LiFePO4基正极材料容量的温度敏感特性及交流阻抗谱研究

采用原位碳包覆法制备了锂离子二次电池用LiFePO4／C复合正极材料。考察了环境温度对LiFePO4/C电池容量的影响，得到容量与绝对温度之间符合Arrhenius关系。运用交流阻抗谱分析了温度与电池电化学特性的关系，并对电极基于电荷和质量传递控制过程给出了一种新的模拟等效电路，通过Zview拟合软件得到了各个模拟元件的数值及变化趋势，从而定量地解释LiFePO4／C复合电极容量与温度的关系。     

一种新型的锂离子电池正极材料——LiFePO4

介绍了1种新型的锂离子电池正极活性材料LiFePO4并解释了材料的结构特征和电化学过程。LiFePO4具有较高的比容量和良好的循环稳定性等优良的电化学性能,但是目前还存在着制约容量释放的锂离子扩散系数小以及材料导电性能不太好等问题。在回顾该材料研究状态的基础上,说明了只要通过选取适当的制备工艺和进行合适的表面改性可以制备出具有优良电化学性能的LiFePO4粉体。这种粉体具有环境相容性、便宜以及资源丰富等诸多优点,是1种颇具潜力的锂离子电池正极替代材料。     

尖晶石钛酸锂纳米管的制备与表征

研究了具有尖晶石结构的钛酸锂纳米管的低温制备方法.采用低温水热法由钛酸纳米管与锂离子在碱性的条件下进行离子交换,产物经后处理得到尖晶石结构的钛酸锂纳米管.用XRD,TEM,BET等手段表征了材料的形貌和结构.研究表明,用水热离子交换法能够将钛酸纳米管转化为具有尖晶石结构的钛酸锂纳米管,制备的钛酸锂纳米管粗细均匀,比表面积大,基本保持了其前驱体钛酸纳米管的形貌.并对尖晶石型钛酸锂纳米管的形成机理进行了初步探索.     

氧化物一维纳米材料及其在锂离子电池中的应用

介绍了一系列钛氧化物一维纳米材料,包括钛酸纳米管／纳米线、锐钛矿TiO2纳米管以及尖晶石钛酸锂纳米管／纳米线的制备及其特殊的电化学储锂性能,阐明了一维纳米材料在高性能锂离子电池和复合电池中的应用前景。     

锂离子二次电池正极材料晶体结构与电化学性能

对比分析了锂离子电池的正极材料锂钻氧系、锂锰氧系、锂镍氧系材料以及目前颇具潜力的正极替代材料：含铁的聚阴离子化合物和高分子聚合物的微观晶体结构特征，讨论了由于材料晶体结构的差异产生的不同电化学性能提出了锂离子二次电池正极材料在结构上所必须具备的特征。     

固体氧化物燃料电池的研究进展

回顾了固体氧化物燃料电池的发展历史以及目前发展状况。介绍了固体氧化物燃料电池的工作原理以及作为燃料电池的阳极、阴极、电解质和连接材料的选择依据。评述了分别应用于阳极、阴极、电解质以及连接材料的材料目前的研究状况和面临的一些问题。最后提出了固体氧化物燃料电池能够得以应用必须解决的一些瓶颈因素。     

银包覆对LiFePO4结构与性能的影响

以聚已二醇(PEG)为分散剂,利用球磨工艺让AgNO3与预合成的LiFePO4充分混合,在氮气气氛下原位合成了LiFePO4/Ag复合材料.扫描电镜表明材料颗粒细小,分布均匀;背散射电子图像和元素分布图显示了银在材料中的分布情况.材料表面的光电子能谱表明银是以单质的形式存在.以合成材料为正极的电池的循环伏安特性曲线表明,在锂离子插入和脱出过程中只有单一机制的存在.随着电流密度的增大,电池容量没有明显的降低,但是电极极化效应逐渐明显.当充放电电流密度达到C时,电池只有很小的容量和较大的电极极化效应.把电流密度减小到C/10时,电池的容量又得到了恢复.在C/8的电流密度下,电池循环了45次,没有观察到明显的容量衰减现象.     

LiFePO4材料的制备与电池性能的研究

通过固相法合成了裂解碳包覆的具有亚微米球形颗粒团簇微结构的LiFePO4粉体材料.材料中裂解碳百分含量为5.01%,一次颗粒粒径在200～600nm,团簇体粒径在10μm左右.在0.1、0.2、0.5和1C的充放电速率下,研究了材料的比容量和循环稳定性的变化.当充放电速率＜1C时,随着充放电速率的增大,材料的充放电平台和比容量并不随速率的增大而发生较大变化,当充放电速率≥1C时,材料的充放电电压平台迅速升高(充电)或降低(放电),比容量也有较大的降低;随着充放电次数的增加,材料的比容量有所增加,然后趋于稳定.在30个循环后材料的放电比容量分别为131.7、129.1、123.5和114.4mAh/g.     

造粒工艺制备LiFePO4/C复合正极材料及其性能

借鉴陶瓷粉体造粒工艺,以聚乙烯醇(PVA)溶液为粘合剂包覆LiFePO4预烧粉体,通过固相热裂解法制备了碳原位包覆的具有微米球形团簇颗粒的LiFePO4/C复合正极粉体材料。复合材料含有单一的磷酸铁锂相,裂解碳以无定型形式存在。造粒工艺显著影响复合材料的微观形貌。在0.1C、0.2C、0.5C和1C的充放电倍率下,研究了碳含量对正极材料的放电比容量和循环稳定性的影响。对于优化样品LFP/C4,具有很高的可逆容量和循环稳定性,在多次循环后材料的放电比容量分别为:149.9,136.9,123.2,108.1mAh·g-1。特别在高倍率下(1C),放电容量达到理论容量的63.6%,具有较小的极化效应,容量中点的充放电电位差△V仅为177mV。     

表面修饰与镁离子掺杂对LiFePO4材料结构与性能的影响

在固相合成工艺下引入了球化和掺杂工艺,从而制备出了镁离子掺杂的LiFePO4粉体材料,该材料与裂解的碳黑形成尺寸10μm～15 μm的团簇体.在团簇体中,材料颗粒与碳黑接触的界面接触良好.材料的充放电测试实验表明,经过表面修饰和高价离子掺杂的材料具有比未掺杂材料更大的充放电容量和更好的循环稳定性.在充放电不同状态下的交流复阻抗谱表明,随着电池电压的升高,电池电化学阻抗减小.利用等效电路拟合数据表明在掺杂的电极材料中,锂离子的扩散速率在10-9cm2s-1数量级,在充放电平台附近达到最小值.