聚乙烯醇为碳源LiFePO_4正极材料碳包覆研究

以聚乙烯醇(PVA)为碳源,比较一步法和两步法制备LiFePO_4/C正极材料的结构与电化学性能。然后用二步法合成一系列的LiFePO_4/C材料,其中聚乙烯醇的添加量分别为:0%,5%,10%和20%。通过XRD,SEM和恒流充放电等测试方法,研究了PVA添加量对LiFePO_4/C材料结构和电化学性能的影响。结果表明:经XRD和SEM测试发现,制得的材料均为橄榄石型结构,无杂质生成,且不同碳含量对材料的颗粒尺寸有一定的影响。当聚乙烯醇添加量为10%时,LiFePO_4/C材料以0.1 C充放电,放电比容量为155 m Ah/g;0.5 C 100次循环过后,容量保持率高达98%;其在0.1 C、0.5 C、1 C、2 C、5 C和10 C倍率下的放电比容量分别达到155、148、146、140、124和103 m Ah/g,合成的材料表现出良好的综合电化学性能。     

超高压处理前驱体对LiFePO_4/C性能的影响

通过超高压处理溶胶-凝胶前驱体,以高温固相法制备磷酸铁锂(LiFePO_4)/C。用恒流充放电、循环伏安和交流阻抗等方法研究产物的电化学性能,并进行XRD、SEM等分析。超高压处理并没有改变LiFePO_4材料的晶体结构和充放电反应机理。与未经超高压处理的前驱体相比,超高压预处理的前驱体制备的材料粒径减小,均匀性提高,0.1 C首次放电容量达148.47 mAh/g、在平台电压范围内的放电容量增加约16.3 mAh/g,经过不同倍率共40次循环,容量保持率达98.2%,且倍率放电性能得到提高,欧姆阻抗和电化学反应阻抗减小。     

LiFePO4/C复合材料中的碳源研究

分别以蔗糖、酚醛树脂、聚丙烯作为碳源,采用高温固相法制备了橄榄石型锂离子电池正极LiFePO4/C复合材料,并考察不同碳源对合成的LiFePO4/C复合材料电化学性能的影响。采用XRD、SEM、拉曼光谱分析、恒电流充放电测试和交流阻抗分析等方法对材料的结构、表面形貌及电化学性能进行了研究。结果表明,以聚丙烯为碳源合成的LiFePO4/C材料具有最佳的电化学性能。0.1C的放电比容量为154.9mAh/g,在2C下的放电比容量达131.3mAh/g,循环30次后容量为130.1mAh/g。     

硅/石墨/热解碳复合材料的制备与性能

利用化学气相沉积(CVD)法制备了硅/石墨/热解碳复合材料。用XRD、SEM和恒流充放电等测试,分析了制备工艺对复合材料电化学性能的影响。当气相沉积温度为800℃、时间为50 min时,制备的复合材料的循环性能较好,首次和第200次循环的脱锂(放电)比容量分别为535.5 mAh/g和429.8 mAh/g。     

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。     

前期处理工序对LiFePO4/C性能的影响

介绍了六种前期处理工序来优化碳包覆工艺,并通过碳热还原法合成LiFePO4/C复合材料,采用X射线衍射光谱法(XRD),扫描电子显微镜法(SEM)和电化学手段对产物进行结构、形貌表征和电化学性能测试。结果显示,最优材料振实密度可达1.45g/mL,并表现出优良的电化学性能。室温下材料在5C时,首次放电比容量为89.6mAh/g。循环30次后,比容量为83.9mAh/g,衰减仅2.0%。     

LiFePO4/C的微波法制备和性能

用微波法制备了LiFePO4和LiFePO4/C材料。分析了不同的微波烧结时间与材料结构和性能的关系。材料经微波烧结3 min,XRD图谱中出现了Fe2O3杂质,时间更长时则不出现Fe2O3杂质。充放电测试结果表明:烧结8 min的LiFe-PO4/C材料0.1C的首次放电比容量达140.0 mAh/g,但高倍率放电比容量衰减严重;烧结5 min的材料在1.0C放电倍率下,比容量超过了95.0 mAh/g。     

FePO4颗粒尺寸对LiFePO4/C复合材料性能的影响

以FePO4为铁源、Li2CO3为锂源、聚丙烯为还原剂和碳源,采用一步固相法合成了LiFePO4/C复合材料.研究了铁源FePO4 的颗粒尺寸对复合材料电化学性能的影响.采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)对合成产物的晶体结构、表面形貌进行了表征和研究,通过充放电测试和电化学阻抗谱(EIS)对材料的电化学性能进行测试和分析.结果表明:FePO4颗粒的大小影响着合成产物颗粒的大小,从而影响了LiFePO4/C的充放电性能.     

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。     

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。     

碳含量对梭形球状LiFePO_4/C正极材料性能的影响

以葡萄糖为碳源,采用水热法合成了梭状的Li Fe PO4/C的一次颗粒,再经过喷雾干燥法使得梭状颗粒堆积成球形二次颗粒。通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)考察了含碳量对样品结构及形貌的影响。结果表明:葡萄糖的加入并没有改变Li Fe PO4的晶体结构,合成的Li Fe PO4/C均未含杂质,其晶体结构均为橄榄石型结构;而且合成的一次颗粒均为梭形结构,并在颗粒表面有一层均匀的碳膜。当葡萄糖的加入量与铁的摩尔比为1∶0.2时,球形粒径在4μm左右,单个梭形颗粒长1μm,宽400 nm。通过EIS和恒流充放电测试,结果表明该样品具有较大的扩散系数(9.42×10-13 cm2/s),在0.1 C倍率下的首次充电比容量为148.9 m Ah/g,放电比容量为144.3 m Ah/g,库仑效率为96.9%,说明具有良好的可逆性能,经过50周循环后容量保持率仍为97.1%,显示了良好的循环性能及容量保持率。     

不同碳源对制备LiFePO4/C复合材料性能影响

分别以蔗糖、葡萄糖、酚醛树脂、酚醛树脂和葡萄糖混合物为碳源用固相碳热还原法制备了四种不同碳含量的LiFePO4/C正极材料。利用X-射线粉末衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)等测试手段对合成材料进行了表征,通过恒流充放电和循环伏安测试研究了材料的电化学性能。结果表明:所合成的LiFePO4均为纯相,但是用蔗糖合成的样品颗粒更细小,电化学性能明显优于用其他碳源制备的样品,其中含碳3.01%的样品在0.1 C、1 C下的放电比容量分别为158.9、146.5 mAh/g。     

软模板剂对LiFePO4/C正极材料性能的影响

采用软模板-固相合成法合成橄榄石型LiFePO4/C正极材料.通过XRD、SEM以及交流阻抗等对材料的晶体结构和电化学性能进行研究,并研究了葡萄糖、丙烯酰胺和乳酸亚铁作为软模板剂对材料性能的影响.结果表明:以葡萄糖为软模板剂合成的LiFePO4/C材料的首次放电比容量高达140.2 mAh/g,循环20次后,放电容量无明显的衰减现象.     

电动汽车用LiFePO4/C锂离子蓄电池性能

对最新开发的150AhLiFePO4/C锂离子蓄电池进行了试验测试。分析和评价了其电压特性、容量特性、直流内阻特性、功率特性和温度特性,同时与其他动力电池的性能进行了比较。研究表明,LiFePO4/C锂离子蓄电池在安全性、循环寿命、成本和对环境友好等方面的特点适于电动汽车应用,但综合性能优势尚不明显,尤其是低温性能需要改善,比能量和比功率需要进一步提高。     

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。     

三维纳米硅/多孔碳的储锂性能

以纳米硅粉为活性材料,乙炔为碳源,通过化学气相沉积(CVD)一步法原位制得核壳结构可控的三维硅/多孔碳纳米复合材料。透射电子显微镜(TEM)和热重分析(TGA)结果表明,制备了厚度可控的无定形碳包覆纳米硅颗粒核壳结构,并形成串珠状三维导电网络。以200 m A/g在0.01~1.00 V循环100次,复合材料中硅的可逆比容量保持在1 270 m Ah/g。这主要是因为:原位生成的无定形碳可缓冲纳米硅颗粒的体积变化,Li+扩散通道更好;三维网络改善了电子传输性能。