磷酸锰铁锂正极材料研究进展

作为锂离子电池正极材料之一,磷酸锰铁锂具有能量密度大、安全性好、成本较低等优点,被认为是磷酸铁锂理想的升级品。但是,磷酸锰铁锂较低的电导率和Li^(+)扩散系数限制了其商业化应用。介绍了磷酸锰铁锂材料性能,总结了高温固相法、共沉淀法、溶胶凝胶法、水热/溶剂热法等合成方法的优缺点,综述了碳包裹、纳米化及形貌控制、离子掺杂等改性策略,指出磷酸锰铁锂材料应具有一个合适的锰铁原子数量比;在总结前人研究成果的基础上,展望了未来磷酸锰铁锂正极材料的研究方向。

锂离子电池正极材料磷酸锰铁锂的研究进展

目前市场上主流的锂离子电池正极材料磷酸铁锂的能量密度几乎达到了极限,而磷酸锰铁锂有望打破这一瓶颈。以磷酸锰铁锂作为正极材料的锂离子电池具有高电压、高能量密度以及更好的低温稳定性等优势。本文阐述了磷酸锰铁锂的结构和性能特点,并介绍了磷酸锰铁锂制备方法研究的最新进展,讨论了这些方法存在的不足,最后展望了磷酸锰铁锂未来的发展方向和应用前景。

磷酸锰铁锂正极材料的制备与改性策略

磷酸锰铁锂(LMFP)是一种具有高能量密度、高稳定性、高安全性和长循环寿命等优势的锂离子电池正极材料。磷酸锰铁锂在下游行业中的需求量逐年增大,进而促进了对其规模化制备的工艺路线优化与探索。锰元素的引入虽改进了原有锂离子电池正极材料的部分性能,但也引发了电导率低、锰溶出等新问题的产生,因此需要在成熟工业生产基础上对磷酸锰铁锂进行改性,优化电池性能,推动产业更进一步发展。在此背景下,通过详细综述目前常用的磷酸锰铁锂制备方式和改性策略,分析了各种方式工业化生产的可行性,讨论了改性磷酸锰铁锂的性能优势,并为其未来研究和产业化发展方向提出了见解与期望。

废旧磷酸铁锂电池正极材料酸浸液除杂及同步回收FePO_(4)研究

以废旧磷酸铁锂电池正极材料酸浸液为原料,采用氧化-沉淀法回收铁、磷、锂元素。考察了沉淀过程中反应体系终点pH值、温度、氢氧化钠浓度、氢氧化钠滴加速度和过氧化氢与酸浸液的体积比对铁、磷沉淀率和锂损失率的影响。结果表明:反应体系终点pH值2.5、温度75℃、氢氧化钠浓度1.5 mol/L、氢氧化钠滴加速度7.7 mL/min、过氧化氢与酸浸液的体积比为1∶60条件下,铁平均沉淀率99.86%,磷平均沉淀率98.23%,锂平均损失率仅1.23%;在该条件下,铁和磷可以有效地从溶液中被去除,锂损失率较低;同时,铁、磷以磷酸铁形式回收利用,经700℃热处理5 h,所得磷酸铁元素组成符合行业标准。

锂离子电池磷酸铁锰锂正极材料的研究进展

磷酸铁锰锂材料因其成本低廉且安全性优势逐渐成为一种安全可靠的商业锂电池存储材料,然而,高倍率下容量低、循环性能差限制了其进一步的产业化应用。其制备方法有溶剂热法、高温固相法、喷雾干燥法、溶胶-凝胶法和静电纺丝技术等。归纳了近年来各种制备磷酸铁锰锂正极材料方法的优劣,以及针对磷酸铁锰锂正极材料改性的研究进展,对应用于锂离子电池的磷酸铁锰锂(LFMP)/C正极材料改性方法进行了展望。

废旧磷酸铁锂电池正极材料回收技术研究进展

分析了废旧磷酸铁锂电池正极材料的成分、性能指标及回收价值;详细综述了当前废旧磷酸铁锂电池正极材料回收技术的最新研究进展,包括物理法(磁选法、浮选法、重力分选法)和化学法(干法、湿法);最后指出废旧磷酸铁锂电池正极材料回收技术的发展方向和挑战,旨在促进磷酸铁锂废旧电池正极材料的回收和可持续利用。

基于高密度磷酸铁合成高压实密度磷酸铁锂正极材料研究

本文针对锂离子电池用磷酸铁锂正极材料压实密度低的问题进行了研究。采用具有高振实密度特征的磷酸铁,辅助以葡萄糖和单宁酸作为复合碳源,通过湿法球磨、喷雾干燥、碳热还原的方法得到了高压实密度磷酸铁锂。所得材料在350 MPa下压实密度达到2.68 g/cm^(3),同时电流密度为0.2 C时的放电比容量为163 mAh/g,常温下1 C循环100次容量保持率为100.71%,具有良好的综合电化学性能。

正极材料磷酸铁锂研究进展

随着新能源车辆市场的快速扩张与储能技术的迅速进步,市场对高性能电池的需求持续攀升。这对正极材料的综合性能提出了更为严苛的标准。在此背景下,磷酸铁锂正极材料的制备技术不断创新与完善,其性能表现实现了显著提升。同时,针对其性能的改性研究也取得了丰硕成果。文章旨在综述近年来磷酸铁锂正极材料的研究进展,包括其合成方法、改性方法、电化学性能、安全性以及未来发展趋势与挑战等方面。通过深入分析磷酸铁锂正极材料的性能特点、制备工艺和应用前景,为锂离子电池及其相关领域的进一步发展提供理论参考和技术支持。

废旧磷酸铁锂电池正极材料回收方法研究进展

近年来,随着磷酸铁锂电池在新能源汽车行业的应用,未来将会退役一大批废旧的磷酸铁锂电池。如何处置和利用退役废旧电池,成为电池行业亟须解决的问题之一。对废旧的电池进行回收利用,不仅可以减少资源损失,还可以降低环境污染。总结目前磷酸铁锂电池正极材料的回收方法,为电池回收利用行业的发展提供参考。首先介绍磷酸铁锂电池的优势和组成,然后对火法、湿法、再生修复等回收工艺流程进行总结,比较其优缺点,并对回收方法的发展方向进行展望,为大规模退役的废旧磷酸铁锂电池正极材料回收提供一定的参考。

高压实密度磷酸铁锂正极材料的工程技术应用研究与展望

正极材料的压实密度和质量控制是影响锂离子电池性能和成本的最关键要素,LiFePO_(4)以其更大规模、更高安全性、更低成本和更长寿命的特点,已成为主流正极材料之一。实际生产发现,LiFePO_(4)正极材料的大规模工程化制造技术与小实验室研发存在较大差异,基于市场主流生产工艺,从原材料选择到批量生产和质量控制,通过工程化技术研究与生产工艺参数改善,摸索最优生产条件,同时保障产品质量,从而提高材料的性价比,将推动磷酸铁锂正极材料更大规模的产业化水平提升和市场推广。

磷酸锰铁锂正极材料高温循环衰减机理研究及应用

磷酸锰铁锂正极材料具有循环寿命长,安全性好的优点,被认为是有希望的下一代磷酸盐系材料;探索磷酸锰铁锂正极材料高温循环容量加速衰减机理,有利于为开发高温循环性能更优的磷酸锰铁锂材料指明方向。本文深入研究磷酸锰铁锂/石墨的软包电池,探索其在高温45℃下循环衰减加速的原因。研究表明高温循环衰减机理主要来自于正极材料中锰的价态变化造成的溶出以及材料结构衰变,进而导致极化加剧、电性能衰减。同时也指出了改善磷酸锰铁锂正极材料高温循环性能的开发方向。

木质素基碳/硫纳米球复合材料作为高性能锂硫电池正极材料

锂硫二次电池因具有非常高的理论比容量(1675 mAh/g)和能量密度(2600 Wh/kg)而备受关注。然而,锂硫电池的正极材料单质硫因导电性差和在充放电过程中生成的多硫化物Li_(2)S_(n)(4≤n≤8)极易发生“穿梭效应”等问题,严重降低了对活性硫的利用效率,造成电极材料不可逆的容量损失。因此寻找成本低、可循环利用、热稳定性好的碳载体基质是提高锂硫电池电化学性能最有效的方法之一。在本研究中,以天然木质素作为碳源,首先经过萃取和碳化过程制备了多孔碳纳米球,再通过熔融过程,将单质硫成功地包裹进木质素基碳纳米球的孔隙中,制备得到多孔球状结构的碳/硫复合材料(LS-C/S)。当该复合材料用作锂硫电池正极材料时,在0.1 C电流密度下,硫含量为59.41%(质量分数)的电极材料的首次放/充电比容量分别为800.3 mAh/g和758.8 mAh/g,对应库仑效率为94.8%,在经过200次充放电循环后,其比容量稳定在647.4 mAh/g,容量保持率为84.3%,相当于每循环一圈容量平均损失为0.0785%。此外,在经过高倍率的充放电循环后,比容量仍能恢复并稳定在620 mAh/g,展现出良好的可逆倍率稳定性。这种木质素基碳纳米球具有的高比表面积和多孔结构,促进了锂离子和电子的传输,有效地抑制了中间产物多硫化锂的溶解扩散,提高了单质硫作为正极材料的利用效率,因此,复合材料表现出优异的循环稳定性和可逆倍率性能。

退役磷酸铁锂电池梯次利用生命周期评价与碳减排情景分析

以磷酸铁锂电池为研究对象,综合考虑梯次利用比例、使用周期及电池容量等因素,设定不同梯次利用场景,采用生命周期评价方法量化退役动力电池在梯次利用及后续报废处置阶段的环境影响,并对不同梯次利用率情景下的碳减排量进行分析.结果表明,与直接再生利用相比,储能、通信基站、低速电源三种梯次利用场景均表现为环境效益.其中,储能场景环境效益最大,其在气候变化、化石能源消耗、人体毒性-非致癌、陆地生态毒性指标等环境影响指标上均表现出相对优势.基于电池退役量和梯次利用去向,进一步计算出2023年全年磷酸铁锂电池梯次利用的碳减排量为1.05×10^(8) kg CO_(2)eq.当梯次利用率保持当前水平或以10%增长时,至2030年其全年碳减排量可达1.55×10^(9)kg CO_(2)eq.和5.98×10^(9)kg CO_(2)eq.,梯次利用具有良好的减污降碳环境表现.

选择性絮凝强化废旧磷酸铁锂电池电极材料浮选分离

针对废旧磷酸铁锂电池电极材料浮选过程中的夹带和夹杂导致分离效果不佳的问题,利用聚乙烯吡络烷酮(PVP)和聚丙烯酸(PAA)选择性絮凝强化废旧磷酸铁锂电池混合电极材料的浮选分离过程,并分析PVP和PAA与电极材料的作用机理。结果表明:先加入的PVP通过氢键作用选择性吸附在石墨表面从而抑制石墨自发的疏水性絮凝,同时通过位点阻断后加入的PAA在石墨表面的吸附,使PAA选择性絮凝LiFePO_(4);PVP和PAA的联合使用在有效分散石墨的同时使LiFePO_(4)正极材料表观粒径(D50)由15.01μm增至26.17μm,有效减少了LiFePO_(4)在混合电极浮选过程中的夹带损失,使LiFePO_(4)正极材料的浮选回收率由71.41%提升到83.59%。

锂离子电池正极材料磷酸铁锂的碳热还原法制备及电化学性能的研究

橄榄石型磷酸铁锂(LiFePO_(4))由于具有良好的优点,受到社会各界的广泛关注。由于磷酸铁锂自身结构存在的一些缺点,因此导致电子传导率低和锂离子扩散系数小,不仅影响放电倍率,还阻碍工业化的应用。该文采用碳热还原法制备Li FePO_(4)/C正极材料,研究不同三价铁源合成磷酸铁锂材料的电化学性能状况,通过XRD、SEM等手段表征所得材料,并通过恒流充放电等测试了解其电化学性能,从而找到一种最佳的低成本三价铁源,优化固相碳热还原工艺。

磷酸钒锂/碳复合材料在锂离子电池中的电化学性能及电极反应动力学研究

相比于溶胶-凝胶法制备的Li_(3)V_(2)(PO_(4))_(3)/C(LVP/C-S),采用水热超声辅助流变相法结合溶液沉积法制备的Li_(3)V_(2)(PO_(4))_(3)/C(LVP/C-R)复合正极材料具有更优异的电化学性能。通过XRD、SEM和Raman光谱仪等对合成材料进行表征。将合成材料作为锂离子电池正极组装半电池进行倍率和循环性能测试,同时通过循环伏安法、电化学阻抗以及恒流间歇滴定技术分析电极反应动力学。结果表明,水热超声辅助流变相法合成的Li_(3)V_(2)(PO_(4))_(3)(LVP-R)通过溶液沉积法包覆碳层后,晶面间距增大,粒径更小,导电性、振实密度增大,分散性明显提升。这有利于Li^(+)在正极材料中嵌入/脱出,以及缩短Li^(+)的扩散路径,从而促使锂离子电池的倍率性能、库仑效率和循环稳定性提高。LVP/C-R作为锂离子电池正极材料,在0.1 C电流密度下表现出较高的初始放电比容量(160.12 mA·h/g),且在1 C倍率下循环200圈后放电容量保持率为89.16%,远高于LVP/C-S。此外,相比于LVP/C-S和LVP-R,LVP/C-R在锂离子电池中具有更大的Li^(+)表观扩散系数且动力学性能更优。

添加分散剂和造孔剂制备高密度磷酸铁锂正极

磷酸铁锂锂离子电池能量密度的提升,可促进其进一步应用。研究高面密度磷酸铁锂极片制备工艺,解决活性材料分布不均匀、孔隙率低和极化大等问题。在磷酸铁锂浆料中,加入的分散剂和造孔剂质量分数分别为0.6%和0.3%,极片压实密度为2.36 g/cm~3时,制成电芯的直流内阻最小(0.86 mΩ,50%SOC)。1.00 C倍率下恒流比和能量效率分别为98.87%和91.85%;以1.00 C倍率在2.50~3.65 V循环1 000次后,容量保持率为93.12%。

磷酸铁锰锂材料的合成方法及结构改性的研究进展

锂离子电池因具有比能量高、循环使用寿命长、无记忆效应等特点而备受关注,并已广泛应用于日常生活中。在已有的锂离子电池正极材料中,磷酸铁锰锂正极材料具有能量密度高、放电比容量大、电压平台高等优点,是一种具有前景的锂离子电池正极材料,然而由于其低导电率和离子迁移速率慢等问题,一直制约着其发展。通过分析磷酸铁锰锂不同铁锰比例、颗粒尺寸及形貌对电化学性能的影响,指出铁锰物质的量比为0.5∶0.5的小粒径多孔球状颗粒对提高电化学性能有积极的影响;并介绍了采用Mg、Ti、Ni等离子掺杂或表面包覆改性方法对其进行优化,材料的性能会得到改善;最后对磷酸铁锰锂的发展趋势提出了一些建议,指出对合成工艺的改进和开展更深入的理论研究仍是今后的研究重点。

橄榄石型锂离子电池正极材料磷酸锰锂研究进展

磷酸锰锂具有循环性能好、结构稳定、能量强度高等优点,被认为是极具竞争力的锂离子电池理想正极材料之一。综述了磷酸锰锂正极材料的制备方法及改性方法的研究进展,总结了不同制备方法的优缺点。材料纳米化、碳包覆、离子掺杂法等改性方法对提高磷酸锰锂电化学性能及其产业化发展具有重要作用,实现大规模量产、提高电导率以及锂离子扩散能力是磷酸锰锂正极材料未来的发展方向。

铁掺杂氟磷酸钒钠正极材料的制备及电化学性能研究

钠离子电池作为储能领域的重要组成部分,不仅与锂离子电池工作原理相似,还表现出良好的热稳定性和较小的体积效应,具有广阔的应用前景。然而,其电子传输动力学缓慢和在电化学反应中结构易受破坏等问题极大限制了其应用。针对上述问题,采用溶胶-凝胶法制备铁掺杂Na_(3)V_(2)(PO_(4))_(2)F_(3)/C正极材料,通过调控铁掺杂浓度达到改善其电化学储能特性的目的。结果表明:在0.1C电流密度下,Na_(3)V_(2)(PO_(4))_(3)F_(3)/C的初始放电比容量为93.6mAh/g,通过对其进行铁掺杂后电化学性能得到有效提升。在0.1C电流密度下,Na_(3)V_(1.9)Fe_(0.1)(PO_(4))_(2)F_(3)/C初始放电比容量可达108.2mAh/g,经50次循环后其放电比容量为98.8mAh/g,容量保持率91.3%;在2C倍率下,其放电比容量达84.5mAh/g。因此,适当浓度的铁掺杂可有效提高材料的循环稳定性,从而达到提升电极材料性能的目的。