LiMn_(1-x)Fe_xPO_4正极材料制备方法的研究进展

橄榄石型LiMPO_4正极材料相对于层状结构正极材料具有更好的热稳定性。将Mn与Fe按一定比例混合得到的LiMn_(1-x)Fe_xPO_4正极材料,兼具了LiFePO_4和LiMnPO_4二者的优点,从而得到研究者们大量的关注。综述了近五年来LiMn_(1-x)Fe_xPO_4正极材料制备方法的研究进展,并对每种方法的优缺点进行分析,最后分析了该领域今后的发展方向。     

不同还原方法制备石墨烯及其电化学性能

采用Hummers改进法制备氧化石墨烯,分别选取水合肼、硼氢化钠、铝粉对所制备氧化石墨烯进行还原处理,用红外光谱(FTIR)、X射线衍射仪(XRD)、射电子显微镜(TEM)、原子力显微镜(AFM)、X射线电子能谱(XPS)对样品进行了结构、谱学、形貌表征,用高性能电池检测系统和电化学工作站对样品进行充放电测试、循环测试、CV测试和EIS测试分析。结果表明,所制备的氧化石墨烯分布相对均一、团聚现象较弱、片层厚度为1.107 nm、片层层数约为1~2层,C/O比为1.6。经过三种还原方法处理的石墨烯的含氧官能团在氧化石墨烯基础上都出现明显下降,C/O质量比分别提高到6.4、5.3、3.7。对三种不同还原方法制备的石墨烯(rGO/N_2H_4·H_2O、rGO/NaBH_4、rGO/AlP)进行电化学性能研究,导电性呈现rGO/N_2H_4·H_2OrGO/Na BH_4rGO/AlP趋势。导电性高,所制得的电池反应活性较高、极化较低,进而表现出较好的倍率和循环性能,GO/N_2H_4·H_2O、rGO/NaBH_4和rGO/AlP的0.2 C放电比容量分别为158.4、153.3和144.8 mAh/g;其中rGO/N_2H_4·H_2O的导电性最高,表现出更好的倍率性能和循环性能,1 C倍率保持95.5%、2 C倍率保持仍能达到90.1%,0.2 C@RT 800次循环后,容量保持率仍能达到95.3%,而rGO/NaBH_4、rGO/AlP分别为91.1%和89.6%,相对较低。     

前驱体预包覆合成磷酸铁锂正极材料

通过对原料二水磷酸铁的预包覆处理,合成碳包覆磷酸铁锂材料。采用了X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）等手段对合成的磷酸铁锂材料结构和微观形貌进行表征,同时考察了其电化学性能。结果表明,对磷酸铁进行碳预包覆能有效提高最终合成产物的电化学性能,在对磷酸铁原料进行1.34%碳含量的包覆后,以此为原料合成磷酸铁锂材料,得到的磷酸铁锂材料含碳量为2.38%时,10C放电容量达到120.7mAh/g。     

NASICON型固态电解质LATP电化学性能及稳定性

NASCION型磷酸钛铝锂Li_1+xAl_xTi_2-x(PO₄)₃(LATP)作为一种低成本、高锂离子电导特性的无机固态电解质材料,在高能量密度、高安全性的锂电池领域有着良好的应用前景。基于LATP固态电解质在正极材料及隔膜包覆领域的潜在应用,对其电化学性能及充放电结构变化过程进行全面评价。结果表明,LATP在锂离子电池体系中循环稳定性较差,充放电循环容量迅速衰减,导致这一现象的原因在于,LATP储锂容量的主要贡献来源于Ti⁴⁺/Ti³⁺的价态变化,但是该过程并不完全可逆,使得储锂容量骤降。同时,LATP会与电解液中含氟组分反应生成TiF₃,使得Ti³⁺向电解液中溶出。但是,在循环后LATP导电性有所增强,可能得益于材料表面形成的电子导电层,该特性将有助于其在正极材料表面包覆应用领域的性能发挥。因此,针对LATP在实际电池体系中的应用开发,未来仍需评估LATP结构变化对电池性能的影响,在充分发...     

单晶型锂离子正极材料用Ni0.65Co0.15Mn0.20(OH)2前驱体的合成过程

采用共沉淀制备了形貌均一、振实密度高的Ni_(0.65)Co_(0.15)Mn_(0.20)(OH)_2前驱体。结果表明,在固含量高于80 g·L~(-1)的条件下,可调节pH值来控制前驱体的成核及长大过程,即成核的籽晶小颗粒数量增加后可降低前驱体生长速率。当满足0.015μm·h~(-1)的粒度生长速率时,前驱体振实密度可达到1.83 g·cm~(-3)。烧结制备成正极后测试,在0.2C倍率下克容量为186.3 mAh·g~(-1),1C循环50周容量保持率达到96.3%。对比市售商业化样品测试结果表明,可通过烧结过程优化和掺杂工艺来进一步提升正极材料循环性能。     

高耐热陶瓷隔膜对锂离子电池安全性能的影响

相对于传统聚烯烃隔膜,陶瓷隔膜因其良好的耐热收缩性能得到大规模商业化应用.选择两款不同类型的黏结剂制备陶瓷隔膜.首先考察黏结剂对陶瓷隔膜性能的影响,然后研究陶瓷隔膜耐热收缩性能与电池安全性能之间的关联性.研究发现,陶瓷隔膜的耐热收缩性能与黏结剂的玻璃化转变温度正相关.电池过充电和加热安全性能测试结果表明,高耐热陶瓷隔膜有助于降低发生热失控的风险.     

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。     

杂质元素对磷酸铁锂材料及电芯影响的研究进展

磷酸铁锂正极材料以热稳定性优异、循环寿命好、电化学稳定、环境友好等优点成为动力电池领域最理想的正极材料之一.磷酸铁锂材料进行工业化应用,需要通过放大实验,一般来说,引入不具有活性的杂质元素不仅会导致材料的比容量、能量密度的下降,当杂质中含金属类型磁性杂质时,会对电池的寿命及安全性有严重损害.主要从元素体相掺杂、溶解性杂...     

气相沉积碳源对LiFePO_4/C性能的影响

以Fe C2O4·2H2O、Li2CO3和NH4H2PO4为原料,采用分步引入碳源的方式,在前驱体中加入蔗糖预烧,在烧结过程中分别引入甲烷和甲苯蒸气,将高温固相反应与化学气相沉积(CVD)相结合,制备Li Fe PO4/C复合材料。通过XRD、SEM、透射电子显微镜(TEM)和拉曼光谱进行结构和微观形貌分析;用循环伏安和恒流充放电测试考察电化学性能。以甲苯为气相沉积碳源制备的Li Fe PO4/C复合材料,没有磷化铁杂质,具有较好的晶体颗粒单分散性和较高的电导率。在2.0~4.0 V放电,0.2 C比容量为154.8 m Ah/g,5.0 C比容量为0.2 C时的88.2%。     

铁磁性杂质对LiFePO4锂离子电池性能的影响

定量分析商品化磷酸铁锂(LiFePO4)中的磁性杂质及含量,得出主要成分是含铁化合物或铁单质.通过逆向试差手段,在实验电池制作的合浆阶段添加铁粉,考察铁粉添加量对电池性能的影响.随着铁粉添加量从0增加到50.0×10-4％,电池首次充电(0.10 C至3.65 V)比容量由157.7 mAh/g升高至174.4 mAh/g,首次循环的库仑效率由85.7％下降到76.2％,与分容24 h的电压降由5.47 mV逐渐升至43.9 mV相对应.随着铁粉添加量从0增加到10.0×10-4％,高温(55℃)搁置7 d,绝对值电压及漏电流增大,容量保持能力由98.37％下降到84.15％;常温(25℃)搁置28 d,绝对值电压也增大;对分容后的电池进行拆解,发现负极上黑点呈上升趋势,可归因于正极侧铁粉在充电过程中被氧化,游离在电解液中,穿过隔膜到达负极表面,放电时被还原并沉积在负极表面,造成失效.