的影响.结果表明,680℃下焙烧得到的材料表现出较好晶体形貌,样品的颗粒大小比较均匀,同时电化学性能较好,10 mA/g...