LiFePO4/C正极材料的液相合成及电化学性能研究

尝试对共沉淀法进行改进,利用自制的加料装置合成了橄榄石型LiFePO4/C复合正极材料.应用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、X射线能谱(EDS)、循环伏安(CV)以及恒电流充放电测试等方法对目标材料进行了结构表征和电化学性能测试.实验结果表明采用该法得到的样品具有单一的橄榄石结构,样品形貌规则,粒径细小均匀.改性后的材料具有较高的首放容量及良好的循环稳定性能.0.1C倍率下充放电测试表明,其首次放电比容量超过145mAh·g-1,50次循环后,容量没有明显衰减.0.2C和0.5C倍率下的平均放电容量分别为130及120mAh·g-1,循环过程中样品表现出较好的循环稳定性.

高密度锂离子电池正极复合材料LiFePO_4/C

以FeC2O4·2H2O、NH4H2PO4、Li2CO3和乙炔黑为原料,采用两步固相反应法制备了高密度LiFePO4/C正极复合材料。利用差热(DSC),热重(TGA)和X射线衍射(XRD)等分析手段具体探讨了第一步固相反应中可能存在的反应过程和中间产物。利用扫描电镜表征了复合材料LiFePO4/C中LiFePO4微粒形貌和接触状态。结果表明,乙炔黑的含量是影响LiFePO4微粒尺寸和微粒间接触界面的重要因素。在一次热处理的基础上,二次球磨和烧结有利于第二次固相反应过程中反应物质的接触和传质,较一步固相法提高了生成的LiFePO4的振实密度。当乙炔黑的含量(质量分数)为0.1%-1.5%时,两步固相法所制正极材料LiFePO4/C的振实密度可达到1.7 g/cm3,初次放电容量达到105 mA·h/g。

LiFePO_4/C复合正极材料的制备及其电化学性能研究

采用高温固相碳热还原法(CTR,Carbothermal Reduction)合成了LiFePO4/C复合正极材料。采用XRD,SEM以及BET等方法对产物进行表征。结果表明,所得LiFePO4/C材料有着单一的橄榄石型晶体结构。750℃下制备产物的BET比表面积为39.7002m2/g。利用恒流充放电,循环伏安法(CV),电化学阻抗谱(EIS)等电化学手段研究了LiFePO4/C材料的电化学性质。结果表明:750℃下制备的LiFePO4/C复合材料在25℃工作温度下,有着优异的循环稳定性和大倍率充放电性能,使用850mA/g(5C)的电流密度对电池充放电90次后,电池放电比容量仍能保持111mAh/g。在55℃工作温度下1C充放电倍率时,首次和第90次循环的放电比容量分别为145.3mAh/g和142.9mAh/g。

优化碳包覆对正极材料LiFePO_4/C高倍率性能的影响

碳包覆层的结构和形态对LiFePO4正极材料的电子电导率影响很大.本文以聚丙烯和葡萄糖为碳源,二茂铁为催化剂前驱体,采用原位固相法合成LiFePO4/C复合材料,并对其微观结构和形貌,碳的结构与含量,电化学性能进行分析.结果表明,聚丙烯热解形成的碳包覆层石墨化程度高,可提高材料的高倍率放电性能.二茂铁的加入有助于优化包覆层的碳结构.制备的LiFePO4/C复合材料具有优异的高倍率电化学性能,10C(1C=170mA·g-1)放电比容量达到145mAh·g-1.

固相法合成LiFePO_4/C正极材料的电化学性能

以廉价原材料FeSO4·7H2O为铁源,以蔗糖为碳源,采用固相法合成了锂离子电池正极材料——LiFePO4/C复合材料。用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和电化学测试技术对不同铁源合成的LiFePO4/C复合材料的结构、形貌和电化学性能进行研究。结果表明:合成的样品具有均一的橄榄石型结构,以FeSO4·7H2O为铁源合成的LiFePO4/C复合材料的循环性能和高倍率放电性能均优于以FeC2O4·2H2O为铁源合成的LiFePO4/C复合材料的;由FeSO4·7H2O合成的LiFePO4/C复合材料的5C倍率放电比容量为105.9mA·h/g,经循环30次后,容量仍高达105.2mA·h/g。

LiFePO_4/C复合正极材料的结构与性能

考察LiFePO4/C复合正极材料的结构与性能,采用高温固相法制备了纯的LiFePO4和复合型LiFePO4/C锂离子电池正极材料,利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、原子吸收光谱(AAS)等方法对所得样品的晶体结构、表观形貌、粒径大小和元素组成等进行了分析研究。实验结果表明,所得LiFePO4和LiFePO4/C均为单一的橄榄石型晶体结构,其中,以葡萄糖作为碳添加剂所得到的LiFePO4/C复合材料的电性能最佳。该材料具有良好的充放电循环可逆性能和高温电性能,以C/10和1C的倍率充放电,首次放电比容量分别为156.5mAh/g、147.8mAh/g,充放电循环10次后的平均放电比容量分别为155.3mAh/g、145.2mAh/g。

软模板剂对LiFePO_4/C正极材料性能的影响

采用软模板-固相合成法合成橄榄石型LiFePO4/C正极材料。通过XRD、SEM以及交流阻抗等对材料的晶体结构和电化学性能进行研究,并研究了葡萄糖、丙烯酰胺和乳酸亚铁作为软模板剂对材料性能的影响。结果表明:以葡萄糖为软模板剂合成的LiFePO4/C材料的首次放电比容量高达140.2 mAh/g,循环20次后,放电容量无明显的衰减现象。

改进的碳热还原法制备正极材料LiFePO_4/C

通过液相沉淀法制得前驱体FePO4/C,然后通过改进的碳热还原法得到LiFePO4/C。利用XRD和SEM研究了反应温度、时间对合成产物的晶体结构、表面形貌的影响。实验结果表明:反应温度和反应时间对产物的性能有影响,500℃下煅烧10 h合成的样品以0.1C充放电,首次放电比容量为142 mAh/g。

共沉淀-微波法合成LiFePO_4/C正极材料

以有机表面活性剂聚乙二醇(PEG)为碳源,采用共沉淀-微波法合成了锂离子电池正极材料LiFePO4/C,探讨了微波烧结时间对样品结构和性能的影响,并用XRD、TEM、激光粒度分析和恒电流充放电测试对LiFePO4/C样品的结构、形貌和电化学性能进行了表征。结果表明:微波烧结9 min的样品为单一的橄榄石晶体结构和较好的电化学性能,在室温下,以0.1C、0.2C和1C进行充放电,首次放电比容量分别达到154.3mAh/g、139.7mAh/g和123.9mAh/g,循环20次后仍保持在152.3mAh/g、134.3mAh/g和118.5mAh/g。

液相法合成高容量LiFePO_4/C复合正极材料

采用液相共沉淀法合成了纯相橄榄石型LiFePO4和LiFePO4/C复合正极材料。利用原子吸收(AAS)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、振实密度测定等方法对其进行表征,并组装成电池研究其电化学性能。结果表明:LiFePO4和LiFePO4/C都具有单一的橄榄石型晶体结构,且前者的振实密度可达1.67 g/cm2,掺碳后制成的LiFePO4/C振实密度有所降低,但充放电平台非常平稳。与纯相LiFePO4相比,LiFePO4/C具有更高的放电比容量和循环性能,室温下以0.2 mA/cm2和0.4 mA/cm2电流密度充放电,首次放电比容量分别达到158.1 mA.h/g、150.0 mA.h/g。充放电循环20次后放电比容量仍分别保持在154.2 mA.h/g,137.2 mA.h/g。

高密度LiFePO4／C正极材料的合成其及电化学性能研究

以Li2CO3为锂源,葡萄糖为C源,与高密度前驱体FePO4混合,采用高温固相反应法合成高密度的锂离子电池正极材料LiFePO4/C复合材料。采用X射线衍射、电子扫描显微镜和恒电流充放电对制得的LiFPO4进行了研究。结果表明,合成材料结晶完整,为均一的橄榄石型结构。C的含量在很大程度上影响LiFePO4的密度,当C的含量为3.0%(质量分数)时,所制正极材料LiFePO4/C的振实密度可达到2.14g/cm3,0.1C放电容量为121.5mAh/g,体积比容量达到260.0mAh/V。

不同碳源对LiFePO_4/C复合正极材料性能的影响

采用固相反应法在惰性气氛下合成了橄榄石型LiFePO4/C复合正极材料.采用XRD,SEM和激光粒度分布(LSD)以及电化学测试等手段对目标材料进行了结构表征和性能测试.考察了葡萄糖、乙炔黑以及石墨等不同碳源对目标材料性能的影响.结果表明,以葡萄糖作为碳源的正极材料具有优良的电化学性能,首次放电比容量达142.5mAh/g,循环30次后,容量衰减只有2.5%.分析了不同碳源对目标材料性能影响的原因.

Ce^(4+)掺杂对LiFePO_4/C正极材料微观结构和性能的影响

采用碳热还原法合成了LiFe1-2xCexPO4/C(0≤x≤0.03)锂离子电池正极材料。利用X射线衍射、扫描电镜、恒流充放电、循环伏安法等手段对Ce4+掺杂前后磷酸铁锂正极材料的结构和电化学性能进行了表征。结果表明,随着Ce4+掺入量的增加,LiFe1-2xCexPO4/C材料的电化学性能,特别是较高倍率(5～10C)下的电化学性能,获得了一定程度的改善。在x=0.02时,LiFe1-2xCexPO4/C材料的充放电性能达到最佳,其在10C下的放电容量为120mAh·g-1。

锂离子电池LiFePO_4/LiNi_(0.8)Co_(0.15)Al_(0.05)O_2混合正极材料的电化学热稳定性能

为了改善LiNi_(0.8)Co_(0.15)Al_(0.05)O_2正极材料的电化学热稳定性能,加入LiFePO_4共混制成了LiFePO_4/LiNi_(0.8)Co_(0.15)Al_(0.05)O_2锂离子电池用混合正极材料。使用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)表征了结构和形貌,测试了电化学性能。结果显示,简单球磨的混合LiFePO_4/LiNi_(0.8)Co_(0.15)Al_(0.05)O_2正极材料中,纳米LiFePO_4粒子包覆在LiNi_(0.8)Co_(0.15)Al_(0.05)O_2粒子表面提高了混合正极材料在充放电过程中的电化学稳定性和结构稳定性。LiFePO_4/LiNi_(0.8)Co_(0.15)Al_(0.05)O_2混合正极材料在50℃下循环100周容量保持率为82.0%,明显地优于单一LiNi_(0.8)Co_(0.15)Al_(0.05)O_2材料的72.9%。

锂离子电池正极材料LiFePO_4/C的研究进展

橄榄石型LiFePO4正极材料具有原料来源丰富、无毒、环境友好、理论容量较高、热稳定性和循环性能好等特点,是近年来迅速发展起来的一种锂离子电池的正极材料。但是由于纯LiFePO4的电子导电率低及锂离子扩散速度慢等缺点,限制了其工业化。针对这种情况,近些年来研究人员从合成方法,表面改性,金属掺杂等方面对磷酸铁锂做了许多的研究工作,其中一种有效的方法就是在LiFe-PO4的表面包覆碳,增加导电率,减小材料颗粒尺寸,提高电化学性能。对近年来的LiFePO4的合成方法及碳包覆原理进行了综述。

溶胶-凝胶法制备锂离子电池正极材料LiFePO_4/C

以Fe(NO_3)_3·9H_2O、LiNO_3、NH_4H_2PO_4为原料,以蔗糖为碳源,以草酸为配位剂和还原剂,通过溶胶-凝胶法制备了LiFePO_4/C复合材料.应用TG、XRD、SEM等手段对材料的结构和形貌进行了表征,并通过CV、EIS和恒流充放电测试研究了材料的电化学性能.结果表明,550℃时即可得到LiFePO_4晶体材料;而600℃时制得的LiFePO_4粒径细小且分布均匀,粒径在200～400 nm之间;该材料在0.1 C和1 C放电倍率下首次放电比容量分别为161、145 mAh/g,10 C时达到108 mAh/g.

微乳液法合成LiFePO_4/C正极材料及其电化学性能

本文采用微乳液方法合成了纳米LiFePO4/C正极材料。制备样品分别用XRD和SEM进行表征,充放电测试其电化学性能。600℃制备样品为单一物相,平均粒径90nm,在室温2.0￣4.0V(vsLi)放电电压范围和15mA·g-1放电速率下,首次放电容量达到159mAh·g-1。制备样品同样展现良好的循环性能。在15mA·g-1速率下40次循环后,制备样品放电容量仍保持首次放电容量的98.9%。优异的电化学性能得益于样品颗粒的纳米尺寸、均匀分布以及表面碳层包覆提高了活性材料的电子电导率。

LiFePO_4/CNT复合正极材料的性能

以柠檬酸为碳源和螯合剂,通过溶胶-凝胶法制备了LiFePO4/碳纳米管(CNT)复合正极材料。XRD和SEM分析表明,材料含有单一的LiFePO4相;CNT将颗粒连接起来,提供了附加的导电通路。以0.2C、1.0C和2.0C充放电,向0.03 mol LiFePO4中加入0.05 g CNT的LiFePO4/CNT材料的比容量分别为135 mAh/g、110 mAh/g和80 mAh/g。

造粒工艺制备LiFePO_4/C复合正极材料及其性能

借鉴陶瓷粉体造粒工艺,以聚乙烯醇(PVA)溶液为粘合剂包覆LiFePO4预烧粉体,通过固相热裂解法制备了碳原位包覆的具有微米球形团簇颗粒的LiFePO4/C复合正极粉体材料。复合材料含有单一的磷酸铁锂相,裂解碳以无定型形式存在。造粒工艺显著影响复合材料的微观形貌。在0.1C、0.2C、0.5C和1C的充放电倍率下,研究了碳含量对正极材料的放电比容量和循环稳定性的影响。对于优化样品LFP/C4,具有很高的可逆容量和循环稳定性,在多次循环后材料的放电比容量分别为:149.9,136.9,123.2,108.1mAh·g-1。特别在高倍率下(1C),放电容量达到理论容量的63.6%,具有较小的极化效应,容量中点的充放电电位差△V仅为177mV。

锂离子电池LiFePO_4/C复合正极材料掺杂金属离子的制备及改性研究

以碳酸锂、草酸亚铁、磷酸氢二铵、碳酸镁、碳酸锰为原料,葡萄糖为碳源,采用两步球磨高温固相法合成了锂离子电池正极LiMgxFe1-xPO4/C、LiMnxFe1-xPO4/C、LiFe1-x-yMnxMgyPO4/C复合材料。讨论了镁、锰金属离子对LiFePO4/C结构和性能的影响。利用X射线衍射、扫描电子显微镜、X射线能谱仪等方法研究了镁、锰金属离子掺杂对LiFePO4/C晶体结构和表面形貌的影响;利用电化学方法研究了镁、锰掺杂对LiFePO4/C充放电性能和循环稳定性的影响。结果表明,镁、锰金属离子掺杂合成的LiFePO4/C具有单一的橄榄石结构,颗粒尺寸均匀,具有良好的电化学性能和循环稳定性。掺杂的LiMg0.1Fe0.9PO4/C、LiMn0.1Fe0.9PO4/C、LiFe0.8Mn0.1Mg0.1PO4/C在0.1C下首次放电比容量分别为128.4mAh/g、110.8mAh/g、131.8mAh/g。