过渡金属离子掺杂对磷酸铁锂性能的影响

以碳酸锂、草酸亚铁、磷酸二氢铵、葡萄糖为原料,添加不同的过渡金属乙酸盐(乙酸锰、乙酸钴、乙酸镍、乙酸锌),在氩气保护下采用高温固相法制备LiFePO4/C复合材料.采用X射线衍射、扫描电子显微镜、同步热分析、恒电流充放电、电化学阻抗、循环伏安等方法研究掺杂金属离子及掺杂量对LiFePO4/C晶体结构和电化学性能的影响.结果表明,LiFe0.9M0.1PO4/C(M=Mn、Co、Ni、Zn)样品的晶体结构均与橄榄石型LiFePO4相同.掺杂过渡金属阳离子可以提高LiFeP04/C的还原电位,降低氧化电位,缩小氧化还原峰间距,提高化学反应的可逆性.掺杂后的样品在5C下的放电性能较好,以LiFe0.9Ni0.1PO4/C的放电容量最高,达到89 mAh/g.     

锂离子电池正极材料LiFe_(1-2x)Mn_xMg_xPO_4/C的电化学性能研究

通过高温固相合成法以MnCO3为锰源、(MgCO3)4·Mg(OH)·5H2O为镁源,葡萄糖为碳源,在氩气气氛下合成二元掺杂Mn、Mg的LiFe0.8Mn0.1Mg0.1PO4/C和LiFePO4/C正极材料,采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、红外光谱仪(FT-IR)进行结构表征,通过恒电流充放电实验研究了LiFe0.8Mn0.1Mg0.1PO4/C和LiFePO4/C电化学性能。结果表明,二元掺杂Mn、Mg的LiFe0.8Mn0.1Mg0.1PO4/C呈现橄榄石结构,无杂质产生。与未掺杂的LiFePO4/C相比,掺杂后LiFe0.8Mn0.1Mg0.1PO4/C提高了电导率,0.1C倍率下放电可逆容量为131mAh/g,表现出良好的电化学性能。     

溶胶-碳热法制备LiFe_(1-x)Co_xPO_4/C及其电化学性能研究

采用溶胶—碳热法制备LiFe1-xCoxPO4/C(x=0,0.05,0.1)复合正极材料。研究发现:钴离子掺杂不改变磷酸铁锂的晶体结构特征,在LiFePO4/C复合材料掺杂金属离子后,材料的电化学性能得到改善。原因是掺杂可以使材料内部产生部分缺陷,缺陷的产生有利于提高材料的导电性,从而提高电化学性能。LiFe0.95Co0.05PO4/C具有最好的电化学性能,循环中最高的放电容量为152.3mAh/g,50次循环后放电容量为146.4mAh/g,容量保持率为96.2%。     

过渡金属离子掺杂对磷酸铁锂性能的影响

以碳酸锂、草酸亚铁、磷酸二氢铵、葡萄糖为原料,添加不同的过渡金属乙酸盐(乙酸锰、乙酸钴、乙酸镍、乙酸锌),在氩气保护下采用高温固相法制备LiFePO_4/C复合材料。采用X射线衍射、扫描电子显微镜、同步热分析、恒电流充放电、电化学阻抗、循环伏安等方法研究掺杂金属离子及掺杂量对LiFePO_4/C晶体结构和电化学性能的影响。结果表明,LiFe_(0.9)M_(0.1)PO_4/C(M=Mn、Co、Ni、Zn)样品的晶体结构均与橄榄石型LiFePO_4相同。掺杂过渡金属阳离子可以提高LiFePO_4/C的还原电位,降低氧化电位,缩小氧化还原峰间距,提高化学反应的可逆性。掺杂后的样品在5C下的放电性能较好,以LiFe0.9Ni0.1PO4/C的放电容量最高,达到89mAh/g。     

Cu2+掺杂高密度LiFePO4/C正极材料的合成及性能

以高密度FePO4作为前躯体,Cu(Ac)2为掺杂源,通过高温固相法合成了高振实密度的锂离子电池正极材料LiFe1-xCuxPO4/C(x=0、0.01、0.015、0.02、0.025).采用X粉末衍射(XRD)、电子扫描显微镜(SEM)、循环伏安法(C-V)和恒电流充放电对合成的材料掺杂进行了结构、形貌和电性能表征和分析研究.结果表明, 所合成的掺杂复合材料LiFe1-xCuxPO4/C为典型的橄榄石型结构,结晶度高,具有较高的振实密度.掺杂Cu2+离子在很大程度上可以提高LiFePO4的电化学性能,当Cu含量为2.0%(质量分数)时,LiFe0.98Cu0.02PO4/C的振实密度可以达到1.98g/cm3,比容量为最大值,0.1C倍率放电可达150.0mAh/g,体积比容量为297.0mAh/cm3;2C倍率放电比容量仍可以达到127.3mAh/g以上,体积比容量为252.1mAh/cm3.     

LiFe_(1-x)Ni_xPO_4复合正极材料的制备及性能研究

采用两步固相原位烧结掺杂法制备了一系列镍掺杂的锂离子电池正极材料LiFe1-xNixPO4(x=0、0.03、0.05、0.07、0.10、0.15).Ni替代部分Fe,改变了LiFePO4的晶胞参教,细化了晶粒.充放电实验研究表明,低放电倍率(0.1C)时,LiFe0.095Ni0.05PO4的首次放电容量最大,为155mAh/g,较LiFePO4增加了22.8%;0.5C时,其容量为132mAh/g,较LiFePO4增加了14.7%;放电倍率增加为1C时,其容量也能达到122mAh/g,较LiFePO4增加了16.1%.适量掺杂Ni可提高LiFePO4的充放电比容量,改善其高倍率充放电性能.     

不同锂源对LiFePO4正极材料性能的影响

分别以Li2CO3,LiCl为锂源与FeC2O4·2H2O和NH4H2PO4混合,常温机械活化后在惰性气氛中经高温烧结,合成出纯相LiFePO4正极材料.采用X射线衍射仪,扫描电镜和电化学测试等对样品进行了表征,考察了不同锂源及合成温度对LiFePO4的物理特性和电化学性能的影响.结果表明,以Li2CO3、LiCl为锂源均能合成出橄榄石型LiFePO4正极材料,但以LiCl为锂源合成的样品中含有Fe2P2O4、LiFe5O8等微量杂质;其中以Li2CO3为锂源在650℃下烧结12h合成的样品具有优良的电化学性能,室温下以0.1和1C倍率放电,首次放电比容量分别为153.9和126.5mAh/g,循环性能较好.     

Mn掺杂LiFePO4的结构及电化学性能研究

利用高温固相反应法在惰性气氛下合成了掺Mn的LiFePO4正极材料.考察了Mn2 的掺杂浓度对于目标化合物结构及其电化学性能的影响.应用XRD、循环伏安和恒流充放电等方法对产物进行了结构表征和性能测试.结果表明,产物具有单一的橄榄石型结构,Mn2 掺杂并未影响目标产物的结构,而是与LiFePO4形成了LiFe1-yMnyPO4(y为Mn的掺杂浓度)固溶体.目标产物具有优良的电化学性能.充放电测试表明,在0.1C倍率下放电,LiFe0.5Mn0.5PO4材料的首次放电比容量达129.1mAh/g,在4.1及3.5V处各存在一个放电平台.充放电循环20次循环后,容量仍保持在120.9mAh/g.利用循环伏安测试分析了Mn的改性效果及锂离子在目标化合物中脱嵌的过程.     

无水溶胶-凝胶法制备LiFePO4/C电极材料及其结构和电化学性能

以乙二醇为溶剂，采用溶胶一凝胶法合成了LiFePO4／C．采用X射线衍射、扫描电镜、透射电镜和电化学阻抗谱等分析测试方法，研究了600-750℃范围内合成的LiFePO4／C的微观结构特征、在不同放电倍率下的循环稳定性和放电容量等电化学性能．研究结果表明，合成温度对LiFePO4的结晶状况及LiFePO4／C电极的电化学性能有着显著的影响．700℃烧结的产物结晶完整，颗粒细小（-150nm）均匀，电化学性能有了显著的提高，0．5C的放电容量达到150mAh／g，1C的放电容量仍有141mAh／g，经200个循环，放电容量基本保持不变．     

镁离子掺杂对磷酸铁锂结构和性能的影响

为提高LiFePO4的充放电性能,用化学沉淀法制备了镁离子掺杂的磷酸铁锂,用电化学方法测量了Li1-xMgxFePO4(x=0.00、0.02、0.05、0.07、0.10和0.20,摩尔分数)的充放电性能,用X射线衍射(XRD)和里特沃尔特(Rietveld)方法表征了掺杂对LiFePO4的晶体结构的影响.结果表明少量镁离子掺杂能有效地提高LiFePO4的比容量和循环性能,其中Li0.95Mg0.05FePO4具有更好的电化学性能,放电比容量高出LiFePO4约20mAh/g,镁离子掺杂提高了LiFePO4中Fe3 /Fe2 共存态的浓度,使材料具有更好的导电能力.