锂离子电池正极材料LiFePO_4的研究进展

磷酸铁锂是一种具有良好应用前景的锂离子正极材料,它价格低廉、对环境友好,但导电率低,大电流充放电时容量衰减很快。介绍了LiFePO4的结构、充放电机理、制备方法,同时也总结了在提高导电率方面所取得的成果。

LiFePO_4材料的制备与电池性能的研究

通过固相法合成了裂解碳包覆的具有亚微米球形颗粒团簇微结构的LiFePO4粉体材料.材料中裂解碳百分含量为5.01%,一次颗粒粒径在200-600nm,团簇体粒径在10μm左右. 在0.1、0.2、0.5和1C的充放电速率下,研究了材料的比容量和循环稳定性的变化.当充放电速率<1C时,随着充放电速率的增大,材料的充放电平台和比容量并不随速率的增大而发生较大变化,当充放电速率≥1C时,材料的充放电电压平台迅速升高(充电)或降低(放电),比容量也有较大的降低;随着充放电次数的增加,材料的比容量有所增加,然后趋于稳定.在30 个循环后材料的放电比容量分别为:131.7、129.1、123.5和114.4mAh/g.

锂离子电池正极材料LiFePO_4的结构与电化学性能的研究

利用固相法和球化工艺合成了橄榄石型LiFePO4粉体. 该粉体由直径为10～15 μm的团簇体组成. 以合成材料为正极的锂离子电池的循环伏安特性表明, 在循环过程中, 锂离子插入和脱出具有单一的可逆机制. 在不同温度下, 材料的交流复阻抗谱表明, 随着温度的升高, 电池电化学阻抗明显减小. 充放电测试结果表明, 在17 mA/cm2的电流密度下, 材料工作电压平稳, 电极极化效应较小, 容量接近其理论值. 在170 mA/cm2的电流密度下, 电池容量没有明显的减小趋势, 而在170 mA/cm2电流密度以上时, 电池容量迅速降低, 且电极极化效应比较显著. 经过较大的电流密度测试后, 材料在小电流密度下仍然保持着接近理论容量的循环容量.

基于相变材料和液冷的LiFePO_4电池包热管理研究

将相变材料和液冷管路相结合用于Li Fe PO4电池包热管理系统,研究在相变材料完全融化前,液冷开启时刻对电池温升的影响;同时研究了不同冷却液流速对电池温升的影响。结果表明:在相变材料相变结束时,冷却液开启时刻越早,电池温降的斜率越小;随着冷却液流速的增加,电池的温升及温差逐渐减小。

LiFePO_4-LiMn_2O_4混合正极材料对电池性能的影响

通过微波反应合成具有亚微米尺寸的LiFePO4/C复合材料,并将LiFePO4/C和通过高温固相法合成的LiMn2O4按照一定的质量比均匀混合用作锂离子电池正极材料。电池充放电测试表明电池的循环性能随着LiFePO4量的增加逐渐变好,当LiFePO4与LiMn2O4的质量比在3∶2时电池具有较好的循环性能和较高的比功率。交流阻抗测试表明二者混合试用可以有效地降低电极过程的电荷传递电阻。最后分析了循环性能提高的原因。

锂离子电池正极材料LiFePO4的研究进展

从LiFePO4的结构出发,分析了该材料所特有的优越性能以及存在的缺陷,阐述了物理掺杂和体相掺杂两类改性方法的特点和取得的成效。在此基础上,介绍了高温固相法、共沉淀法等方法合成LiFePO4的最新研究进展,探讨了各种制备方法的优缺点,并简要评述了LiFePO4未来发展的前景以及为使该材料走向实用化应注重的研究方向。

动力型铅酸及LiFePO_4锂离子电池的容量特性

对12 V/55 Ah(C/20)动力型阀控铅酸(VRLA)电池和3.2 V/11 Ah动力型LiFePO4锂离子电池进行了容量实验,探讨了它们的容量特性和放电电流、放电起始电压、放电温升和环境温度的关系。LiFePO4锂离子电池的容量在2C电流下仅有约10%的衰减,而VRLA电池的衰减在1.5C时有近50%。

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。

球形纳米晶LiFePO_4和Li_4Ti_5O_(12)的制备及电池研究

分别通过"控制结晶"和"外凝胶"工艺合成了球形纳米晶L iFePO4/C和L i4Ti5O12/C材料.通过XRD、SEM、比表面及电化学性能测试等分析手段表明,合成的L iFePO4/C和L i4Ti5O12/C材料均为纳米一次粒子(晶粒)组成的球形二次粒子(颗粒),具有较大的比表面积,振实密度分别达到1.25和1.71 g/cm3;1C倍率下的首次放电比容量分别达到144.0和144.2mAh/g,并表现出优良的循环性能.以L iFePO4/C和L i4Ti5O12/C为正负极材料组成的1.8V锂离子电池具有平稳的充放电电压平台和优异的循环性能.

LiFePO4锂离子电池的低温性能

采用循环伏安和充放电测试研究了LiFePO4和碳负极材料的低温性能。LiFePO4在25℃时的0.1C和0.3C放电比容量分别为156 mAh/g和148 mAh/g,在-20℃时分别为91 mAh/g和65 mAh/g。碳负极材料在-20℃下以0.1C和0.3C放电,几乎可放出25℃时的全部比容量,约330 mAh/g。LiFePO4是LiFePO4锂离子电池低温容量的主要影响因素。

纺锤体形LiFePO4锂离子电池正极材料的制备与性能

采用低温溶剂热法合成了LiFePO4,并通过热处理方法制备出LiFePO4/C锂离子电池复合正极材料.利用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外(FTIR)光谱以及恒电流充放电测试等方法对样品进行结构表征和充放电性能测试.结果表明:采用丙三醇(甘油)为溶剂,低温条件下(120°C)合成的LiFePO4具有橄榄石型晶体结构,呈纺锤体形貌,且具有粒径分布均匀的特点.热处理后制备的LiFePO4/C复合正极材料仍呈纺锤体形貌,且表现出了优良的充放电性能.室温下以0.1C倍率恒流充放电,LiFePO4/C的首次放电比容量达到147.2mAh·g-1,50次循环后放电比容量仍然保持在136.3mAh·g-1.当倍率为0.2C、0.5C和1C时,样品的平均放电比容量分别在130、120和108mAh·g-1左右.

科琴黑(KB)导电剂在LiFePO_4电池中的应用研究

采用扫描电子显微镜(SEM)、恒电流充放电测试、电化学交流阻抗(EIS)等技术方法,研究了KB添加量以及KB在LiFePO4正极浆料中分散方式对电极片涂层附着力及其电池充放电、循环性能的影响,对比了KB和乙炔黑(AB)导电剂LiFePO4电池的电化学性能。研究结果表明,高速剪切可以有效解决KB在LiFe-PO4电极浆料制备过程中易于团聚的问题,改善电池浆料分散性,提高正极片涂层附着力;KB添加量过高过低都会对电池性能造成影响,当KB的添加量为3%时,1C倍率下的放电比容量高达约141mAh/g。

退役LiFePO_4电池梯次利用分选方法

针对LiFePO_4退役电池,设计了基于电池容量、平衡电动势与放电直流等效内阻的特性测试,提出了用于退役电池梯次利用的统一分选指标,并给出了分选指标与不同用户需求指标之间的对应关系。同时,提出了一种通过建立数据库、电池初选、电池测试以及梯次利用分选四个步骤组成的分选方法,并通过具体案例进行验证。

共沉淀法制备锂离子电池正极材料LiFePO_4及其性能研究

用共沉淀的方法制备了改性的锂离子电池正极材料LiFePO4,利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、傅立叶红外光谱(FTIR)等方法对样品的晶体结构、表观形貌、谱学性质等进行了分析研究,并在表观形貌和电性能上与固相法制备的样品进行比较。结果表明,此种方法制备的LiFePO4为单一的橄榄石型晶体结构,具有3.4V左右的放电电压平台,该材料具有良好的电性能,分别以0.2,0.4mA/cm2的电流密度充放电,首次放电比容量达到142.3,127mAh/g,充放电循环20次后放电比容量仍保持在129.7,105.5mAh/g。

锂离子电池正极材料LiFePO_4的研究现状

总结了LiFePO4的结构、电化学性能、合成方法;阐明了LiFePO4大电流充放电时容量衰减的原因;简述了利用包覆碳、掺杂等手段提高该正极材料导电率的研究成果。

锂离子电池正极材料LiFePO_4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。综述了新型锂离子电池正极材料LiFePO4的研究进展,重点阐述了LiFePO4材料的结构、制备方法、改性研究,并对发展方向进行了展望。

锂离子电池正极材料LiFePO_4的研究进展

概述了锂离子电池正极材料LiFePO4的两种主要合成方法:高温固相法和水热法;描述了其晶体结构及充放电和循环性能;介绍了碳对于提高材料导电性以及使晶粒变小等方面的作用;介绍了LiFePO4掺杂Mn、Ti、Zr改性方面的研究。

湿化学法制备锂电池材料LiFePO_4研究进展

橄榄石型的LiFePO4,由于其低廉的价格,优良的循环性能,出色的热稳定性和安全性,使其成为锂离子二次电池正极材料的候选。制备LiFePO4湿化学法包括:(1)溶胶-凝胶法;(2)共沉淀法;(3)氧化-还原法;(4)水热法;(5)乳化-干燥法。并给出了这些方法的最新研究进展。

多元醇还原法合成锂离子电池正极材料LiFePO_4

以三甘醇为还原剂,Li2CO3和三价铁源FePO4为原料,通过多元醇还原法在低于300℃下直接制备了结晶良好的纯相LiFePO4,无须后续热处理。0.1C首次放电比容量为140.5mAh·g-1。为了进一步改善纯相LiFePO4的电导率,以聚乙烯醇为碳源,在700℃下热处理进行了碳包覆改性,获得了LiFePO4/C复合正极材料。合成的LiFePO4/C在0.1C下放电容量为155mAh·g-1,5C倍率下放电比容量保持在125mAh·g-1,具有很好的倍率性能和循环稳定性。

水热法制备锂离子电池正极材料LiFePO_4及其性能研究

以H3PO4,FeSO4.7H2O和LiOH.H2O为原料,采用水热法制备锂离子电池正极材料LiFePO4,并以葡萄糖为碳源对其进行碳包覆。考查了pH值、水热反应温度和反应时间等工艺条件对合成产物的结构、微观形貌和电化学性能的影响。结果表明,pH值对水热反应合成LiFePO4有很大的影响,当前驱体pH值为7左右时能得到较纯的LiFePO4。260℃水热反应4 h所合成的LiFe-PO4碳包覆后的电性能最好,0.1C倍率下首次充放电比容量分别为152和146 mAh/g。