锂离子电池正极材料LiMnPO4的电子结构

采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,计算了锂离子电池LiMnPO4正极材料的电子结构。计算结果表明:当Li+嵌入体系后,O和P的原子布居变化较小,电子向金属原子的转移明显得到加强。Li+和O2-有弱相互作用,当Li+离子脱出以后,氧原子所得到的电子数减小,导致布居减小。锂是以离子形式存在的于LiMnPO4正极材料中。在LiMnPO4和MnPO4体系中,Mn原子具有磁性,其磁矩分别为4.78μB和3.84μB,其余原子磁性近似为0。氧为负离子,带负电荷,而P和Mn则为正离子。O2p与P3s、P3p轨道发生有效重叠,并形成共价键,Mn3d和O2p之间能够有效地发生重叠并形成共价键。在放电过程中有电子从外电路进入正极,大部分电子所带电荷分布在Mn原子上。

溶胶-凝胶法合成3LiMnPO4·Li3V2(PO4)3及其电化学性能研究

以柠檬酸为络合剂,聚乙二醇(PEG)为表面活性剂,偏钒酸铵、乙酸锰、磷酸二氢铵、氢氧化锂为原料,采用溶胶-凝胶法合成了xLiMnPO4·y Li3V2(PO4)3锂离子电池复合正极材料。采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)对其晶体结构和微观形貌进行表征,结果表明在700℃下烧结15 h合成的3LiMnPO4·Li3V2(PO4)3为结晶良好的两相结构,颗粒粒径相对较小且分布均匀。电化学性能研究表明,3LiMnPO4·Li3V2(PO4)3在室温0.2 C倍率下首次充放电容量分别为148.2 m Ah/g和141.5 m Ah/g,循环50次后放电容量为136.7 m Ah/g。

第一性原理计算研究LiCoPO4和LiMnPO4的高压结构和状态方程

用第一性原理计算了LiCoPO4和LiMnPO4至100 GPa的高压结构和状态方程.理论计算结果未发现相变.理论计算得到LiCoPO4和LiMnPO4的零压体弹模量分别为108 GPa和110 GPa.此外,LiCoPO4的Co-O键长和Li-O键长分别比LiMnPO4的Mn-O键长和Li-O键长在高压下更难于压缩.

锂离子电池正极材料LiMnPO4研究进展

锂离子电池作为一种性能卓越的可充放电池在移动通信、手提计算机和电动汽车等诸多领域获得了广泛的应用。本文主要归纳了锂离子电池正极材料磷酸锰锂的结构、充放电机理、合成制备及改性方法,总结出当前磷酸锰锂在使用过程中存在的问题,并对其发展进行了展望。

Solution combustion synthesis and electrochemical properties of yttrium-doped LiMnPO4/C cathode materials for lithium ion batteries

Phospho-olivine pristine LiMnPO4/C and yttrium-substituted LiMn1-xYxPO4/C(x=0,0.01,0.03,0.05)were synthesized by a solution combustion method.The effects of Y-doped on structure,morphology and electrochemical performances were investigated.From powder X-ray diffraction pattern,all substituted materials adopt an identical structure to that of the LiMnPO4 olivine structure,suggesting that the yttrium ion was well inco rporated into the crystal lattice,without any changes in the host crystal structure.The electrochemical impedance spectroscopy provides clearly that yttrium-substituting reduces the charge transfer impedance and improves the lithium ion diffusion through the structure.When x=0.01,the material shows an excellent capacity and stability during charge/discharge process.The initial specific discharge capacity can reach up to 156.84 mAh/g at C/20,with a coulombic efficiency of about 96.11%,which is 14%higher than that of the pristine material.The results confirm that the cyclic stability and the electrochemical performances of LiMnPO4/C are highly improved by Y-doping.

纳米LiMnPO_4的制备与电化学性能表征

采用两步加热Polyol法制备了纳米LiMnPO4正极材料,详细研究了第一加热平台温度T1(T1=100,110,120,130,140,150°C)对样品物理性质及电化学性能的影响.通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)及比表面积测试(BET)对样品的晶体结构与微观形貌进行了表征.结果表明,在不同温度T1下得到的样品均为片状结构;T1=100-120°C时合成的样品含有杂相,且比表面积小于15 m2?g-1;在T1=130°C时,得到纯相LiMnPO4样品,且比表面积增至46.3 m2?g-1;随着T1的进一步升高,样品比表面积稍有下降,维持在35-37 m2?g-1之间.纳米LiMnPO4的电化学性能变化趋势与比表面积基本一致,T1=130°C时合成的样品呈现最优的电化学性能,在0.1C倍率下放电容量达到129 mAh?g-1,在5C倍率时达到81 mAh?g-1,这表明LiMnPO4的比表面积是决定其电化学性能的关键因素之一.

4V级锂离子电池用橄榄石型LiMnPO_4的电化学性能

对反应物与中间产物进行球磨,采用固相反应法在600℃合成了掺碳的橄榄石型LiMnPO4。通过XRD表征样品的晶体结构,采用SEM观察样品的微观形貌,利用电化学手段测试样品的充放电性能,并对样品进行交流阻抗和扩散系数的测定。研究结果表明,得到的样品物相较纯,粒径小(100～200nm)且分布均匀,首次放电容量接近100mA.h.g-1,但样品循环容量衰减快,大电流放电性能较差。通过对样品的交流阻抗测试发现,电化学反应阻抗随放电的进行而不断增大,说明材料的荷电量越高,界面电化学反应速度越快。扩散系数的测量结果表明,充电态和放电态的扩散系数分别1.2×10-12和5×10-13cm2.s-1,表明晶格中锂离子的浓度越高,越容易脱出。

溶胶-凝胶法制备多孔LiMnPO_4/MWCNT复合材料及其电化学性能

以柠檬酸为络合剂, 采用溶胶-凝胶法制备了多孔LiMnPO4和LiMnPO4/MWCNT(多壁碳纳米管)复合材料. 用X射线衍射(XRD)、场发射扫描电镜(FE-SEM)、N2吸脱附等温曲线(BET)和透射电镜(TEM)对其晶体结构与微观形貌进行了表征. 结果表明, 得到的样品具有橄榄石晶体结构, 物相较纯; 两种材料均具有丰富的多级孔道LiM结n构PO, 孔4中径形在成介了孔高范导围电内性分的布三集维中网, 比络表. 恒面流积充分放别电为测73试.7表、6明9.,9 与 m纯2·gL-iM1; n碳P纳O4米相管比以, 复嵌合入材或料包具埋有的更形高式的在放多孔电比容量, 在0.05C、2C倍率下的放电容量分别为108.8、33.2 mAh·g-1. 电化学交流阻抗谱(EIS)表明MWCNT可以有效提高LiMnPO4的电子导电性. LiMnPO4/MWCNT复合材料具有较优的电化学性能可归因于增强的电子导电性, 连接的孔道结构和高的比表面积.

水热法制备LiMnPO_4包覆的LiMn_2O_4正极材料及其改善的电化学特性

通过水热合成的方法制备了不同质量百分比的LiMnPO4包覆LiMn2O4的复合材料,并且利用XRD、拉曼光谱、SEM、TEM以及充放电测试等手段,对其结构和电化学性能进行了表征。研究表明,适当量的LiMnPO4包覆,不仅可以增加材料的可逆比容量,还可以有效提高材料在55℃下的循环特性。1wt%LiMnPO4包覆的LiMn2O4在55℃下的可逆容量为109 mAh.g-1,是其初始容量的96%。此外,1wt%LiMnPO4包覆的LiMn2O4与未包覆的LiMn2O4相比,在倍率特性上也有明显的改善。

用不同锰源高温固相法制备LiMnPO_4/C

以MnO2、Mn（Ac）2和MnCO3为锰源,通过高温固相法制备纯相LiMnPO4/C正极材料,进行XRD、SEM分析和充放电、循环伏安测试。采用不同锰源制备的样品,XRD衍射峰均与LiMnPO4的标准图谱一致,无其他杂质峰;但颗粒形貌存在较大的差别。以Mn（Ac）2为锰源的材料具有较好的循环稳定性和相对较高的可逆容量,以0.2C在2.7~4.5 V充放电,首次充、放电比容量分别为113.1 mAh/g和95.7 mAh/g,库仑效率为84.6%,第25次循环的放电比容量为108.9 mAh/g。

锂离子电池正极材料磷酸锰锂的研究进展

对固相法、水热法、溶胶-凝胶法、多羟基化法、沉淀法、喷雾干燥法和模板法等合成正极材料LiMnPO4进行了综述,分析了这些方法的优缺点;总结了为改善材料电化学性能进行的碳包覆或掺杂工作;在LiMnPO4热稳定性方面还存在不同的认识,对热稳定性方面的相关研究做了总结。

锂离子电池正极材料LiMnPO_4/C的固相法制备及性能研究

以碳酸锂、碳酸锰和磷酸二氢铵为原料,以蔗糖为碳源,采用固相法制备了Li Mn PO4/C复合正极材料。利用正交试验考察了焙烧温度、焙烧时间、球磨时间、锂锰摩尔比和蔗糖用量对材料首次放电比容量的影响,得到了最佳工艺条件。通过XRD、SEM、同步热分析仪和充放电测试仪等测试了材料的结构和电化学性能。所得材料在室温下电流密度为0.1 C、0.5 C和1 C时首次放电比容量分别为130.5 m Ah/g、125.8 m Ah/g和117.1 m Ah/g,经过50次循环性能测试后容量分别为113.2 m Ah/g、98.1 m Ah/g和85.4 m Ah/g;在电流密度为0.1 C且温度为60℃时,其首次放电比容量为156.4 m Ah/g,测试结果表明循环性能较好。

活化温度对LiMnPO_4固相反应制备过程的影响

以氢氧化锂、磷酸二氢铵和醋酸锰为原料,以聚乙二醇PEG-400为表面活性剂,经低热反应合成前驱体NH4MnPO4,再经固相反应制备LiMnPO4纳米晶体.对产物进行了表征,研究了活化温度对LiMnPO4生成过程的影响,探讨其可控制分步合成过程.结果表明,晶体生长动力学指数n=1.1,晶粒生长激活能E=20.98kJ/mol.在LiMnPO4晶粒生长过程中可通过调节温度控制LiMnPO4晶粒粒度.以LiMnPO4为材料制作析氢电极,电极因材料粒度不同在水溶液中催化析氢的程度不同,随电极材料粒度增大,析氢电极反应平衡电势负移.

锂离子电池新型正极材料LiMnPO_4的研究现状及展望

主要介绍了目前国内外合成LiMnPO4材料的主要方法,包括固相法、溶胶-凝胶法、水热法、喷雾干燥法等,同时总结了对LiMnPO4材料进行包覆和掺杂改性的研究现状,并提出了LiMnPO4材料今后的发展方向。

球磨转速对LiMnPO_4/C电化学性能的影响

采用湿法球磨-喷雾干燥-热处理方法制备了碳包覆的类球形锂离子电池正极材料Li Mn PO_4/C。利用X射线衍射(XRD)、恒流充放电测试、交流阻抗(EIS)和循环伏安(CV),考察了球磨转速对材料的结构和电化学性能的影响,并用场发射扫描电镜(FE-SEM)表征了最佳转速下合成材料的形貌。XRD表征结果表明,不同转速合成的产物均为单相橄榄石结构。SEM表征结果表明,合成材料为一次颗粒镶嵌在导电碳网络之中聚集而成的类球形微米二次颗粒。电化学测试结果表明,合成材料的电化学性能随着转速的提高先增加而后下降。球磨转速为1 250 r/min时合成材料的电化学性能最佳,在0.5C倍率下的放电比容量达到100 m A·h/g,50次循环后容量保持率为94.5%,放电电流从0.1C提高到2C时放电比容量从129 m A·h/g降到96 m A·h/g,表现出较好的循环性能和倍率性能。

微波水热法合成锂离子电池正极材料LiMnPO_4——介绍一个大学化学开放性实验

介绍一个采用微波水热法合成锂离子电池正极材料LiMnPO4的大学开放性实验。本实验将化学基本操作、基础知识与实际应用相结合,并涉及当前化学材料领域的研究热点和科研方法,旨在强化学生专业基本功,提高其分析问题能力和科研素质。

锂离子电池橄榄石结构正极材料LiMnPO_4的研究进展

LiMnPO4是一种新型的橄榄石结构的锂离子电池正极材料。相比于其他橄榄石结构的磷酸盐,LiM-nPO4以其原料成本低,合成条件温和,电压平台高达4.1V的特点更具有应用潜力。本文介绍了LiMnPO4的结构及电化学特征,全面综述了采用不同方法制备LiMnPO4的研究现状以及改性方法。

锂离子电池正极材料LiMnPO_4研究进展

LiMnPO4具有较高的电极电势、能量密度和较好的电化学稳定性,是最有应用价值的锂离子电池正极材料之一。综述了LiMnPO4的晶体结构,制备方法和掺杂研究,提出了目前存在的问题,并对其前景进行了展望。

溶胶-凝胶法合成LiMnPO_4/C锂离子电池复合材料(英文)

通过溶胶-凝胶法合成LiMnPO4/C锂离子电池复合材料,采用XRD、SEM和电化学性能测试对LiMnPO4/C进行性能表征。XRD研究表明,在500°C下能够合成得到纯的LiMnPO4;SEM研究表明,柠檬酸作为螯合剂和碳源能有效地抑制LiMnPO4/C颗粒的长大。在500°C下烧结10h合成的LiMnPO4/C样品的电化学性能最好,首次放电容量为122.6mA·h/g,以0.05C倍率循环30次后其容量为112.4mA·h/g。

LiMn_(0.98)Mg_(0.02)PO_4/C材料碳包覆改性研究

采用固相法制备LiMn0.98Mg0.02PO4/C材料,以葡萄糖为碳源,通过不同加入量对材料进行碳包覆改性研究。研究结果表明:制备的材料均为橄榄石型结构,葡萄糖的含量对材料的颗粒形貌没有较大影响,但随着葡萄糖含量的增加,颗粒团聚尺寸减小,分布均匀;当葡萄糖加入量为40%(质量分数)时,制备的材料以0.05C、0.2C充放电,放电比容量分别为100.1mA·h/g,79.4mA·h/g;0.05C倍率30次循环后,容量保持率为73%,而0.2C倍率下,容量保持率仅为54%。