两种碳源对橄榄石型正极材料LiFePO4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:138.85mAh·g-1和126.2mAh·g-1,高于纯的LiFePO4正极材料的容量90mAh·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%.     

共沉淀-微波法合成LiFePO4/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.     

LiFePO4/C正极材料的微波合成及性能研究

采用机械球磨结合微波辐射工艺合成C包覆锂离子电池正极材料LiFePO4/C.通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和恒电流充放电测试研究了不同C源和掺C量对样品物相结构、形貌和电化学性能的影响.实验结果表明,微波法可以快速合成LiFePO4/C正极材料;以乙炔黑作为C源,掺杂8%(质量分数)所合成的样品具有最好的电化学性能,在室温下以20mA/g进行充放电测试,其首次放电容量为148.44mAh/g,10次循环后仍有144.74mAh/g,容量保持率为97.51%.     

不同碳源对LiFePO4/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.     

锂离子电池正极材料LiFePO4的发展

橄榄石型LiFePO4是近年发展起来的一种锂离子电池正极材料,它的理论容量为170mA/g.LiFePO4具有价格便宜、环境友好、无毒、无吸湿性、热稳定性好等优点,越来越受到人们的重视.本文对LiFePO4的结构、锂离子的脱嵌机制及国内外LiFePO4研究情况进行了详细的阐述.     

锂离子电池正极材料LiFePO4

一般意义上的电池是由三部分组成的:正极、负极与电解质。对于锂离子电池来讲,锂离子作为电荷载体,承担着传输电能的任务。当电池放电时,锂离子从负极通过电解质流向正极,而充电时则反向流回。如图1所示:锂离子有许多独特的性能,比如质轻、电极电动势低(比标准氢电极低3.04V)等。这些特性使得锂离子电池与其它电池相比具有高能量密度与高工作电压的优势。然而,由于金属锂与空气和水剧烈反应,因此锂离子电池中的电极材料是以将锂离子镶嵌在其它材料中的形式构成的。在晶体学中,客体原子或客体离子移入主晶体结构中的反应多被称作“插入”或…     

锂离子电池正极材料LiFePO4/C的合成及性能

用溶胶-凝胶法和微波法相结合制备了碳包裹的LiFePO4/C材料.XRD、SEM和电化学测试表明:真空干燥下微波18min所得样品为橄榄石型非晶结构,粒径在30～100nm,0.2C充放电的首次放电比容量为120mAh/g,第16次循环的比容量为113mAh/g.     

化学沉淀法制备锂离子电池正极材料LiFePO4

以LiOH·H2O、(NH4)2HPO4、FeSO4·7H2O为原料,通过沉淀法制备锂离子电池正极材料LiFePO4前驱体,前躯体中混入2wt%的活性炭在550℃(2烧结6h得到橄榄石型的LiFePO4.研究了反应时间、烧结温度、烧结时间对合成LiFePO4的影响,利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、热重-差热综合分析(TG-DTA)、红外光谱(FTIR)等手段对合成的LiFePO4的结构、形态、热化学性质和电化学性能进行了研究,结果表明化学沉淀法制备橄榄石型LiFePO4正极材料呈形貌规整的类球形颗粒,晶型发育完善,粒度分布均匀.LiFePO4样品在室温首次放电容量119.5mAb·g-1,8次循环后放电容量衰减低于2%.     

LiFePO4/C制备工艺的优化及其性能

用共沉淀法制备了球形NH4FePO4·H2O前驱体,再与Li2CO3和葡萄糖混合用固相焙烧法制备了LiFePO4/C正极材料.利用正交实验考察了焙烧温度、焙烧时间、球磨时间、x(Li):x(Fe)和葡萄糖用量等对材料首次放电比容量的影响,得到了最佳工艺条件.通过XRD、SEM、FTIR和恒流充放电测试仪等测试了材料的结构和电化学性能.所得材料在室温下电流密度为0.1、0.5和1C时首次放电比容量分别为147.6、136.7和122.3mAh/g,循环50次后容量分别为142.8、127.3和106.7mAh/g;在60℃下电流密度为0.5C时,其首次放电比容量为163.8mAh/g,循环性能良好.     

LiFePO4/C复合正极材料的固相法合成

以LiOH·H2O、FeC2O4·2H2O、NH4H2PO4和C6H12 O6·H2O为原料,采用一步固相法在氮气氛下合成了LiFePO4/C复合正极材料.采用XRD、SEM和电池性能测试仪对合成产物进行了表征.研究了煅烧温度、煅烧时间、葡萄糖用量和锂过量对合成产物结构和电化学性能的影响.实验结果表明,采用一步固相法合成LiFePO4/C的最佳务件为:将经过高能球磨的前驱体在氮气氛下于650℃煅烧18h,葡萄糖用量为其它原料总质量的10％,锂过量10％(摩尔分数).在此条件下合成的LiFeP(4/C具有单一的橄榄石型结构和良好的电化学性能,0.1C的首次放电容量达到154.87mAh/g,30次循环后放电容量仍保持138.97mAh/g.     

合成条件对半固相碳热还原法制备LiFePO_4/C性能的影响

以硝酸铁、磷酸锂为原料,聚乙烯醇(PVA)为碳源和还原剂,采用半固相碳热还原法一步合成LiFePO4/C,研究了煅烧时间、煅烧温度以及碳含量对材料性能的影响,利用XRD、SEM和恒流充放电等手段研究各个样品的晶型结构、粒度形貌及其电化学性能的影响,结果表明:聚乙烯醇过量5%,在烧结温度700℃下维持7h可以得到性能最佳样品,0.1C倍率时放电首次比容量达到152.9mAh.g-1,0.5C倍率放电容量可达138.6mAh.g-1,循环40次后容量维持率97%,具有良好的循环稳定性。     

LiFePO4/C复合材料制备过程中碳源及碳包覆方法的研究进展

LiFePO4以其价格低廉、稳定性好、循环性能好和无毒等优点,有望成为下一代锂离子电池的正极材料,但是LiFePO4电导率低和锂离子扩散系数小限制了它的实用化。碳包覆作为一种非常有效的导电改性方法,受到极大关注。在碳包覆中采用不同的碳源和不同的碳包覆方法,对LiFePO4的电化学性能影响不同。结合国内外的研究现状,综述了LiFePO4/C复合材料制备过程中不同碳源以及不同的碳包覆方法对其电化学性能影响的研究进展。     

多孔球形LiFePO4／C正极材料的制备及性能

球形化是正极材料LiFePO4的重要研究方向．采用喷雾干燥。碳热还原法制备了具有多孔结构的LiFePO4/C球形粉体材料。结果表明：在550-800℃合成的样品均为橄榄石结构LiFePO4／C，晶格常数c／a随着温度的升高而减小，800℃下热处理12h制备的多孔球形LiFePO4/C粉体材料，晶格常数c／a=0.7806，平均粒径在100m左右，每个微球都有直径在200-700nm之间的亚微米颗粒堆积而成，具有流动性好、表面易涂覆等特点，在室温下，C／3首次放电比容量可达119mAh／g。     

水热合成LiFePO_4/C材料电化学性能的颗粒尺度敏感性

通过控制水热法过程中的水热反应加热速度,制备了3种不同颗粒尺度的LiFePO4/C锂离子电池正极材料。结果表明,加热速度越快,LiFePO4/C平均粒径越小,分布越集中。当加热速率从5℃/min升至15℃/min时,材料颗粒半径从336nm减小到200nm,0.1 C放电容量从154 mAh/g增至162mAh/g,而20C放电容量则从75mAh/g显著增大至127mAh/g。LiFePO4/C材料的电化学性能表现出明显的尺度敏感性,特别是在高倍率充放电条件下。     

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.OmAh/V.     

聚吡咯/磷酸铁锂复合正极材料的制备与表征

采用化学氧化法, 以吡咯为单体、 三氯化铁为氧化剂、 苯磺酸钠为掺杂剂在磷酸铁锂颗粒表面进行原位聚合, 制备了聚吡咯/磷酸铁锂(PPy/LiFePO₄)复合材料。用FTIR、 XRD和SEM对PPy/LiFePO₄复合材料进行了结构与形貌表征。用电化学工作站和充放电测试系统对复合材料的电化学性能进行了表征。结果表明: PPy/LiFePO₄复合材料作锂二次电池正极具有良好的充放电循环性能。当PPy质量分数为17%, 充放电电流为0.1 mA时, PPy/LiFePO₄复合材料最高放电比容量达163 mAh·g^-1, 50次循环之后放电比容量仍为初始时的94.9%; 与LiFePO₄相比, 当PPy的含量适当时, PPy/LiFePO₄复合正极材料的放电比容量会有明显提高。PPy的加入提高了LiFePO₄的电子电导率, 从而提高了活性物质有效利用率, 因此PPy/LiFePO₄复合材料的比容量和循环性能均得到了提升。     

不同粒径球形LiFePO4的制备及其性能研究

利用控制结晶法制备了粒径约为1、5、10μm球形FePO4,以此为前驱体通过碳热还原法合成不同粒径的球形LiFePO4正极材料.采用XRD、SEM以及恒流充放电测试等手段对材料的结构、形貌和电化学性能进行表征,并比较了不同粒径产物的振实密度.合成的材料较好地保持了球形形貌,大粒径的样品振实密度高达2.03 g/cm3,...     

三乙二醇辅助液相快速合成高倍率性能的纳米磷酸亚铁锂

以三乙二醇水溶液为反应介质,在常压和108℃条件下,快速生成含有元素Li、Fe、P的前驱体。XRD和SEM分析表明,所得前驱体属于无定形结构,与一定量葡萄糖混合后在600℃下焙烧3h后得到的是纳米级的LiFePO4/C材料。电化学测试结果表明,这种纳米级LiFePO4/C材料在2.3~4.2V之间0.2C倍率下放电容量达到156.3mAh/g,并且具有较好的放电平台。5和10C放电容量仍能达到133.9和109.9mAh/g,表现出优异的倍率放电特性和循环性能。     

改进固相法对LiFePO_4/C正极材料的优化合成

使用改进固相法,通过正交实验,考察了锂铁比、葡萄糖加入量,焙烧温度、焙烧时间四因素对LiFePO4正极材料电化学性能的影响.在优化LiFePO4合成条件下合成出具有优良电化学性能的LiFePO4/C正极材料,此方法避免使用球磨机,有利于工业化生产.使用XRD、SEM、循环伏安、交流阻抗对合成产物进行一系列性能分析,室温下0.1C倍率首次放电比容量139.6mAh/g,循环活化后容量上升并稳定至148mAh/g左右,30次循环后容量仍保持在147.4mAh/g.