Mn掺杂对LiFePO_4材料电化学性能的影响

为改进锂离子电池正极材料LiFePO4的高倍率充放电性能,采用Mn对LiFePO4进行掺杂,研究了Mn掺杂量对LiFePO4性能的影响。通过对Li(MnyFe1-y)PO4(y=0,0.2,0.4,0.6,0.8,1)材料的研究,我们发现LiMn0.2Fe0.8PO4与LiFePO4材料相比有更好的电化学性能,当采用160mA/g的电流进行充放电时,比容量可达92mAh/g。

磷铁制备复合材料LiFePO_4/C的新方法研究

以磷铁为原料,采用两步烧结的碳热还原法成功合成了LiFePO4材料并研究了不同时间对烧结产物的影响,该方法可以实现原料的循环利用,对环境零排放。采用XRD,恒电流充放电法,交流阻抗对样品晶型和电化学性能进行表征和研究。烧结15h的样品具有最接近标准卡片的晶型,在0.05C时的放电容量也最大可以达到162.3mAh/g。在0.5C循环15次后放电容量仍有124.6mAh/g,衰减仅为2.02%,具有良好的循环性。对比4个样品,15h烧结的样品也就有最小的反应阻抗仅为56Ω。

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。

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。

多孔LiFePO_4锂电池正极材料制备及电化学性能研究

聚苯乙烯微球（PST）作模板成功地制备出了三维（3D）多孔LiFePO4锂电池正极材料,并与传统固相法制备的LiFePO4比较,分析形貌、性能差异.结果显示,固相法合成的LiFePO4近似呈球形,颗粒大小不均,平均粒径约80～220 nm.而模板法合成产物具有3D多孔结构,孔径较为均匀.BET测试显示,3D多孔LiFePO4比表面积较大,为11.239 8 m^2/g,单孔体积为0.034 cm3/g,而固相法合成产物比表面积为2.003 2 m^2/g,单孔体积为0.006 cm3/g.因此,3D多孔LiFePO4为锂电池中锂离子嵌入和脱出提供便利通道.电化学性能显示,两种方法在3.3～3.5 V电压区间有一个较好充电和放电平台,固相法最大充放电比容量为60～70 mAh·g^-1,而模板法合成的多孔材料其稳定性较好,充放电比容量基本稳定在170 mAh·g^-1左右.电化学阻抗谱（EIS）分析,多孔的LiFePO4材料其欧姆接触电阻（R1）、电化学反应的电荷转移电阻（R2）和半无限边界条件下的扩散阻抗（W1）较之固相法合成LiFePO4材料均小,3D多孔结构有利于减少因阻抗引起的电池容量的损耗,增强电池的稳定性,提高可逆比容量.

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。

不同碳源对LiFePO_4/C复合材料性能的影响

采用机械液相活化法与高温固相法相结合制备了锂离子电池正极材料LiFePO4和LiFePO4/C。考察了蔗糖、柠檬酸、葡萄糖、酒石酸等不同碳源对材料性能的影响,并采用XRD、SEM和恒电流充放电测试等方法对材料的结构、表面形貌及电化学性能进行了研究,利用Raman光谱和TEM分析材料中碳的存在状态。结果表明,得到的样品结构均为橄榄石型,碳源的加入能有效地减小材料的颗粒尺寸,并且材料的电导率比纯LiFePO4的电导率提高了5个数量级。LiFePO4/C样品的表面包覆层均为非晶碳,以柠檬酸为碳源合成的LiFePO4/C材料,具有较小的颗粒尺寸,均匀多孔的表面碳包覆层和最佳的电化学性能。在0.1C下第3次的放电比容量达141.0mAh/g,循环10次后容量无衰减。

阳离子Fe位掺杂对LiFePO_4正极材料电化学性能的影响

以蔗糖为碳源,采用高温固相法制备了Fe位掺杂不同阳离子(Al 3+,Ni 2+和Mn2+)的LiFe0.97M0.03PO4/C(M=Al,Ni,Mn)锂离子电池正极材料.用X-射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、恒流充放电测试和电化学阻抗谱(EIS)等研究了不同阳离子Fe位掺杂(Al 3+,Ni 2+和Mn2+)对LiFePO4的结构、形貌和电化学性能的影响.结果表明:阳离子Fe位掺杂没有改变LiFePO4的晶体结构,但是减小了LiFePO4材料的粒径,最终改善了LiFePO4的电化学性能.特别是LiFe0.97Mn0.03PO4/C材料具有更好的电化学性能,在0.1C和1C下放电,LiFe0.97Mn0.03PO4/C材料的首次放电比容量分别为162mAhg-1和140mAhg-1,且1C充放电倍率下循环50次后容量保持率仍然为98%.

LiFePO_4/C复合材料的固相合成及碳源的影响

以FeSO4.7H2O为铁源,用固相法合成了正极材料橄榄石型LiFePO4/C复合材料,研究了焙烧温度、反应时间和碳源对产物结构、形貌及电化学性能的影响。用蔗糖作碳源,在700℃下煅烧15 h制得的样品,具有均一的橄榄石型结构,在电流为17 mA/g(0.1C)时的首次放电比容量为151 mAh/g,循环性能良好。

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。

LiFePO_4/C复合材料的制备和性能

采用高温固相合成法二次灼烧工艺制备锂离子电池正极复合材料LiFePO4/C。经300℃和650℃二次灼烧,得到了从纳米到亚微米尺寸的LiFePO4和LiFePO4/C复合材料。X射线衍射(XRD)结果表明,所得到的LiFePO4和LiFePO4/C样品具有单一的橄榄石型晶体结构,且具高纯度。在多种碳源(如乙炔黑、Vulcan XC-72碳黑、鳞状石墨、各向异性石墨和葡萄糖)制备的LiFePO4/C复合材料中,以葡萄糖为碳源合成的样品具有最好的电化学性能。在电池工作温度由室温提高到40℃时,由于复合材料的电子电导率增大和锂离子在材料中的扩散速度加快,电池的充放电循环性能明显提高。

锂离子电池LiFePO4／聚并苯复合正极材料的合成与改性研究

通过固相法合成了LiFePO4/聚并苯(PAS)复合材料.纯的LiFePO4电导率仅为(0.1～1)×10-9S/cm,合成LiFePO4/PAS复合材料电导率为2.0S/cm,复合材料的电导率提高了10个数量级.LiFePO4/PAS复合材料具有优异的电化学性能,在室温1C倍率下首次放电容量为140mA.h/g,经过200次循环后容量仍保持最初容量的97.14%.说明通过包覆PAS材料极大地提高了LiFePO4的大电流充、放电容量和循环性能.

两种碳源对橄榄石型正极材料LiFePO_4性能的影响

采用固相反应法在惰性气体气氛下合成了橄榄石型LiFePO4及LiFePO4/C复合正极材料,采用XRD,SEM以及电化学测试等手段对材料进行了结构表征和性能测试。考察了蔗糖、石墨两种碳源对材料性能的影响。XRD结果表明,两种碳源的添加对LiFePO4的晶体结构没有明显的影响;SEM表明,掺杂后,样品的粒径变小;充放电测试表明,和未掺杂的LiFePO4相比掺杂石墨和掺杂蔗糖的LiFePO4具有更好的电化学性能,放电比容量分别为:138.85 mAh.g-1和126.2 mAh.g-1,高于纯的LiFePO4正极材料的容量90 mAh.g-1。经100次循环后,掺杂蔗糖、掺杂石墨及未掺杂的LiFePO4样品的容量衰减率分别为0.02%,1.2%和47%。

分步碳包覆合成高密度LiFePO4/C复合材料

采用分步碳包覆法合成LiFePO4/C复合材料。首先,将原料Fe2O3、NH4H2PO4和葡萄糖经过固相反应合成Fe2P2O7/C复合材料,再将Fe2P2O7/C与前驱体Li2CO3、葡萄糖混合,通过二次碳包覆工艺合成LiFePO4/C复合材料,并考察合成温度对LiFePO4/C复合材料电化学性能的影响。采用X射线衍射、扫描电镜、差热-热重分析、电化学阻抗谱(EIS)和充放电测试对材料的性能进行表征。结果表明:以制取的Fe2P2O7/C为前驱体合成的LiFePO4/C复合材料具有较好的物理和电化学性能,材料的振实密度达1.26 g/m3,0.1C放电容量为158.3 mA.h/g,1C初次放电比容量达到140 mA.h/g。

共沉淀法制备LiFePO_4/C复合材料的结构与性能

为了获得性能优异的LiFePO4/C复合材料,通过共沉淀法合成前躯体,用不同的方式进行碳包覆,制得橄榄石型LiFePO4/C复合材料。用XRD和SEM等手段对产物的结构和形貌进行研究,通过充放电实验测试其电化学性能。结果表明,在共沉淀过程中直接加入葡萄糖所制得的LiFePO4/C复合材料样品颗粒粒径最小,电化学性能最好,在0.1 C倍率下,首次放电比容量为152 mAh/g。

不同碳源对制备LiFePO_4/C复合材料性能的影响

研究了PVB、β-环糊精为碳源,对制备的LiFePO4为锂离子电池正极材料时的性能的影响.结果表明:PVB、β-环糊精对LiFePO4的晶体结构没有影响,PVB为碳源制备的LiFePO4的颗粒粒径要比β-环糊精的小,导电性能、大电流充放电性能和循环性能更好.

焙烧温度对LiFePO_4/C复合材料的影响

采用两步高温固相合成法制备锂离子电池正极复合材料LiFePO4/C复合材料。经300℃预培烧及后续高温培烧原材料,高温焙烧温度分别为600℃、650℃、700℃时,均得到了纳米尺寸的LiFePO4/C复合材料。在高温焙烧温度为650℃时,X射线衍射(XRD)结果表明,所得到的LiFePO4/C样品无杂质产生、峰型完好且结晶良好;扫描电镜(SEM)测试结果表明,所得材料的纯度较高、颗粒较小,无团聚现象。电化学性能测试结果表明培烧温度为650℃时,材料具有最好的电化学性能,电池的充放电循环性能最好。

石墨烯锂离子电池正极材料的研究

锂离子电池是现代便携式电子设备和电动汽车的重要能源存储系统,其性能可直接影响应用效率和可靠性。Li Fe PO4材料在安全性、资源丰富度及循环寿命方面的优势显著,并且石墨烯的电导率和结构调控性能优异。本研究通过多元化的制备技术,系统地研究石墨烯包覆程度、添加含量及其在复合材料中形态对Li Fe PO4电化学性能的影响,研究复合材料的多种制备方式,调整石墨烯包覆能,提升Li Fe PO4的电导率和锂离子扩散效率。此外,研究还发现石墨烯的三维导电网络结构对提升材料的倍率性能和循环稳定性起到关键作用。

不同碳源包覆LiFePO_4正极材料的合成及电化学性能

采用单一碳源和复合碳源,以固相反应法合成了碳包覆型LiFePO4正极材料。借助ECT、XRD、SEM和循环伏安仪对LiFePO4正极材料进行了表征,研究了不同包覆碳源对所制LiFePO4正极材料电化学性能的影响。结果表明,与使用其他碳源相比,在使用六次甲基四胺与蔗糖作为复合碳源时,LiFePO4正极材料的包覆碳量降低了40%左右;首次可逆放电容量提高了20%左右,达到141mAh/g;循环20次后的容量保持率提高了2%左右。由该种LiFePO4正极材料制作的锂离子电池具有较好的自我修复能力。

锂离子电池LiFePO_4正极材料电化学性能改进

为了改进LiFePO4材料的电化学性能,以乙炔黑、柠檬酸、蔗糖三种物质作为碳源,采用高温固相法制备了LiFe-PO4、LiFePO4/C复合正极材料。通过XRD、SEM、CV测试和恒电流充放电等方法研究了材料的结构与电化学性能。测试结果显示,采用蔗糖为碳源制备的LiFePO4/C材料具有最好的充放电性能。在室温和0.2 C倍率下,碳源为乙炔黑、柠檬酸和蔗糖的首次放电比容量分别为109.4、130.4、140.4 mAh/g。当包覆不同的含碳量时,LiFePO4/C的性能有明显的差别。在0.2 C和25℃时,当碳包覆量为5%时,LiFePO4/C材料的最高放电比容量高达154.3 mAh/g。