制备正极材料磷酸钴锂的研究进展

综述了磷酸钴锂(LiCoPO4)材料的制备方法,包括固相反应法、溶胶-凝胶法、水热/溶剂热法、微波法和喷雾热分解法等方法,并对各种制备方法进行了分析和总结。

前驱体固相反应合成LiCoPO_4纳米晶过程反应动力学

以氢氧化锂、磷酸二氢铵和醋酸钴为原料,首先经低热固相反应合成得到前驱体NH4CoPO4,再经高温固相反应制备得到LiCoPO4纳米晶。应用XRD、FT-IR、SEM等方法对产物进行表征。研究表明:前驱体NH4CoPO4在高温下很快就发生反应或变为非晶态。固相合成LiCoPO4是多个反应共存且相互关联的复杂过程,样品中共生Co2P2O7杂质。Li3PO4和LiCoPO4、Co2P2O7经历了不同的反应历程;Li3PO4转化反应遵循指数成核反应机理,活化能为41.8kJ·mol-1,是固相反应的控制步骤;LiCoPO4和Co2P2O7的生成反应可用幂律机理模型来描述,而且LiCoPO4和Co2P2O7之间存在转化反应;Co2P2O7转化为LiCoPO4的反应符合级数n=3的恒速成核、二维核生长的相界面反应控制的Avrami-erofeev机理模型。高温反应有利于Co2P2O7的转化,但样品颗粒也随之增大,又阻碍反应的进一步进行。

固相反应合成LiCoPO_4中间体的反应动力学

以磷酸二氢铵、醋酸钴和氢氧化锂为原料,用低温固相反应合成含Li+的NH4CoPO4前驱体,再经过高温焙烧合成LiCoPO4粉体.应用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)和热重-差热分析(TG-DTA)等技术对合成产物进行表征.结果表明:焙烧气氛影响中间体的生成,含Li+的前驱体NH4CoPO4在210-500°C的空气水中生的发成反影生反应响脱应,生高水遵成温脱循L对iC氨界中o反面P间O应反4体,,应平制的幂均备分律表过解机观程产理活存物,化在表L"i能观C酸o约活P碱为O化共4能5和同4约.L体2iC5k"o0J的?P.0中Omk4J间的o?l?体晶1m.(物体oClo?系生1H,非过长PO晶程有4·化机利Li和理,C在o晶函P5化O数54·0过为C°程Cgo(2以对x(O)=上中H(1)温间P-O度α体)4·?中的1L.间i存中3P体在间O4可没体).分有继中解直续间脱接体得到完整的LiCoPO4晶体.

LiCoPO_4正极材料掺Zn^(2+)及全电池特性

采用柠檬酸溶胶-凝胶法合成锌离子(Zn^(2+))掺杂的磷酸钴锂(LiCoPO_4)正极材料LiZn_xCo_(1-x)PO_4。XRD和SEM分析表明:少量Zn^(2+)掺杂不会明显改变晶格结构,且粒径变小、粒度更均一。充放电(3.0~5.1V)及高低温性能测试表明:Zn2+掺杂后,材料的比容量提高、循环性能改善,并有较好的高倍率及高低温放电性能。Zn^(2+)掺杂量为0.01时,首次0.1 C放电比容量为150.3 mAh/g,比纯相增加15%。1.0C、5.0C放电比容量分别为118.9mAh/g和67.1mAh/g。在40℃、0℃下的0.1C放电比容量分别为160.0mAh/g和37.8mAh/g。循环伏安及交流阻抗测试表明:少量Zn^(2+)掺杂使电荷转移阻抗减小,电化学可逆性增强。LiZn_(0.01)Co_(0.99)PO_4与Li_4Ti_5O_(12)组成的3.3 V全电池以0.1C放电,比容量可达135.3mAh/g。

LiCoPO_4中碳与Co_2P杂质含量的确定

提出用酸淋洗溶解磷酸钴锂(LiCoPO4),测定橄榄石型LiCoPO4中杂质碳和磷化钴(Co2P)含量的方法。XRD分析结果表明:稀盐酸淋洗后的产物是Co2P相,硝酸淋洗后的产物是碳材料。用上述方法确定了合成的LiCoPO4/C复合材料中,碳含量为5.4%,Co2P杂质的含量为5.3%。合成的样品粒度约为0.5μm,0.2C放电比容量为75 mAh/g(LiCoPO4+Co2P+C)。

前驱体固相反应法制备含锂磷酸盐LiCoPO_4过程研究

以氢氧化锂、磷酸二氢铵和醋酸钴为原料,加入少量水乙醇溶液,以聚乙二醇PEG-400为表面活性剂,在流变相状态下,经低热反应合成前驱体NH4CoPO4,再经固相反应活化制备LiCoPO4纳米晶体粉体,应用FTIR,XRD,TG-DTA,SEM表征分析,研究活化温度对LiCoPO4制备过程的影响.制备过程可描述为3个可阶段性控制的合成过程,在晶体生长过程中控制粒度,温度是关键因素,晶粒生长动力学指数为1.2,晶体生长激活能为E=18.54kJ/mol,晶粒的生长主要以界面扩散机理为主.