不同碳源掺杂磷酸亚铁锂正极材料电化学性能研究

采用液相共沉淀-固相焙烧合成了橄榄石型磷酸亚铁锂(LiFePO4)正极材料,用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和恒流充放电测试等方法对产物物相结构、表观形貌和电化学性能进行了表征和分析.纯相材料首次放电比容量达到90.6 mA·h/g,循环5次后,放电比容量为75.94 mA·h/g.为解决首次放电比容量低下以及材料循环性能差的问题,采取不同碳源掺杂对材料进行改进,最后得到LiFePO4/C复合正极材料,0.05 C首次放电比容量达到158.8 mA·h/g.     

低热固相合成锂离子电池正极材料磷酸钴锂

以CoCl2·6H2O和LiH2PO4为原料,聚乙二醇-400为模板剂,掺入少量MnSO4·H2O,用无水Na2CO3中和,80 ℃保温6 h,用水洗去可溶性无机盐,100 ℃烘干,600 ℃灼烧2 h,得到锂离子电池电极材料磷酸钴锂.用XRD、IR、SEM等对产物进行了分析表征,证明产物为LiCoPO4纳米晶体,平均粒径约为36.5 nm,属Orthorhombic晶系, Pmnb(62)空间群,Z=4,晶胞参数a=5.922,b=10.206,c=4.701.     

磷酸钒锂正极材料掺杂改性研究进展

面对日趋严重的能源问题和环境问题,迫切需要寻找新的清洁能源以解决传统清洁能源(太阳能、潮汐能、风能等)转换效率低、能量储存难度大等问题。锂离子电池因绿色环保、安全性能好、放电容量高、循环寿命长、便于携带等优点受到研究者青睐,其中Li3V2(PO4)3 (LVP)锂离子电池因其较高的放电比容量和电压平台、良好的安全性能、便携性、环保型、低成本等优点成为备受关注的锂离子电池正极材料之一。由于LVP自身结构的缺陷,导致其离子导电率和电子导电率较低,不利于发挥其理论容量高、倍率性能优等特点。目前多数关于锂离子电池正极材料LVP的改性研究中,离子掺杂是最有效的方法之一。离子掺杂一方面可以优化材料的晶格参数,提高充放电过程中晶体结构的稳定性,改善其循环寿命;另一方面有助于增大晶格间隙,扩大离子的扩散通道,从而有利于提高离子扩散系数,改善电极材料的离子导电率。在目前的研究中,LVP的离子掺杂方法主要包括锂位掺杂、钒位掺杂、阴离子掺杂和多位掺杂四种,其中钒位掺杂包括钒位单掺杂和共掺杂。本工作阐述了近年来LVP离子掺杂改性的研究进展,并对该材料未来的发展趋势进行了展望。     

共沉淀法合成磷酸亚铁锂正极材料及性能研究

采用共沉淀法合成了橄榄石型磷酸亚铁锂正极材料。利用X射线衍射，扫描电子显微镜，振实密度测定以及电化学测试等方法对该材料进行了结构表征和性能测试。结果表明：在较宽的温度范围内，都能形成单一的橄榄石型晶体结构，并具有较高的振实密度。其中，在650℃下合成的产物结构完整，表面形貌较好，粒径分布均匀，振实密度高达1．67g／cm^3。在室温及0．05C倍率下，该材料的首次放电容量为133．6mA·h／g，循环20次后，未见明显衰减。     

磷酸锰铁锂正极材料研究进展

作为锂离子电池正极材料之一,磷酸锰铁锂具有能量密度大、安全性好、成本较低等优点,被认为是磷酸铁锂理想的升级品。但是,磷酸锰铁锂较低的电导率和Li⁺扩散系数限制了其商业化应用。介绍了磷酸锰铁锂材料性能,总结了高温固相法、共沉淀法、溶胶凝胶法、水热/溶剂热法等合成方法的优缺点,综述了碳包裹、纳米化及形貌控制、离子掺杂等改性策略,指出磷酸锰铁锂材料应具有一个合适的锰铁原子数量比;在总结前人研究成果的基础上,展望了未来磷酸锰铁锂正极材料的研究方向。     

锂离子电池正极材料磷酸钒锂的制备及性能研究

以氢氧化锂、钒酸铵、磷酸二氢铵为原料,通过溶胶-凝胶法制备Li3V2(PO4)3,采用SEM和XRD研究了不同的烧结温度和烧结时间对材料形貌结构的影响。结果表明最佳制备条件为:800℃下样品烧结9 h,0.1 C条件下表现出首次充放电容量分别为129.1和127.2 mAh/g,40个周期后仍能保持在124.7 mAh/g水平。     

聚阴离子型正极材料磷酸钛锂的研究进展

随着锂离子电池受到越来越多的人的重视,找到合适的正极材料成为主要问题。聚阴离子型正极材料由于其出色的特性得到人们的注意,LiTi2（PO4）3作为一种新型的聚阴离子型正极材料也引起了人们研究的兴趣,本文综述了聚阴离子型正极材料LiTi2（PO4）3的一些制备方法和改性研究,并提出了今后研究的一些主要问题。     

磷酸亚铁锂-磷酸钒锂复合材料制备方法研究

以固相法制备出了磷酸亚铁锂-磷酸钒锂复合正极材料.采用X-射线衍射仪(XRD)、电子扫面电镜(SEM)、激光粒度分析仪、碳硫分析仪以及X-光电子能谱仪等对制备出的复合材料进行表征,发现该材料以磷酸亚铁锂和磷酸钒锂的晶形结构为主,其中有少量的杂质成分;该材料颗粒粒度较细、粒度分布窄且均匀,颗粒表面光滑、碳包裹状况良好,同其它方法制备的复合材料比较在碳含量差不多的情况下具有较优的导电率.对材料进行了电化学性能表征认为该材料的电化学性能比较优异,0.1C放电容量达到190 mA·h·g-1以上,10C可以达到120 mA·h·g-1,20C放电容量仍有85 mA·h·g-1且循环稳定性均较好;1C进行1000次循环之后仍然保持120 mA·h·g-1的容量,具有较高的实用价值.     

伏安极谱法测定正极材料磷酸亚铁锂中Fe^2＋和Fe^3＋

文章用伏安极谱法对电极材料磷酸亚铁锂中的Fe^2＋和Fe^3＋进行了测定,结果表明,该法能同时准确、稳定测定Fe的不同价态离子浓度,是一个可以推广的方法。     

锂离子电池正极材料磷酸亚铁锂的改性进展

橄榄石型结构的磷酸亚铁锂(L iFePO4)作为一种新型的锂离子电池正极材料,具有材料来源广泛、价格便宜、理论比容量高(约170 mA.h/g)、热稳定性好、无吸湿性、对环境友好等优点,可望成为新一代首选的可替代钴酸锂(L iCoO2)的锂离子二次电池正极材料。分析了锂离子电池正极材料橄榄石型磷酸亚铁锂的结构特点和锂离子在充放电时的脱嵌模型,评述了近年来国内外对于改善磷酸亚铁锂的电化学性能所进行的改性研究,重点介绍了优化合成工艺、提高离子扩散效率、添加导电材料等方法对锂离子电池正极材料磷酸亚铁锂的影响,并对其发展方向作了展望。     

提高正极材料磷酸铁锂倍率性能的研究进展

橄榄石结构的磷酸铁锂（LiFePO₄）被认为是潜力巨大的锂离子动力电池的正极材料,具有理论比容量高、安全性好、循环寿命长、环境友好和原料来源广泛等优点。但是,由于其本身结构的缺陷,导致其倍率性能低下。本文阐述了近年来改善LiFePO₄的倍率性能的研究,重点介绍了包覆碳导电层、掺杂金属离子、合成纳米材料、制备多孔材料等方法,其中以纳米颗粒为基本结构单元的多孔LiFePO₄微米球材料倍率性能优异、体积能量密度高,具备广阔的研究和应用前景。     

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.     

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。     

锂离子电池正极材料LiFePO4的电化学性能改进

引言 随着社会的进步,人们对化学电源提出了高能量、长寿命、低成本、低环境污染的要求.虽然锂离子蓄电池目前已经实现了商品化,但正极嵌锂材料结构与性能的研究,以及如何提高容量和降低成本是锂离子蓄电池进一步被开发和应用的关键.     

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。     

固相补锂法再利用废旧 LiFePO4正极材料及电化学性能

以废旧磷酸铁锂（LiFePO4）正极材料为原料,经过热处理除杂和固相补锂后,利用碳热还原反应重新获得了电化学性能优异的LiFePO4/C正极材料。测试结果表明,补加物质的量分数为10%的Li2CO3和质量分数为25%的葡萄糖可获得结晶度良好、无杂质的LiFePO4/C正极材料,且能有效弥补其可循环锂的损失。在0.1C和20C倍率下,其放电比容量分别为159.6 mA·h/g和86.9 mA·h/g,在10C倍率下,经1 000次循环后,再生LiFePO4正极材料的容量保持率为91%。说明该方法可有效处理废旧LiFePO4电池,为大规模循环再利用废旧LiFePO4正极材料提供了一条可行的途径。     

锂离子电池正极材料磷酸铁锂的研究进展

磷酸铁锂（LiFePO₄）具有高温稳定性较好、循环性能良好、环保等特点,已成为锂离子动力电池正极材料之一。但由于磷酸铁锂电导率低及锂离子扩散速率慢等缺点,制约其在动力电池行业的发展。因此主要从包覆碳材料对磷酸铁锂进行表面改性、对磷酸铁锂进行掺杂、制备亚微米或纳米级的磷酸铁锂或制备特殊形貌的磷酸铁锂3方面进行综述,分析改善磷酸铁锂性能最优的方法,对其未来的发展趋势进行了预测。     

尖晶石型三元高电压正极材料的合成及其性能

LiNi_0.5Mn_1.5O₄（LNMO）是一种有前景的下一代高能密度锂离子电池正极材料,但其中的锰离子溶解严重、容量衰减严重,阻碍了其应用。本工作通过水热-煅烧合成了LiNi_0.4Co_0.1Mn_1.5O₄（LNCMO）三元尖晶石型高电压复合材料,探究了煅烧温度和升温速率等制备条件对样品形貌和结构的影响。本文合成的LNCMO样品微观形貌呈类菱形结构,物相纯净,比表面积为3.72m²/g,平均孔径为11.60nm,放电电压接近4.75V,在20mA/g下初始放电比容量达143.90mAh/g,和LNCMO的理论比容量（146.71mAh/g）的比值达98%。根据XRD和XPS等表征分析可知,复合材料中的Mn⁴⁺比例较大,Mn³⁺较少,且合适的煅烧温度和升温速率避免了Li _x Ni_1-x O杂质相的生成,因此本文制备的材料相比LNMO材料结构稳定性增强,电荷转移阻力低,电性能尤其是比容量大幅提升。本文还对比了循环前后的样品,发现其物相基本一致,但高电流密度下形貌结构坍塌严重,影响了循环稳定性。本研究提供了一种有效制备三元高电压材料的策略。