锂离子电池正极材料LiFePO_4在Fe位掺杂的研究进展

橄榄石型LiFePO4是近年发展起来的一种锂离子电池正极材料,但是LiFePO4的电子导电率低和锂离子扩散速度慢限制了其实用化,需要改进.其中一种很有效的方法就是在LiFePO4的晶格中掺杂金属离子,使其产生晶格缺陷,促进Li+扩散,改善晶体内部的导电性能.LiFePO4有Li(M1)和Fe(M2)2个金属位,可使用金属离子对其改性.本文综述了对锂离子电池正极材料LiFePO4在Fe(M2)位掺杂的研究进展.LiFePO4在Fe(M2)位的掺杂主要采用Mn2+,Ni2+,Co2+,Mg2+等几种金属离子.     

石墨烯及其复合材料在锂离子电池中的应用

石墨烯是一种单原子层厚度的石墨材料,具有独特的二维结构和优异的电学、力学以及热学性能。同时它也是一种具有良好应用前景的锂离子电池电极材料。电极材料的微观结构对其性能有很大影响,利用石墨烯获得具有特殊形貌和微观结构的电极材料,能有效改善材料的各项电化学性能。本文综述了石墨烯及其复合材料在锂离子电池中的应用研究进展。在负极复合材料中,石墨烯不仅可以缓冲材料在充放电过程中的体积效应,还可以形成导电网络提升复合材料的导电性能,提高材料的倍率性能和循环寿命。通过优化复合材料的微观结构,例如夹层结构或石墨烯片层包覆结构,可进一步提高材料的电化学性能。在正极复合材料中,石墨烯形成的连续三维导电网络可有效提高复合材料的电子及离子传输能力。此外,相比于传统导电添加剂,石墨烯导电剂的优势在于能用较少的添加量,达到更加优异的电化学性能。最后对石墨烯复合材料的研究前景进行了展望。     

锂离子电池富锂正极材料Li[NixLi1/3-2x/3Mn2/3-x/3]O2(x=1/5, 1/4, 1/3)的合成及电化学性能

通过共沉淀法制备了M(OH)2(M=Mn, Ni)前驱体, 并与LiOH混合, 合成了锂离子电池富锂正极材料Li[NixLi1/3-2x/3Mn2/3-x/3]O2, 采用XRD、SEM和充放电实验对其进行表征. 研究结果表明, Li, Ni, Mn原子在M层中呈有序分布, 形成超结构; 富锂正极材料由亚微米的一次粒子团聚组成1~3 μm颗粒; 在2.0~4.8 V电位范围内, 充放电电流密度为10 mA/g时, 富锂正极材料表现出很高的可逆比容量, 达到200~240 mA·h/g, 同时具有良好的循环可逆性能.     

动力型锂离子电池正极材料LiFePO4的改性研究

橄榄石型LiFePO4具有高的理论比容量、高倍率特性、优越的电化学和热稳定性能、循环寿命长且绿色环保等优点,被认为是新一代动力型锂离子电池理想的正极材料之一.LiFePO4因本身结构的缺陷导致了其极低的电导率和Li+扩散速率,限制了该材料在动力电池的中实际应用.本文综述了通过表面包覆修饰、金属阳离子晶体结构内掺杂和导电...     

锂电池磷酸铁锂正极材料的结构与性能相关性的研究进展

磷酸铁锂(LiFePO_4)具有环境友好、价格便宜、安全性能好等优点,作为正极材料已经广泛应用于国内的电动车动力电池中;为了进一步提高电池的性能,需要对影响磷酸铁锂及同类材料(LiMPO_4 (LMP);M=Fe、Mn、Co、Ni及这些元素的混合)电化学性能的因素进行深入研究。本文从材料颗粒体相特征(相结构、掺杂、纳米化、缺陷和锂离子传输机制)、界面结构及在不同的电解质环境下的界面重构和电极结构与锂电池性能的构效关系等方面进行总结,系统化的阐述并总结了影响磷酸铁锂正极材料最新研究进展。     

富锂掺杂Li1.06Co0.05Cr0.1Mn1.85O4的合成及电化学性能研究

锂离子电池具有比能量高、功率大、使用寿命长、无记忆效应、性能价格比高等优点,从而成为可充式电源的主要选择对象.锰由于资源丰富、价廉、环境友好等优点,使锰酸锂(LiMn2O4)成为最有希望取代钴酸锂的正极材料.但锰酸锂的放电容量相对较低,结构欠稳定,容量衰减严重,作为正极材料还无法与钴酸锂相比,近年来做了大量的研究工作以改善它的电化学性能[1～6].最近Youngjoon Shin等研究发现[7]用少量的Li与Ni共同替代LiMn2O4中的Mn得到的LiMn2-2yLiyNiyO4的电化学性能要优于单元素替代的LiMn2-xMxO4(M=Li,Cr,Fe,Co,Ni)的电化学性能.     

碳掺杂磷酸锰铁锂的制备、结构与性能

1、引言： 作为锂离子电池的正极材料，LiMn、Fe1-yPO4中的Mn^3＋／Mn^2＋电对在4．0V（vs Li^＋／Li）附近能实现锂离子的嵌脱，获得4．0V平台的容量而提高了电池的能量密度，因而引起了人们的极大兴趣。Yamada，Li已经用固相法合成了LiMn、Fe1-yPO4，发现当Mn的含量y=0．5-0．75之间时，材料的电性能达到最优。     

碳掺杂磷酸锰铁锂的制备、结构与性能

1、引言: 作为锂离子电池的正极材料,LiMnyFe1-yPO4中的Mn3 /Mn2 电对在4.0V(vs Li /Li)附近能实现锂离子的嵌脱,获得4.0V平台的容量而提高了电池的能量密度,因而引起了人们的极大兴趣[1].Yamada[2],Li[3]已经用固相法合成了LiMnyFe1-yPO4,发现当Mn的含量y=0.5～0.75之间时,材料的电性能达到最优.     

LiFePO4基高功率锂离子电池

LiFePO_4是近年来刚刚发展起来的一种新型锂离子电池正极材料,具有安全性能好、循环寿命长、环境友好、价格便宜等优点,被认为是最有前途的新一代锂离子电池正极材料,在动力电池和高功率电池等领域将有着广阔的应用前景,所以磷酸铁锂材料和电池已成为国内外电源界研究和开发的热点。     

锂离子电池正极材料LiMn2O4的低热固相合成与性能表征

锂离子电池具有比能量高、环境污染小等优点,广泛应用于手提电话、便携式电脑、摄像机等设备中。其正极材料的研究是锂离子电池的研究重点。层状结构的LiCoO2、LiNiO2和尖晶石结构的LiMn2O4是仅有的三种能在3.5V以上电位可嵌入Li的正极材料[1~3]。目前市售的锂离子电池主要采用LiCoO2作正极材料,但由于Co资源缺乏和价格相对昂贵,而锰资源丰富,价格低廉且无毒,对环境友好,因此世界各国都在大力进行以LiMn2O4为正极材料的锂离子电池的实用化研究。LiMn2O4传统的制备方法是高温固相反应合成法[4~7],但由于Mn的变价多,与Li形成贫Li或…     

LiFePO4基高功率锂离子电池

LiFePO4是近年来刚刚发展起来的一种新型锂离子电池正极材料，具有安全性能好、循环寿命长、环境友好、价格便宜等优点，被认为是最有前途的新一代锂离子电池正极材料，在动力电池和高功率电池等领域将有着广阔的应用前景，所以磷酸铁锂材料和电池已成为国内外电源界研究和开发的热点。     

锂离子电池正极材料的晶体结构及电化学性能

正极材料是锂离子电池的重要组成部分。作为提供自由脱嵌锂离子的正极材料,其晶体结构的特点决定了锂离子脱嵌路径方式的不同,并对锂离子电池的电化学性能等产生明显影响。本文根据正极材料的晶体结构和锂离子“脱嵌/嵌入”路径方式的不同,重点讨论了一维隧道结构、二维层状结构和三维框架结构正极材料的晶体结构特点、锂离子“脱嵌/嵌入”路径和其电化学性能之间的关系,主要包括一维隧道结构正极材料LiFePO₄,二维层状结构正极材料LiMO₂(M=Co, Ni, Mn)、Li_1+xV₃O₈和Li₂MSiO₄ (M=Fe, Mn) 以及三维框架结构正极材料LiMn₂O₄和Li₃V₂(PO₄)₃。揭示了目前锂离子电池正极材料的研究现状和存在问题,并对今后的发展方向进行了评述。     

《化学通报》网络版(Chemistry Online)2004年第4期论文摘要

[w0 2 5 ]磷酸铁锂锂离子电池正极材料的研究进展Research Progress on Li Fe PO4Cathode Materials for L ithium- ion Batteries吕正中　周震涛 (华南理工大学材料科学与工程学院　广州　 5 10 6 41)从材料的制备、改性、粒径控制、结构与性能等几方面综述了近年来对橄榄石型磷酸铁锂 (Li Fe PO4)锂离子电池正极材料的研究进展。材料的粒度大小及其分布、离子和电子的传导能力以及其中 Fe( )的含量对产品的电化学性能影响很大。在制备时 ,采用惰性气氛、掺杂导电材料和控制晶粒生长制备纳米粉体是获得性能优良的Li Fe PO4的有效方…     

钒改性锂离子电池正极材料LiFe0.5Mn0.5PO4/C电化学性能

采用高温固相反应,以NH4VO3为钒源合成了化学计量式为(1-x)LiFe0.5Mn0.5PO4-xLi3V2(PO4)3/C (x=0,0.1,0.2,0.25,1)的钒改性磷酸锰铁锂正极材料.电化学测试表明钒改性能明显提高磷酸锰铁锂材料的充放电性能,其中x=0.2时得到的0.8LiFe0.5Mn0.5PO4-0.2Li3V2(PO4)3/C(标记为LFMP-LVP/C)材料电化学性能最好,其0.1C倍率时的放电比容量为141 mAh·g-1.X射线衍射(XRD)分析指出LFMP-LVP/C材料的微观结构为橄榄石型LiFe0.5Mn0.5PO4/C和NASICON型Li3V2(PO4)3组成的双相结构.能量色射X射线谱(EDS)分析结果指出,Fe、Mn、V、P元素在所合成材料中的分布非常均匀,表明所制备材料成分的均一性.Li3V2(PO4)3改性使材料的电导率明显提高.LiFe0.5Mn0.5PO4的电导率为1.9×10-8 S· cm-1,而LFMP-LVP材料电导率提高到2.7×10-7 S·cm-1.与纯Li3V2(PO4)3的电导率(2.3×10-7 S·cm-1)相近.电化学测试表明钒改性使LFMP-LVP/C材料充放电过程电极极化明显减小,从而电化学性能得到显著提高.本文工作表明Li3V2(PO4)3改性可成为提高橄榄石型磷酸盐锂离子电池正极材料电化学性能的一种有效方法.     

钒改性锂离子电池正极材料LiFe0.5Mn0.5PO4/C 电化学性能

采用高温固相反应,以NH4VO3为钒源合成了化学计量式为(1-x)LiFe0.5Mn0.5PO4-xLi3V2(PO4)3/C(x=0,0.1,0.2,0.25,1)的钒改性磷酸锰铁锂正极材料.电化学测试表明钒改性能明显提高磷酸锰铁锂材料的充放电性能,其中x=0.2时得到的0.8LiFe0.5Mn0.5PO4-0.2Li3V2(PO4)3/C(标记为LFMP-LVP/C)材料电化学性能最好,其0.1C倍率时的放电比容量为141mAh·g-1.X射线衍射(XRD)分析指出LFMP-LVP/C材料的微观结构为橄榄石型LiFe0.5Mn0.5PO4/C和NASICON型Li3V2(PO4)3组成的双相结构.能量色射X射线谱(EDS)分析结果指出,Fe、Mn、V、P元素在所合成材料中的分布非常均匀,表明所制备材料成分的均一性.Li3V2(PO4)3改性使材料的电导率明显提高.LiFe0.5Mn0.5PO4的电导率为1.9×10-8S·cm-1,而LFMP-LVP材料电导率提高到2.7×10-7S·cm-1.与纯Li3V2(PO4)3的电导率(2.3×10-7S·cm-1)相近.电化学测试表明钒改性使LFMP-LVP/C材料充放电过程电极极化明显减小,从而电化学性能得到显著提高.本文工作表明Li3V2(PO4)3改性可成为提高橄榄石型磷酸盐锂离子电池正极材料电化学性能的一种有效方法.     

锂离子电池复合正极材料xLiFePO4·yLi3V2(PO4)3的复合机制

以FePO4·xH2O、V2O5、NH4H2PO4和Li2CO3为原料, 以乙二酸为还原剂, 通过湿化学还原-低温热处理方法制备出锂离子复合正极材料xLiFePO4·yLi3V2(PO4)3. X射线衍射(XRD)结果表明, 合成的材料中橄榄石结构的LiFePO4和单斜晶系的Li3V2(PO4)3两相共存; 从复合材料中LiFePO4、Li3V2(PO4)3相对于相同条件下制备的纯相LiFePO4和Li3V2(PO4)3的晶格常数变化以及结合高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、能量散射X射线(EDAX)的结果可以看出, 在复合材料xLiFePO4·yLi3V2(PO4)3中存在部分V和Fe, 分别掺杂在LiFePO4和Li3V2(PO4)3中, 并形成固溶体; X射线光电子能谱(XPS)结果表明, Fe/V在复合材料中的价态与各自在LiFePO4和Li3V2(PO4)3中的价态保持一致, 分别为+2 和+3价. 充放电测试表明, 制备出的复合正极材料电化学性能明显优于单一的LiFePO4和Li3V2(PO4)3; 循环伏安测试表明, 复合正极材料具有优良的脱/嵌锂性能.     

利用湿法反应制备的LiV3O8的锂离子扩散特性

利用V2O5•nH2O湿凝胶和Li2CO3作原料,通过溶液反应和低温焙烧的方法合成了用于锂离子电池正极的LiV3O8.对其前驱体和产品分别进行DTA-TG、XRD表征.LiV3O8用作锂离子电池正极的电化学性能利用恒电流充放电测试进行研究.实验表明活性材料LiV3O8具有较高的充放容量和良好的循环性能.LiV3O8电极的锂离子化学扩散系数由恒电位间歇滴定技术(PITT)来确定，其值依据Li1＋xV3O8中x值的不同在10－8～10－10 cm2•s－1的变化范围内.获得的锂离子的扩散活化能为：Ea=25～42 kJ•mol－1(x=0.18～2.5).认为锂离子扩散的最大活化能是由锂离子在Li4V3O8相中的扩散决定的.     

原位氧化还原沉淀水热合成法制备LixMn2O4尖晶石

Li xMn2O4尖晶石是新一代的锂离子二次电池正极材料 [1], 其合成方法对材料的电化学性质影响很大[2].常规合成大多采用高温固相反应法, 此法具有反应温度高, 反应时间长, 容易产生缺陷和产物不纯净等缺点, 导致所合成的锂离子二次电池正极材料的性能较差. 目前用水热合成法制备电池正极材料Li xMn2O4尖晶石尚未见文献报道. 本文在常规水热合成法的基础上采用原位氧化还原沉淀水热合成法 [3]制备前驱物, 该法合成条件更温和, 而且使材料的综合性能得到了改善和提高.      

有序/无序岩盐结构的Li1+xM1-xO2锂离子电池正极材料

锂过量层状有序/无序锂离子电池正极材料因具有出色的电化学性能而被人们广泛关注,并成为研究热点之一.所有该类型材料可以被表述为Li1+xM1-xO2(M是一种或一种以上的过渡金属元素,x≥0).但M通常是多个金属元素比如M=Ni1-x-yCoxMny,一些金属元素在材料中也可以具有多种价态形式例如Ni和Mn,而且可有不同...     

新型聚阴离子型正极材料的合成、结构表征及电化学性能

寻求廉价、安全、环境友好并具有高比能量的可充锂电池正极材料成为目前锂离子电池材料研究的热点之一.聚阴离子型正极材料(如:橄榄石型LiFePO4材料)作为新一代锂离子电池正极材料引起了人们的广泛关注[1-3],给锂离子电池正极材料带来了安全、廉价、环境友好的q希望,为动力及储能电池的发展提供一个很好的材料体系选择.硅酸盐材料(Li2MSiO4,M为金属元素)理论上可以允许可逆的嵌脱两个锂,因而具有较高的理论容量,例如Li2MnSiO4理论比容量可达到333mAhg-1,Li2CoSiO4为325 mAhg-1.