葡萄糖添加量对正极材料LiFePO4电化学性能影响

采用高温固相合成工艺,以葡萄糖为碳源对锂离子电池正极材料LiFePO4进行改性研究。通过X射线衍射(XRD)分析,扫描电子显微镜(SEM)及粉末比电阻对样品的晶体结构,微观形貌及电子电导率进行表征。结果表明加入葡萄糖未改变LiFePO4的晶体结构,葡萄糖的加入改善了材料的颗粒形貌,提高了材料的电子电导率。恒电流充放电结果表明:当碳包覆量为10%时LiFePO4的电化学性能最佳,0.1 C倍率下试样的首次放电比容量为155.57 mAh/g,倍率性较好。     

正极材料LiFePO4的应用研究

随着锂离子电池在电动汽车、电动自行车等领域的应用,LiFePO4正极材料以其高安全性、长寿命的优点备受关注。从性能参数上分析对比了LiFePO4正极材料的特性,从应用角度讨论了LiFePO4材料在电池生产制造过程中存在的问题,并针对LiFePO4材料技术及电池制作工艺技术提出了改善建议。     

锂离子电池正极材料LiFePO4改性的研究进展

橄榄石型LiFePO4具有优异的热稳定性能、循环性能、环境优良等特点,是最具潜力的锂离子电池正极材料之一。但是,其低电子电导率(10-9S/cm)和较差的离子扩散速率(10-11S/cm)严重影响了低温性能和高倍率充放电性能。此外,较低的理论密度(3.6 g/cm3)也严重影响了其能量密度的提高。从LiFePO4正极材料的倍率性能、低温性能及能量密度角度出发,重点讨论了形貌控制、包覆导电性材料、金属离子掺杂等改性方式对LiFePO4电化学性能和能量密度的影响。揭示了目前LiFePO4正极材料的研究现状和亟待解决的问题,并对今后的发展方向进行了评述。     

LiFePO4/C正极材料的制备及性能研究

采用高温固相法合成LiFePO4/C正极材料,并对其物理特性和电化学性能进行了分析。研究结果表明,该材料具有较高的振实密度、均匀的粒度分布、较小的比表面积,且具有单一的橄榄石结构,没有其它杂相。实验电池测试表明,材料具有较高的放电比容量及平稳的放电平台,0.2C充放电时,放电比容量达到152.5mAh/g。为了进一步评估该材料的循环性能,制造了以该材料为正极活性物质的2.2Ah标准软包装锂离子电池。电池经3000次充放电循环,其放电容量仍有1 919mAh,放电容量保持率为84.5%,结果表明材料的循环稳定性能优良。     

二次煅烧制备LiFePO4/C正极材料及其性能研究

通过高温固相还原FePO4.2 H2O的方法制备橄榄石结构的LiFePO4正极材料,分别采用蔗糖和Fe粉为还原剂,在二次煅烧的工艺下考察不同温度及煅烧时间等因素对材料电化学性能的影响,得出最佳工艺组合。结果表明Fe粉为还原剂性能优越,在700℃煅烧8 h得到的样品最佳,X射线衍射光谱法(XRD)和扫描探针显微镜(SEM)的测试也显示在该工艺下合成样品具有较好的晶体结构。同时两种方法合成的样品在0.05 C时的最大放电比容量分别达到152 mAh/g和156 mAh/g,且具有良好的循环稳定性。     

锂离子电池正极材料LiFePO4的研究进展

LiFePO4以其显著的优点成为锂离子电池正极材料有力的竞争者。介绍LiFePO4正极材料的结构和反应机理,综述制备LiFePO4的各种方法以及针对LiFePO4材料所进行的改进研究,并对其发展前景进行了展望。     

纳米LiFePO4材料的制备及性能研究

以FeCl2.4 H2O、(NH4)2HPO4及LiOH·3 H2O和柠檬酸为原料,采用水热模板法制备花形结构的LiFePO4纳米棒。此方法合成的LiFePO4形貌可控,粒径均匀,分散性好,电压平台稳定,具有高于160 mAh/g的比容量。还研究了柠檬酸浓度以及前驱体的煅烧温度对LiFePO4的形貌以及电化学性能的影响。实验表明在柠檬酸浓度为0.1 mol/L、煅烧温度650℃下,样品为分布均匀的纳米"花形棒状"结构,尺寸均匀、晶形稳定,电压平台为3.45 V,且电压平台宽,首次充放电比容量高达162.5 mAh/g,0.5 C充放电50次容量保持率将近100%。     

PEG用量对LiFePO4/C复合正极材料低温性能的影响

以PEG为纳米结构调控剂和碳源,Fe(NO3)3·9 H2O为铁源,LiH2PO4为锂源,采用液相法制备了LiFePO4/C复合物,并通过恒电流充放电、交流阻抗和扫描电子显微镜法(SEM)测试方法,对复合物的低温电化学性能做了研究。研究表明:随PEG用量的增加,产物粒径依次减小,而锂离子的扩散速率随之增大,LiFePO4/C复合材料的低温性能进而得以显著改善与提高;当n(PEG)∶n(LFP)=2.00∶1.00时,-20℃下0.1 C首次放电比容量为111.7 mAh/g,循环20次后容量衰减为1.8%。     

FePO4颗粒尺寸对LiFePO4/C复合材料性能的影响

以FePO4为铁源、Li2CO3为锂源、聚丙烯为还原剂和碳源,采用一步固相法合成了LiFePO4/C复合材料.研究了铁源FePO4 的颗粒尺寸对复合材料电化学性能的影响.采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)对合成产物的晶体结构、表面形貌进行了表征和研究,通过充放电测试和电化学阻抗谱(EIS)对材料的电化学性能进行测试和分析.结果表明:FePO4颗粒的大小影响着合成产物颗粒的大小,从而影响了LiFePO4/C的充放电性能.     

微波合成法制备LiFePO4及其电化学性能

分别以草酸锂、草酸亚铁、磷酸二氢铵为锂源、铁源和磷源,苯蒽二元共聚物为还原剂合成前驱体,采用微波合成的方法制备了锂离子电池正极材料LiFePO4。采用扫描电镜(SEM)对产物进行物相表征,并采用恒流充放电的方法考察了样品作为锂离子电池正极材料的电化学性能。结果表明,650℃下制备的样品为纯橄榄石结构的LiFePO4,颗粒粒度为1～2μm;在2.5～4.2V电压范围内以0.2C倍率充放电时,首次放电比容量达到158.3mAh/g,经过20次充放电循环容量仍保持为157.9mAh/g,具有较好的倍率放电性能和容量保持能力。     

微波合成法制备LiFePO4及其电化学性能

分别以草酸锂、草酸亚铁、磷酸二氢铵为锂源、铁源和磷源,苯蒽二元共聚物为还原剂合成前驱体,采用微波合成的方法制备了锂离子电池正极材料LiFePO4。采用扫描电镜(SEM)对产物进行物相表征,并采用恒流充放电的方法考察了样品作为锂离子电池正极材料的电化学性能。结果表明,650℃下制备的样品为纯橄榄石结构的LiFePO4,颗粒粒度为1～2μm;在2.5～4.2 V电压范围内以0.2 C充放电时,首次放电比容量达到158.3 mAh/g,经过20次充放电循环容量仍保持为157.9 mAh/g,具有较好的倍率放电性能和容量保持能力。     

LiFePO4纳米棒的合成与电化学性能

采用水热-固相二步法合成了纳米棒状磷酸铁锂(LiFePO4)正极材料,并对晶体结构、形貌和性能进行了XRD、SEM、透射电子显微镜(TEM)和恒流充放电分析。利用水热法可合成纳米棒状磷酸亚铁[Fe3(PO4)2.H2O]前驱体,固相法可得到纯相LiFePO4纳米棒。在2.5~4.2 V充放电,产物的1.0C、5.0C放电比容量分别为125 mAh/g和104mAh/g,具有良好的高倍率性能。     

LiFePO4掺镍的改性研究

采用固相反应法制备了锂离子电池正极材料LiFe1-xNixPO4(x=0、0.05、0.10、0.20、0.30、0.40和0.50).Ni替代部分Fe,改变了LiFePO4的晶胞参数,获得了完全连续固溶的LiFe1-xNixPO4,掺杂后,样品的粒径变小.在低放电倍率(0.1 C)时,LiFeo.90Ni0.10PO4的首次放电容量最大,为140 mAh/g,较LiFePO4增加了12%;放电倍率为0.5 C时,其容量为114 mAh/g,较LiFePO4增加了32%.少量Ni掺杂可提高LiFePO4的放电容量,改善高倍率充放电性能.     

喷雾干燥法合成球形LiFePO4/C材料研究

以FePO4.2 H2O、Li2CO3为原料,以葡萄糖为碳源和还原剂,采用喷雾干燥法合成球形LiFePO4/C材料,研究了浆料固含量和进料速率对颗粒大小的影响。X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)分析表明:喷雾干燥法合成的LiFePO4/C具有完整的橄榄石型结构,颗粒呈规整的类球状。在室温下测试了LiFePO4/C材料的充放电性能。结果表明,材料具有良好的电化学性能。750℃所得LiFePO4/C材料在0.2 C、0.5 C、1 C和3 C电流密度下的首次放电比容量分别为144.1、139.2、135.5 mAh/g和125.1mAh/g;材料循环性能良好,经10次循环后,材料的放电比容量都保持在99%以上。     

干法制备LiFePO4厚电极的电化学性能

为实现更高的能量密度,探究利用干法工艺制备厚电极的电化学性能。通过构建点-线-面三维导电网络,采用干法电极制备工艺,制备138μm、217μm和303μm厚(面密度分别为26.7 mg/cm²、35.0 mg/cm²和47.9 mg/cm²)的磷酸铁锂(LiFePO₄)厚电极。以0.10 C在2.50～4.25 V充放电,电极的可逆比容量分别为157.5 mAh/g、158.7 mAh/g和153.2 mAh/g,接近30μm厚(面密度为1.0 mg/cm²)对比电池的158.1 mAh/g。在不同电流下进行50次循环,仅0.50 C和1.00 C倍率下循环的容量受厚度影响。以0.50 C循环时,循环曲线出现“跳水”现象,且发生时间随着厚度的增加而提前,主要是因为厚电极在较大电流下充电时,在负极表面沉积大量高比表面金属锂,导致电池内的电解液干涸。     

LiFePO4正极材料的熔盐-碳热还原法合成

采用熔盐-碳热还原法制备了LiFePO4正极材料。采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、交流阻抗(EIS)和充放电测试对粉末样品进行了表征。结果表明,合成材料具有完整的橄榄石结构,颗粒粒径约1μm且粒度分布均匀,材料0.2 C首次放电比容量为156.4 mAh/g,1 C首次放电比容量为141.2 mAh/g,循环50次后1 C比容量增至141.7mAh/g,表现出优异的电化学性能。     

溶剂组成对LiFePO4电化学嵌脱锂性能的影响

应用循环伏安和恒电流充放电等方法研究了橄榄石型LiFePO4正极材料在不同混合溶剂的电解液中的电化学嵌脱锂性质,探讨了影响LiFePO4正极材料性能的溶剂因素。研究表明:溶剂组成对电极的比容量、倍率充放电性质和电化学循环性质都有影响。     

LiFePO4/C复合材料中的碳源研究

分别以蔗糖、酚醛树脂、聚丙烯作为碳源,采用高温固相法制备了橄榄石型锂离子电池正极LiFePO4/C复合材料,并考察不同碳源对合成的LiFePO4/C复合材料电化学性能的影响。采用XRD、SEM、拉曼光谱分析、恒电流充放电测试和交流阻抗分析等方法对材料的结构、表面形貌及电化学性能进行了研究。结果表明,以聚丙烯为碳源合成的LiFePO4/C材料具有最佳的电化学性能。0.1C的放电比容量为154.9mAh/g,在2C下的放电比容量达131.3mAh/g,循环30次后容量为130.1mAh/g。     

LiFePO4正极材料及其改性研究进展

LiFePO4是最近几年来被广泛关注的锂离子电池正极材料,经过十余年的研究,LiFePO4的合成、改性、应用均取得了实质性进展,该材料已进入实用化阶段。LiFePO4具有比容量高(170 mAh/g),环境相容性好,原料丰富,循环性能好,充放电平台稳定等优点,因此该材料非常适合于对安全性、循环寿命、使用成本等敏感的大型电池应用领域,比如混合动力汽车(HEV)和纯电动汽车(EV)领域。概括了LiFePO4的晶体结构,充放电机理和主要的改性手段,介绍了这种新型锂离子正极材料的研究进展。     

石墨烯改性LiFePO_4正极材料的研究进展

以石墨烯改性LiFePO4正极材料为主线,从磷酸铁锂/石墨烯复合材料的结构与电化学机制、影响电化学性能的因素和制备方法三个方面综述了石墨烯改性LiFePO4的发展现状和最新研究进展,并对当下存在的问题进行了分析和探讨。利用石墨烯改性LiFePO4可以极大地提高LiFePO4电导率,相比其它传统碳材料,石墨烯由于其独特的结构和优良的电化学性能,将是锂离子电池正极改性材料中最具发展前景的碳活性材料,为LiFePO4在锂动力电池中的应用起到了积极的促进作用。