LiFePO_4/C正极材料的制备及电化学性能

以甘氨酸为络合剂,蔗糖为碳源,采用溶胶-凝胶法制备了LiFePO4、LiFePO4/C正极材料。利用TG、XRD、SEM测试技术对材料的热稳定性、物相结构、形貌进行表征。结果表明:LiFePO4和LiFePO4/C都具有单一的橄榄石型晶体结构,与纯相LiFePO4相比,LiFePO4/C具有更小的颗粒粒径和更好的电化学性能,以0.1 C、0.5 C倍率放电,首次放电比容量分别为157.5、140.7 mAh/g,循环20次后容量保持为152.4、130.2 mAh/g。     

镍离子掺杂对LiFePO_4/C电化学性能的影响

采用二步固相反应法合成了橄榄石型Li Fe0.98Ni0.02PO4/C复合正极材料。通过X射线衍射光谱法(XRD)、扫描电子显微镜法(SEM)、恒流充放电、循环伏安等手段表征了材料的物相结构及电化学性能。结果表明:Ni2+掺杂并未改变Li Fe PO4的晶体结构,但材料的颗粒尺寸减小(粒径约为200 nm),颗粒形貌近似球形;Li Fe0.98Ni0.02PO4/C材料具有良好的电化学性能,0.2 C下首次放电比容量可达143.7 m Ah/g,10 C下,放电比容量为106.9 m Ah/g。循环伏安测试表明Ni2+的掺杂提高了Li+在材料中脱嵌过程的可逆性。     

碳热还原合成钒掺杂的球形LiFePO_4/C

通过碳热还原,合成了不同钒掺杂量(x)的球形碳包覆磷酸铁锂(LiFePO4/C)材料LiFe1-xVxPO4/C。循环伏安和恒流充放电测试表明,适当的钒掺杂能改善材料的电化学性能。x=0.05的材料,电化学性能较好,以0.1 C在2.5~4.2 V充放电,首次放电比容量为151.1 mAh/g,10.0 C倍率时,放电比容量仍能维持在104.4 mAh/g左右。     

铝箔涂碳对LiFePO_4/C电池性能的影响

研究涂碳铝箔作为集流体对磷酸铁锂(LiFePO_4)/C正极材料及电池性能的影响。铝箔涂碳可抑制电极材料的极化,提高材料与集流体的粘附效果,降低两者间的电荷转移电阻,提高Li+的扩散速率。以涂碳铝箔为集流体的半电池,在10 C倍率下的中值电压仍在3.10 V以上,活性材料与集流体之间的电荷转移电阻比光铝箔低65%以上,Li+扩散速率是光铝箔的3倍以上。涂碳铝箔作为集流体,可降低组装的全电池的内阻,与光铝箔相比,内阻降幅在25%以上,功率密度涨幅大于35%;在4 C倍率下全电池的中值电压仍在3.00 V以上,在3.65~2.00 V放电,4.00 C/0.33 C容量比在99%以上。     

稀土离子掺杂合成LiFePO_4/C材料低温性能研究

以Gd2O3作为掺杂化合物,分别采用Fe2O3和Fe C2O4·2 H2O作为铁源固相法合成LiFePO_4/C材料。采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能量散射光谱(EDS)、LAND电池测试系统及电化学工作站等对材料的晶体结构、形貌和电化学性能进行测试,重点分析了材料的低温特性。结果表明:以Fe C2O4·2 H2O为铁源合成的LiFePO_4/C展示出较好的电化学性能,尤其是低温性能。25℃下,0.1 C、5 C首次放电比容量分别为146.1、108.8 m Ah/g,-20℃时相同倍率下放电比容量为99.8、73.9 m Ah/g,分别为25℃时放电比容量的68.3%和67.9%,具有较好的低温性能。     

复合球形LiFePO4/C的合成与电化学性能

以P123(EO20PO70EO20)为模板剂,水热合成LiFePO4/C材料.用XRD、SEM测试对材料的结构、形貌进行分析,用恒流充放电和循环伏安测试,研究材料的电化学性能.样品为纯相LiFePO4,拥有复合球形结构.在2.7～4.2V充放电,0.1 C和10.0C时的放电比容量分别为159 mAh/g和93 mAh/g;依次以0.1C、0.5C、1.0C、2.0C、10.0 C及0.1C的电流分别循环20次,在120次循环后,放电比容量没有明显的衰减.     

LiFePO_4/C复合材料的固相合成及碳源的影响

以FeSO_4·7H_2O为铁源,用固相法合成了正极材料橄榄石型LiFePO_4/C复合材料,研究了焙烧温度、反应时间和碳源对产物结构、形貌及电化学性能的影响.用蔗糖作碳源,在700℃下煅烧15 h制得的样品,具有均一的橄榄石型结构,在电流为17 mA/g(0.1 C)时的首次放电比容量为151 mAh/g,循环性能良好.     

Sr~(2+)掺杂对LiFePO_4电化学性能的影响

采用XRD、ICP、SEM和电化学方法,研究了Sr2+掺杂对正极材料LiFePO4的结构、形貌和电化学性能的影响.掺杂适量的Sr2+不会改变LiFePO4的橄榄石结构,可提高电导率,抑制在充放电时的极化.在室温下,LiSr0.012Fe0.988PO4/C以0.2 C循环的初始比容量为142 mAh/g,循环50次,比容量未衰减;以3.0 C循环时,LiSr0.012Fe0.988PO4/C仍有较高的比容量和较好的循环性能;在60 ℃下以0.5 C循环,LiSr0.012Fe0.988PO4/C第60次循环的比容量为147 mAh/g.     

不同反应体系水热合成的LiFePO4/C的性能

添加表面活性剂,采用水热法合成正极材料碳包覆的磷酸铁锂(LiFePO4/C),用傅立叶红外光谱(FT-IR)、XRD、热重(rG)、SEM、恒流充放电和电化学阻抗谱等进行分析.制得的LiFePO4/C材料纯度高、粒径小且形貌较规则.使用不同表面活性剂制备的LiFePO4/C颗粒具有不同的形貌和粒径.使用聚乙烯吡咯烷酮(PVP)高分子和聚乙二醇(PEG-400)低分子制备的LiFePO4/C材料,在2.0～4.2 V充放电,0.1C首次放电比容量分别为154.1 mAh/g和145.6 mAh/g;循环24次,0.5C时的容量保持率分别为71％和75％,1.0C时的容量保持率分别为65％和62％.     

溶剂与pH值对溶胶凝胶法制备LiFePO_4/C的影响

以三价铁为铁源,柠檬酸为碳源,分别以蒸馏水、酒精和乙二醇为溶剂,采用溶胶凝胶一步烧结法制备LiFePO4/C正极材料。采用X射线衍射、扫描电镜和拉曼光谱等测试手段,对LiFePO4/C的微观结构进行了表征,并测试了材料的电化学性能。研究结果表明,不同溶剂条件下,均能得到较纯的LiFePO4相。其中以蒸馏水为溶剂制得的LiFePO4/C具有相对较好的电化学性能。进一步对其溶胶过程进行pH值调节发现,当pH值为2时合成的LiFePO4/C颗粒分布均匀。其电化学性能改善明显,0.1 C容量提高到了130 mAh/g,1 C比容量为105 mAh/g(1 C=170 mA/g)。     

OP制备的LiFePO4/C的性能及碳的作用

以聚乙二醇辛基苯基醚(OP)为碳源,用固相反应法合成了LiFePO4/C.XRD分析的结果表明,样品的主要物相是橄榄石相LiFePO4.OP用量为22.55%、合成温度为625℃时,制备样品的放电比容量最高,以1.0 C(0.50 mA/cm2)、0.5 C(0.25 mA/cm2)和0.1 C(0.05 mA/cm2)放电时,第10次循环的放电比容量分剐为93.0 mAh/g、132.6 mAh/g和160.0 mAh/g.由OP分解得到的碳改变了反应的动力学,抑制了晶粒的增长,提高了样品的放电比容量;炭黑直接提高了电极的导电能力.     

无模板水热合成LiFePO4/C的低温性能

以LiOH、H3PO4和FeSO4为原料,用无模板水热法合成LiFePO4,与葡萄糖混合后热处理,得到正极材料LiFePO4/C.XRD、SEM测试结果表明:在无模板剂或表面活性剂的条件下,水热合成法可制得纯相、颗粒细小且分散良好的LiFePO4晶体.产物在2.3～4.2 V循环,23℃时的0.20 C首次放电比容量为...     

LiFePO4/C电池循环性能和安全性能的研究

以磷酸铁锂(LiFePO4/C)为正极活性物质、石墨为负极物质组装成动力锂离子电池。详细研究了该电池的循环性能以及过充电对电池安全性能的影响。对电池充放电容量、循环性能和电压衰减进行测试。研究表明:LiFePO4/C电池在常温下具有较好的循环性能,但大电流放电性能欠佳;在低温状态下电池的容量和循环性能明显下降;频繁的过充电会导致LiFePO4/C电池的循环性能降低;大电流、高电压过充电对电池的性能影响最大,电池存在的安全隐患最多。以3C2 A电流过充电时对电池的影响最大;使用LiFePO4/C材料做为动力电池的正极材料时须避免过充电现象发生。     

一步固相法批量制备LiFePO4/C的研究

以磷酸铁为铁源,氢氧化锂为锂源,可溶性淀粉为还原剂和碳源,先通过球磨混料与喷雾千燥获得成分均匀的前驱体,再采用一步固相法,在氮气保护推板窑中合成了LiFePO/C正极材料,进行了日产100 kg级的批量制备研究.结果表明合成的LiFePO4/C材料的碳含量为3.2%～3.4%(质量分数).材料粒度D50为2.1μm,颗...     

FePO_4为原料碳热还原法合成LiFePO_4/C工艺的优化

以市售FoPO4·2 H2O为原料,利用正交实验方法优化碳热还原法制备LiFePO4/C复合正极材料的合成工艺,考察合成温度、原料摩尔比及保温时间等因素对材料形貌及电化学性能的影响,得到最佳工艺组合:合成温度650℃,保温时间16 h,原料摩尔比2∶1∶2.5.按最佳工艺合成的样品0.2 C与1 C时的最大放电比容量可达151.4、141.2mAh/g,振实密度可达1.4 g/cm3,且表现出良好的循环稳定性.     

Mg~(2+)掺杂LiFePO_4/C的结构及电化学性能

用固相法合成了LiFePO4/C、LiFe0.95Mg0.05PO4/C和LiFe0.9Mg0.1PO4/C.Mg2+的掺杂可提高放电比容量和循环性能,LiFe0.95Mg0.05PO4/C的0.2 C首次放电比容量为155 mAh/g;LiFe0.9Mg0.1PO4/C以10.0 C循环20次,放电容量几乎无衰减.     

PEG用量对LiFePO4/C结构与性能的影响

以Fe(NO3)3.9H2O为铁源,聚乙二醇(PEG)为碳源、还原剂和分散剂,用旋转蒸干法制备LiFePO4/C复合材料。用XRD、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)和恒流充放电测试,分析了PEG用量的影响。当n(PEG)∶n(Fe)≥0.25∶1.00时,产物为纯橄榄石型LiFePO4结构;增加PEG用量,有利于得到粒径细小均匀、电导率高的产物。当n(PEG)∶n(Fe)=0.50∶1.00时,产物的电化学性能较好,0.1C首次放电比容量为164.1 mAh/g,第30次循环时的容量衰减率为1.3%。     

Mg2+不同取代位对LiFePO4/C性能的影响

以蔗糖为碳源,用高温固相法制备了Li0.98Mg0.02FePO4/C、LiFe0.98Mg,0.02PO4,/C和不确定掺杂位的样品LiFePO/C+Mg2+的正极材料.用XRD,SEM、恒流充放电测试、循环伏安和交流阻抗谱方法,研究了样品的结构、形貌及电化学性能.研究发现,样品均为单一规则的橄榄石型的LiFeP0,...     

氧化淀粉为碳源冷冻干燥法制备LiFePO4/C的研究

以氧化淀粉为碳前驱体和分散剂,采用冷冻干燥法制备LiFePO4/C正极材料,利用XRD、SEM、恒流充放电等手段对LiFePO4/C复合正极材料的物相结构、表观形貌及材料的电化学性畿进行研究.结果表明:冷冻干燥法可以使原料变成粉末,同时不破坏其均匀的混合状态;以氧化淀粉为碳源,碳含量为7.07%,在700℃高温下煅烧12 h合成的材料具有完整的晶型结构,颗粒大小均一,首次放电比容量达到165 mAh/g,接近理论放电比容量.1 C倍率下,50次循环后的容量衰减仅为0.20%,5 C倍率下,50次循环后的容量衰减为1.39%,电化学性能优异.