Mn掺杂Li3Fe2(PO4)3正极材料的制备与表征

通过固相反应法合成出Li3＋xFe2-xMn^Ⅱ（PO4）3（x=0～0．1）、Li3Fe1．95Mn0.05^Ⅲ（PO4）3和Li2．95Fe1．95Mn0.05^Ⅳ（PO4）3正极材料。采用行星式球磨方法，均匀混合正极材料和导电乙炔黑以提高活性材料的电子导电率和降低颗粒尺寸。Mn掺杂的Li3Fe2（PO4）3样品的恒电流充放电测试和伏安循环测试（2～4V）发现，所有样品中Fe^3＋／Fe^2＋氧化还原电对均有两个稳定的充放电平台（2．8、2．7V）、Li3＋xFe2-xMnx^Ⅱ（PO4）3和Li3Fe1．95Mn0.05^Ⅲ（PO4）3中Mn^3＋／Mn^2＋电对的充放平台位于3．5V左右。不同价态Mn的掺杂均可明显提高正极材料的电化学性能，其中Mn^Ⅱ掺杂样品的电化学性能最好，其中Li3.05Fe1．95MnⅡ0．05（PO4）3／C的C／20和C／2恒流放电比容量分别可达110和66mAh／g。

锂离子电池正极材料LiMn0.6Fe0.4PO4/C的制备及电化学性能

以蔗糖为碳源,以草酸为抗氧化剂,采用溶剂热、球磨和固相烧结相结合的方法制备了LiMn_(0.6)Fe_(0.4)PO_4/C正极材料,并通过改变烧结温度得到了不同形貌结构的目标产物。以金属锂片为对电极,组装成锂离子半电池,探究其电化学性能。研究结果表明,当烧结温度为650℃时,该材料表现出优异的电化学性能,在0.2C(1C=170 mA/g)的电流密度下,起始容量为119.1 mAh/g,循环80次之后,容量上升到148.8 mAh/g,并且该材料在大电流密度下也表现出优异的循环稳定性。

氮掺杂碳包覆LiMn0.8Fe0.2PO4的制备与性能

采用溶剂热法制备LiMn0.8Fe0.2PO4(LMFP),再利用聚苯胺热解形成的氮掺杂碳(N-C)进行包覆,得到LMFP/N-C复合材料。用XRD、SEM、透射电镜(TEM)和X射线光电子能谱(XPS)对样品的晶体结构、微观形貌及元素进行分析;以产物为正极活性物质组装锂离子电池,用恒流充放电、循环伏安和交流阻抗实验进行电化学性能测试。在2.0~4.6V充放电,LMFP/N-C复合材料在0.2C、0.5C、1.0C、5.0C和10.0C倍率下的首次放电比容量分别为152.5mAh/g、147.5mAh/g、140.0mAh/g、101.8mAh/g和64.6mAh/g,比普通碳包覆的LMFP/C材料分别提高3.6%、14.8%、14.4%、39.0%和90.0%;LMFP/N-C复合材料以5.0C循环80次,比容量仍有81.9mAh/g,容量保持率为80.45%。

氧化沉淀-陈化晶化法制备NH4Fe2(PO4)2(OH)·2H2O及LiFePO4

以H3PO4、FeSO4·7H2O、NH3·H2O、H2O2为原料,在pH=5.0时,采用连续的氧化沉淀法制得类球形非晶态的NH4Fe2(PO4)2(OH)·2H2O。将NH4Fe2(PO4)2(OH)·2H2O与一定浓度的H3PO4溶液混合,在90℃陈化2 h,制得结晶完好具有微纳米结构的NH4Fe2(PO4)2(OH)·2H2O前驱体。由该NH4Fe2(PO4)2(OH)·2H2O制得的LiFePO4正极材料具有较好的性能。0.2 C时首次充放电比容量分别为162.9和152.8 mAh/g,首次库仑效率为93.8%;1 C和5 C时可逆放电比容量分别大于120和70 mAh/g;具有较好的倍率性能和循环性能。用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)等对NH4Fe2-(PO4)2(OH)·2H2O和LiFePO4的结构和形貌进行表征。氧化沉淀的pH值对前驱体的成份、结构具有重要影响。

碳包覆对LiMn0.5Fe0.5PO4/C复合材料形貌的影响

本文采用流变相法合成了碳包覆改性的LiMn0.5Fe0.5PO4/C锂离子电池正极材料。通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)等手段,比较和分析了柠檬酸、酒石酸、月桂酸三种碳源对材料结构、形貌的影响。结果表明,以柠檬酸为碳源合成的LiMn0.5Fe0.5PO4/C是由一次颗粒极小的纳米粒子组成的微纳结构聚集体,具有极高达48.32m2g-1的比表面积。

碳包覆改性对LiMn0.5Fe0.5PO4/C复合材料电性能的影响

本文比较和分析了柠檬酸、酒石酸、月桂酸三种碳源对LiMn0.5Fe0.5PO4/C材料电化学性能的影响。采用流变相法合成,通过恒流充放电测试等手段分析,结果表明,以柠檬酸为碳源合成的LiMn0.5Fe0.5PO4/C表现出优异的倍率性能和循环性能。

Ag3PO4/Fe3O4/GO复合催化剂的制备及其可见光催化性能

以氧化石墨烯(GO)为基底,利用共沉淀及离子交换两步法制备Ag3PO4/Fe3O4/GO复合光催化剂.通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电镜(TEM)、热重(TGA)、振动样品磁强计(VSM)及紫外-可见光谱(UV-Vis DRS,UV-4100,带积分球)对样品的特征基团、微观形貌及磁性质、光学性质等进行了鉴定和表征.光催化脱色实验结果表明:Ag3PO4/Fe3O4/GO复合光催化剂20 min内对10 mg/L罗丹明B模拟水样的脱色率可达97.6%,高于Ag3PO4(73.4%);Ag3PO4/Fe3O4/GO光催化体系中引入过硫酸钠可以起到强化光催化性能的作用;另外,Ag3PO4/Fe3O4/GO复合催化剂表现出良好的活性稳定性、热稳定性及结构稳定性.

Ni^2+掺杂对LiFePO_4正极材料电化学性能的影响

采用固相反应法在惰性气氛下合成了橄榄石型LiFePO4及其Ni2+掺杂正极材料,采用XRD,SEM和充放电等方法对目标材料进行了表征。XRD分析表明,掺杂少量Ni2+后的LiFePO4晶体结构并未发生变化;SEM观察发现,掺杂后,样品的粒径变小;充放电测试得出,比未掺杂的LiFePO4具有更好的电化学性能,首次放电比容量达145mAh·g-1,高于纯的LiFePO4正极材料的容量90mAh·g-1,经100次循环后掺杂Ni2+的LiFePO4和LiFePO4样品的容量保有率分别为91%和53%。

外源铁、磷对堆肥腐熟的影响及“腐殖酸-Fe-P”复合体的形成初探

针对堆肥过程中氮素损失严重,产品品质低下的问题,试验以FeCl3和Ca3(PO4)2(干质量比1∶1)混合物分别按10%(处理A)和15%(处理B)的比例添加到堆肥原料中,以未加任何外源物质的处理作为对照,进行添加外源铁、磷是否会促进堆肥腐熟、提高产品品质的研究。结果表明,与对照处理相比,外源铁、磷对堆肥油菜籽(Brassica napus)发芽率指数影响不大,但产品的氮素含量明显提高,分别高于对照1.42%和1.17%;外源铁、磷加速有机质的分解,有机质分解率分别高于对照处理13%和3.3%;外源铁、磷对堆肥产品腐殖酸结合的Fe含量分别为对照处理的4.4倍和1.98倍,铁结合的磷含量分别为9.12、5.91g·kg-1,对照处理仅为2.21g·kg-1,并通过相关文献讨论,提出堆肥体中可能形成了"腐殖酸-Fe-P"三元复合体的假设。从作用和成本上来看,处理A的添加比例较处理B合适。

硝氮,磷酸盐,Fe^(3+),Zn^(2+)影响小球藻生长的均匀设计试验

以硝氮(NO3-N)、磷酸盐(PO4-P)、铁(Fe3+)和锌(Zn2+)为因素,选用4因素6水平的均匀设计表设计试验,研究该4种因素对小球藻生长的影响。试验结果表明,氮、磷和铁对小球藻生长有促进作用,锌对小球藻生长的作用不显著。以生长速率为指标进行回归分析,得到关系方程Y=0.002+0.128 lg[P]+0.011 lg[N]2+0.008 lg[N]lg[P]+0.131lg[P]lg[Fe](R2=0.9998)。

低温固相反应/水热法合成LiMn_(0.4)Fe_(0.6)PO_4/C材料的微观结构及其电化学性能

以Li2CO3,MnCO3,FeC2O4·2H2O和NH4H2PO4为原料,采用低温固相反应/水热法制备LiMn0.4Fe0.6PO4/C材料。采用XRD,SEM和TEM对LiMn0.4Fe0.6PO4/C的晶体结构、形貌以及颗粒表面形貌进行表征,并采用恒流充放电实验对其电化学性能进行评价。研究结果表明:于400℃处理4 h后可获得晶体结构的LiMPO4(M为Fe,Mn);传统固相法和低温固相反应/水热法合成的LiMn0.4Fe0.6PO4材料均为单一的橄榄石结构,表面包覆无定形的碳。由低温固相反应/水热法合成的材料颗粒粒径为100 nm左右,电化学性能优良,在0.1C(C为充放电电流倍率)下的首次放电容量为157 mA·h/g,是传统固相法合成产品的1.07倍,0.5C下循环50次容量保持在133 mA·h/g左右,是传统固相法合成产品的1.21倍。

真空辅助法合成Fe_3(PO_4)_2·8H_2O及对LiFePO_4/C结构、形貌和电化学性能的影响(英文)

采用了一种真空辅助沉淀法制备Fe3(PO4)2·8H2O,并以此进一步合成粒径尺寸在400 nm左右LiFePO4颗粒.研究了Fe3(PO4)2·8H2O对于磷酸铁锂的形貌、结构、电化学性能的影响.X射线衍射(XRD)结果表明,真空辅助制备的Fe3(PO4)2·8H2O具有高纯度,以此制备的LiFePO4具有高结晶度和纯度.扫描电子显微镜(SEM)结果表明,真空辅助制备的Fe3(PO4)2·8H2O具有未完全发育的颗粒,以此制备的LiFePO4均匀无硬团聚.透射电子显微镜(TEM)结果显示真空辅助制备的LiFePO4包覆一层均匀的碳.真空制备的LiFePO4显示了优异的电化学性能,在1C、10C、20C倍率下的容量分别为140、113、100 mAh·g-1.真空制备的LiFePO4的循环伏安曲线显示了小的极化电压和尖锐的氧化峰.充放电平台曲线表明真空对LiFePO4高倍率性能起到重要作用.电化学阻抗谱(EIS)计算结果显示,真空和非真空制备的LiFePO4的锂离子扩散系数分别为1.42×10-13和4.22×10-14cm2·s-1,说明真空辅助能够提高LiFePO4的扩散系数.

基于聚合反应制备的钛离子掺杂LiFePO_4/C复合材料

首先基于聚合反应合成FePO_4/PANI前驱体,再以为Li OH·H2O,FePO_4/PANI和PVA原料制备了Li FePO_4正极材料,此外再对其进行碳包覆以及Ti^(4+)掺杂,三种试样分别标记为Li FePO_4,Li FePO_4/C及LiFe_(0.96)Ti_(0.02)PO_4/C。通过XRD、EDS及充放电测试等手段表征了材料的微观结构与电化学性能。实验结果证明:试样的XRD图谱均与标准Li FePO_4图谱一致,不存在无定形碳衍射峰。与未掺杂试样Li FePO_4/C相比,LiFe_(0.96)Ti_(0.02)PO_4/C的电子电导率与其相近,但离子扩散系数有所改善,Ti^(4+)在晶格中均匀分布,因此与其他两试样相比,其电化学性能更好。试样在C/10、C/2、1C、3C及5C倍率下的放电比容量为158.7 m Ah·g^(-1)、153.3 m Ah·g^(-1)、147.6 m Ah·g^(-1)、136.4 m Ah·g^(-1)及123.5 m Ah·g^(-1),具有良好的倍率性能与电位稳定性。

Fe_3(PO_4)_2固相法合成及其影响因素的研究

锂离子电池正极材料LiFePO4具有良好的发展前景。介绍了采用固相法合成Fe3P(O4)2的方法,并对实验现象进行了理论分析,用扫描电镜表征了实验产物的形貌。结果表明:Fe3P(O4)2的生成温度为200℃,但如果使反应进行完全,则需300℃以上;Fe3(PO4)2共有三种反应机理;温度和原始反应物的晶粒尺寸都会影响生成Fe3P(O42)晶粒的尺寸,温度越高,生成的Fe3P(O42)晶粒就越大,原始反应物的晶粒尺寸越小,生成的Fe3P(O4)2晶粒就越小。

LiMn_(0.6)Fe_(0.4)PO_4/C纳米片正极材料的水热合成及电化学性能

采用乙二醇辅助的水热法合成了锂离子电池Li Mn0.6Fe0.4PO4/C纳米片正极材料,利用X射线电子衍射(XRD)及其Rietveld精修和扫描电子显微镜(SEM)表征分析了材料的结构与形貌;采用循环伏安(CV)和充放电测试研究了材料的电化学性能。结果表明,Li Mn0.6Fe0.4PO4/C纳米片形貌为片层状结构,具有与Li Mn PO4类似的结构,无杂质峰;Li Mn0.6Fe0.4PO4/C存在Mn2+/Mn3+和Fe2+/Fe3+两步转化过程;Li Mn0.6Fe0.4PO4/C纳米片具有较好的倍率容量和循环稳定性,5C倍率放电时,100次循环的容量仍高达115.8 m A·h/g左右,容量保有率为95.8%。

LiMn_(0.6)Fe_(0.4)PO_4掺碳改性的研究

采用高温固相法,制备了锂离子电池用的纯LiMn0.6Fe0.4PO4和LiMn0.6Fe0.4PO4/C复合正极材料。利用酸溶解法、XRD、扫描电镜及充放电测试等,对样品的碳含量、晶体结构、形貌以及电性能等进行了研究。所得LiMn0.6Fe0.4PO4和LiMn0.6Fe0.4PO4/C均为纯橄榄石型晶体结构,其中以蔗糖为碳添加剂的LiMn0.6Fe0.4PO4/C复合材料具有良好的循环性能和高倍率性能:以0.1C充放电,首次放电比容量为122.3 mAh/g,循环15次之后,容量保持率为99.3%;以0.5C和1.5C充放电,首次放电比容量分别为121.4 mAh/g和110.2 mAh/g。

Li_3Fe_2(PO_4)_3/C正极材料的电化学性能及其反应机理研究

采用溶胶凝胶及高能球磨制得Li3Fe2（PO4）3/C材料，利用多种物理及其电化学技术观察材料形貌，表征材料结构及电化学性能，用电化学原位XAFS等初步研究Li3Fe2（PO4）3/C超理论容量电化学反应机理。结果显示，Li3Fe2（PO4）3/C的结构为单斜晶系，空间群P21／n．2．0～4．0V电位区间，10mAh·g^-1电流密度，Li3Fe2（PO4）3/C电极的首周期放电比容量为129mAh·g^-1，达到其理论容量．若电位区间拓宽至2．0～4．95V，其首周期放电比容量高达165mAh．g^-1．超出理论的“额外”容量30％．电化学原位XAFS测试未观察到明显的Fe^3＋/Fe^4＋氧化还原对参与电化学反应，初步推测“额外”容量可能来自于该复合材料的高浓度表面缺陷．

梭形Fe_5(PO_4)_4(OH)_3·2H_2O的一步水热法制备及生长机理研究

采用可控的一步水热法制备出了具有对称棱边的梭形Fe5(PO4)4(OH)3·2H2O产物。利用X-射线衍射、场发射扫描电子显微镜、透射电子显微镜等手段对产物进行了表征,发现产物的生长机理符合Ostwald熟化过程。研究表明:在180℃下反应96h后会得到多臂形貌的纯相Fe5(PO4)4(OH)3·2H2O产物,且在低温下更容易获得纯相的Fe5(PO4)4(OH)3·2H2O梭形产物。此外研究发现,产物在500℃热处理后具有较好的形貌和尺寸上的热稳定性。

新型复合正极材料5LiMn_(0.9)Fe_(0.1)PO_4·Li_3V_2(PO_4)_3/C的制备及电化学性能研究

用固相法制备了5Li Mn0.9Fe0.1PO4·Li3V2(PO4)3/C复合正极材料。采用XRD、SEM、TEM和电化学测试等对材料进行了表征。结果表明,复合材料由Li Mn0.9Fe0.1PO4和Li3V2(PO4)3两相组成,不含其它杂质。Li3V2(PO4)3的加入使得Li Mn0.9Fe0.1PO4的电化学性能得到极大地提高。该复合材料在0.05 C和1 C倍率下的放电比容量分别为162.8 m Ah·g-1和129.6 m Ah·g-1,在1 C倍率下循环50次后的容量保持率为90.1%。

循环流速对制备多孔中空LiMn_(0.85)Fe_(0.15)PO_4/C微球的影响

采用湿法球磨-喷雾干燥-固相反应法制备多孔中空LiMn_(0.85)Fe_(0.15)PO_4/C微球,并用比表面积-孔径分析、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电镜(TEM)、场发射扫描电镜(FE-SEM)、交流阻抗(EIS)、循环伏安(CV)、拉曼光谱(Raman)、恒流充放电等技术研究了湿法球磨过程中循环流速对LiMn_(0.85)Fe_(0.15)PO_4/C的结构、形貌和电化学性能的影响。结果表明:LiMn_(0.85)Fe_(0.15)PO_4/C的一次颗粒粒径随循环流速的增加先减小后增大,在循环流速为1.5 L/min下制备的LiMn_(0.85)Fe_(0.15)PO_4/C复合材料表现出较好的电化学性能,材料为多孔中空微球,由粒径为40~100 nm的一次颗粒和平均孔径为21.42 nm的介孔组成,微球粒径为2~15μm,材料在1C倍率下的放电比容量为135 m A·h/g,且循环50次后无衰减,表现出了良好的电化学性能。