磷酸铁锂正极材料与电解液的相容性研究

在锂离子电池使用过程中磷酸铁锂正极材料会与电解液发生许多副反应,导致铁的溶解,造成正极材料与电解液相容性差。为了研究磷酸铁锂正极材料与电解液的相容性及其对电池搁置性能的影响,先利用电感耦合等离子发射光谱对不同磷酸铁锂正极材料在不同电解液中的溶铁量进行了表征,后又对制备的电池进行了常温及高温搁置性能测试。结果表明：磷酸铁锂正极材料对电解液具有选择性,并且正极材料在电解液中的溶铁量越大,其相容性越差,对锂离子电池性能影响越大。     

动力型磷酸铁锂电池关键性能与电解液锂盐浓度的关系

磷酸铁锂电池在动力领域受到广泛的关注,因为极片孔隙率低、厚度厚,电解液中锂盐浓度对电池各关键性能的影响更为显著.本文利用不同锂盐浓度电解液制备高能量密度磷酸铁锂电池,并考察了容量、内阻、倍率、高低温、循环性能.实验表明,1.1～1.2 mol/L的锂盐浓度电解液制备电池,有低温放电性能好、倍率放电性能高、5 C放电倍率...     

锂硫电池自放电特性的研究

锂硫电池是目前已知的比能量最高的以固态材料为活性物质的二次电池。然而,多硫化物"穿梭"效应导致的容量衰减快、库仑效率低和自放电率高等问题限制了锂硫电池的实用化进程。通过测试电池搁置前后的放电容量,分析了锂硫软包电池的放电深度(DOD)、环境温度和搁置时间对电池自放电特性的影响。研究结果表明,不同DOD下锂硫电池具有不同的自放电特性,自放电与环境温度、搁置时间呈正相关性。采用原位四电极法考察了不同DOD时内部电解液电导率的变化情况,推测锂硫电池的自放电特性与锂硫电池的电化学反应机制和过程产物密切相关。     

磷酸铁锂正极材料的制备及性能强化研究进展

橄榄石型磷酸铁锂是目前应用十分广泛的锂离子电池正极材料之一,具有成本低、安全性高、环境友好、循环寿命长和工作电压稳定的特点。近年来,随着CTP技术、刀片电池技术等取得的突破性进展,磷酸铁锂的商业化程度得到了大幅提高。但磷酸铁锂存在电子导电性较差和离子扩散系数低的缺陷,严重限制了锂离子电池的电化学容量,因此开展磷酸铁锂制备工艺和性能强化研究对磷酸铁锂的性能提升具有重要意义。对比了磷酸铁锂电池与其他正极材料锂离子电池的性能差异和发展现状,系统总结了磷酸铁锂正极材料制备与强化的改性方法及相关研究进展与挑战,并提出了未来的发展方向与研究思路。     

磷酸铁锂高温循环性能的改善

磷酸铁锂结构稳定、循环性能优异,但是随着主机厂家对质保要求的不断提升,磷酸铁锂仍面临着高温循环性能不能满足客户要求的情况。以磷酸铁锂正极锂离子电池为研究对象,分别对比了基础电解液体系和改善电解液体系[在基础电解液中添加二氟二草酸硼酸锂（LiODFB）]对电池高温循环性能的影响。对循环后的电池采用直流内阻（DCIR）、电化学交流阻抗谱（EIS）、d Q/d U（恒定的电压间隔内电池容量的变化）曲线等无损分析方式进行数据对比,结果表明改善电解液体系电池的电荷转移阻抗进一步降低。通过对电池进行解剖,对两种电解液体系的电池极片进行了厚度分析、X射线衍射（XRD）分析、扫描电镜（SEM）分析、电感耦合等离子体发射光谱（ICP）元素分析等,结果表明改善电解液体系的电池在抑制负极表面副反应、减少正极铁溶出方面具有明显的效果,因此电池的高温循环性能更好。     

磷酸铁锂电池循环初期衰减快原因分析及性能改善

磷酸铁锂电池由于循环性能优异、价格相对低廉、安全性能有保障等诸多优势而备受青睐。磷酸铁锂电池循环曲线的特点是前面衰减很快,到中后期变得平缓。为了挖掘磷酸铁锂电池更长寿命的潜在能力,以磷酸铁锂/石墨电池为研究对象,对衰减较快的前期循环进行了研究,并依据研究结果提出了改善建议。与三元类（NCM）电芯比较,正极材料的首效差异造成磷酸铁锂材料循环衰减快于三元材料,并通过电感耦合等离子体发射光谱（ICP）、X射线衍射（XRD）等手段证实了这一理论。采用电感耦合等离子体发射光谱（ICP）、能谱（EDS）和差式扫描量热分析（DSC）等多种手段对固体电解质界面（SEI）膜进行了表征,证明磷酸铁锂前期衰减快的原因主要是活性锂的消耗,而损失的活性锂主要用于修复破坏的SEI膜。最后提出一系列改善措施,即通过改善负极颗粒的OI值（活性材料取向指数）、负极涂覆量、负极胶的溶胀、正极比表面积等,可以减缓磷酸铁锂电池前期的衰减速率。     

以磷铁为原料水热法制备电池级磷酸铁的研究

以黄磷所得副产品磷铁为原料,通过湿法溶解、除杂、结晶等工艺制备电池级磷酸铁,然后利用制备出的磷酸铁制备磷酸铁锂。制备电池级磷酸铁的最佳工艺参数为：硝酸浓度为3.0 mol/L、最佳反应温度为110℃、最佳反应时间为120 min、反应体系铁质量浓度为18.0 g/L,此时样品中铁含量与铁磷比接近理论值。LiFePO₄/C样品首次充电容量、放电容量、放电的库伦效率分别为158.8 mAh/g、147.8 Ah/g、93.1%,说明磷酸铁锂电化学性能较好,能用于锂电池的正极材料。     

磷酸铁锂动力电池性能研究

采用导电性能优异的纳米碳管替代部分导电碳用以制作磷酸铁锂正极片,磷酸铁锂电池的充放电性能得到极大改善,电池内阻由未掺纳米碳管的7.5±0.5Ω降为1.7±0.3Ω,电池1 C电流下充放循环700次,容量未见衰减,维持在10 Ah。-20℃下放电容量为25℃时容量的57.35%。与1C下的放电容量相比,5 C下的放电容量未见减小。电池的优异电化学性能主要归功于整个电池电导性能的改进。     

水系磷酸铁锂电池体系的自放电研究

探讨引起水系磷酸铁锂电池自放电的原因,研究水系磷酸铁锂电池的自放电挑选工艺。在55℃搁置7 d过程中电池容量损失7%,引起容量损失的主要原因是电池内部化学反应消耗,占总容量损失的74.91%。在常温搁置28 d过程中容量损失1.45%,引起容量损失的主要因素是毛刺、粉尘等物理因素,占总容量损失的88.16%。通过探讨电池极化稳定时间,常温、高温搁置过程中内阻与K值变化,确定电池自放电挑选工艺为:100%SOC状态下搁置2 h后测OCV1,高温55℃搁置6 d后测试OCV2。     

不同温度下隔膜厚度对电池自放电的影响

自放电性能是锂电池一项重要指标,而隔膜对锂电池自放电性能起到关键作用.以镍钴锰酸锂(LiNi0.5 Co0.2 Mn0.3 O2)为正极、石墨为负极制备了不同隔膜厚度的软包锂电池.研究了隔膜厚度对锂电池厚度、保液量、容量、内阻的影响,并测试了不同温度下搁置后不同隔膜厚度锂电池的荷电保持率、容量恢复率、压降与内阻,探讨了...     

Effect of complexing agents on the electrochemical performance of LiFePO4/C prepared by sol-gel method

ABSTRACT: LiFePO4/C is synthesized via sol-gel method using Fe3+ as iron sources and different complexing agents, followed by sintering at high temperature for crystallization. The amount of carbon in these composites is less than 6.8 wt.%, and the X-ray diffraction experiment confirms that all samples are pure single phase indexed with the orthorhombic Pnma space group. The particle size of the LiFePO4/C synthesized by acetic acid as a complexing agent is very fine with a size of 200 nm. The electrochemical performance of this material, including reversible capacity, cycle number, and charge-discharge characteristics, is better than those of LiFePO4/C synthesized by other complexing agents. The cell of this sample can deliver a discharge capacity of 161.1 mAh g-1 at the first cycle. After 30 cycles, the capacity decreases to 157.5 mAh g-1, and the capacity fading rate is 2.2%. The mechanism is studied to explain the effect of a complexing agent on the synthesis of LiFePO4/C by sol-gel method. The results show that the complexing agent with a low stability constant may be proper for the synthetic process of LiFePO4/C via sol-gel method.     

碳源对碳热法制备LiFePO4/C复合电极材料性能的影响

以廉价的Fe2O3为铁源,(NH4)H2PO4为磷源,Li2CO3为锂源,分别以乙炔黑、葡萄糖、PEG6000为还原剂和碳源,采用碳热还原法制备了LiFePO4/C复合材料。X射线衍射(XRD)分析表明用三种碳源都合成了橄榄石结构的LiFePO4。扫描电子显微镜(SEM)分析显示,以PEG6000为碳源合成的LiFePO4/C复合材料粒径较小,较均匀,且有较好的碳包覆。以充放电曲线、循环性能和交流阻抗等测试研究了材料的电化学性能,结果表明,以PEG6000为碳源合成的材料的电化学性能较好,0.1C、1C下首次放点比容量分别为144.7 mAh/g、132 mAh/g。     

液相法合成高容量LiFePO4/C复合正极材料

采用液相共沉淀法合成了纯相橄榄石型LiFePO4和LiFePO4/C复合正极材料。利用原子吸收(AAS)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、振实密度测定等方法对其进行表征,并组装成电池研究其电化学性能。结果表明:LiFePO4和LiFePO4/C都具有单一的橄榄石型晶体结构,且前者的振实密度可达1.67 g/cm2,掺碳后制成的LiFePO4/C振实密度有所降低,但充放电平台非常平稳。与纯相LiFePO4相比,LiFePO4/C具有更高的放电比容量和循环性能,室温下以0.2 mA/cm2和0.4 mA/cm2电流密度充放电,首次放电比容量分别达到158.1 mA.h/g、150.0 mA.h/g。充放电循环20次后放电比容量仍分别保持在154.2 mA.h/g,137.2 mA.h/g。     

固液结合-碳热还原法制备LiFePO4/C材料的研究

介绍用工艺较简单的固液结合-碳热还原法制备橄榄石结构的LiFePO<,4>/C锂离子电池复合正极材料,讨论了不同的烧结温度和烧结时间等条件对材料电化学性能的影响.研究表明,该材料在焙烧温度为700℃,焙烧时间>6 h的条件下进行充放电测试,0.25 C倍率下放电容量为145.8 mAh/g,6 C倍率下放电容量仍有11...     

基于β-FeOOH纳米棒制备LiFePO_4/C和Fe_2O_3纳米电极材料及其电池性能

自制直径为90nm、长为500nm的β-FeOOH纳米棒为前驱物,通过碳热还原法和热分解法分别制备出形貌均匀、粒径为300nm的LiFePO4/C正极材料和粒径为100nm的Fe2O3负极材料,并研究它们对金属锂组成半电池和构造LiFePO4/C vs.Fe2O3全电池的电化学性能。结果表明：LiFePO4/C半电池在0.1C、0.5C、1.0C、5.0C、10.0C和15.0C（1C=170 mA g–1）倍率下放电比容量分别为158.8、153.2、144.3、126.8、111.0 mA h g–1和92.9mA h g–1。经过不同倍率循环后,返回0.1 C放电比容量为157.5mA h g–1,为初始0.1 C放电比容量的99.2%。Fe2O3半电池在50mA g–1电流密度下首次放电比容量为1655.5mA h g–1,循环50次后,仍保持460mA h g–1的放电比容量。LiFePO4/C vs.Fe2O3全电池在0.1 C倍率下,相对于LiFePO4活性物质,首次放电比容量为148.7mA h g–1;相对于Fe2O3活性物质,首次放电比容量为441.7mA h g–1。由LiFePO4/C纳米粒子作为正极材料、Fe2O3纳米粒子作为负极材料组成的全电池在0.1 C到2.0 C不同倍率下均表现出了良好的循环性能,且返回0.1 C后其放电比容量相对于初始0.1 C放电比容量无衰减。可见,以β-FeOOH纳米棒为前驱物控制制备的LiFePO4/C正极纳米材料和Fe2O3负极纳米材料可以有效地提升电池的性能。     

LiFePO_(3.92)F_(0.08)C的合成、表征和电化学性能

采用两步固相法反应制备LiFePO4/C和LiFePO3.92F0.08/C。采用XRD对样品的结构进行分析。结果表明LiFePO3.92F0.08/C仍然具有橄榄石结构,但是相比于未掺杂的磷酸铁锂其具有更好的倍率性能和循环性能。LiFePO3.92F0.08/C在不同倍率下的放电比容量分别为141.7mAh/g(0.2 C)、113.2 mAh/g(1 C)、70.4 mAh/g(10 C)。尤其是在1 C倍率下循环30圈后,放电比容量仍达115.6 mAh/g。研究显示,F掺杂能够提高电子电导率进而显著改善其电化学性能。     

共生Li3PO4对LiFePO4电化学性能的影响

采用固相法制备出xLi3PO4/LiFePO4/C(x=0,0.025,0.05,0.10,0.15,0.20,0.50)复合锂离子电池阴极材料.电化学充放电测试显示,0.025Li3PO4/LiFePO4/C材料的性能优于同时制备的对比样品LiFePO4/C的.0.025Li3PO4/LiFePO4/C材料以0.1 ...     

磷酸铁锂改性制备工艺的研究

以柠檬酸作为分散剂,采用胶凝胶法制备锂离子电池正极材料磷酸铁锂,采用X射线衍射光谱法(XRD),扫描电子显微镜法(SEM)和电化学手段对目标材料进行了结构表征和性能测试。考察了碳改性过程中蔗糖加入量、后期煅烧时间及金属离子Zr4+掺杂改性对合成材料充放电性能的影响。结果表明,合成产物为橄榄石型磷酸亚铁锂,碳改性和Zr4+离子能有效控制颗粒长大,提升材料的电化学性能;加入60%蔗糖,掺杂锆离子,650℃烧结18 h制备的磷酸亚铁锂的可逆性好,0.2C放电比容量达到162 mAh·g-1。     

铜掺杂碳包覆磷酸铁锂的微波合成及性能研究

研究了铜掺杂碳包覆磷酸铁锂（LiFePO₄）的微波合成。通过X射线衍射（XRD）表征了样品的化学组成和晶体结构,通过扫描电镜（SEM）考察了样品的微观形貌。分别用铜掺杂磷酸铁锂、碳包覆磷酸铁锂、铜掺杂碳包覆磷酸铁锂作为锂离子电池正极材料,进行了电化学性能测试比较。充放电测试表明,微波合成的铜掺杂碳包覆磷酸铁锂具有良好的充放电性能和循环寿命,首次放电比容量达到145 mA•h/g,循环30次后比容量仍然有143.5 mA•h/g,为初始容量的98.96%,容量几乎无衰减。     

Ag、C共包覆对LiFePO_4材料电化学性能的影响

采用葡萄糖还原法在固相法制备的LiFePO4基础上合成了Ag包覆的LiFePO4/Ag材料;同时采用一步法合成了碳银共包覆的LiFePO4/(Ag+C)材料。结果表明,Ag包覆将LiFePO4材料的首次放电容量由80mAhg-1提高到121mAhg-1;而碳银共修饰的LiFePO4/(Ag+C)材料具有更高的放电容量(132mAhg-1),并且具有更好的循环性能。此外,Ag包覆也大幅度降低了材料的电阻,电极的电荷转移电阻由253.5Ω降低到了54.8Ω。