碳纳米管及导电炭黑Super-P对LiFePO_4电化学性能的影响

分别用碳纳米管(CNT)及导电炭黑Super-P(SP)作为磷酸铁锂(LiFePO_4)正极材料极片制备过程中的导电剂,对导电性能、电化学性能等进行分析。添加CNT的材料,电阻率低于添加SP的材料,且电化学性能改善明显,其中0.2 C、0.5 C和1.0 C放电(3.8~2.0 V)比容量较添加SP的材料提高约7 mAh/g。这主要是由于CNT为管束状结构,容易在LiFePO_4表面形成导电网络,提高充放电过程中的Li+嵌脱能力,且表面缺陷较SP多,增加了储锂位。     

几种LiFePO_4正极材料的表征及电化学性能研究

利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、循环伏安(CV)、电化学阻抗谱(EIS)和恒流充放电等测试方法研究了三种磷酸铁锂样品(三个厂家提供)的结晶度、形貌、粒径和电化学性能的关系。结果表明,磷酸铁锂的结晶度、形貌和粒径大小对其放电容量、循环寿命、倍率特性有较大影响。样品1的结晶性好,由纳米级的一次粒子团聚而成的二次粒子的大小适宜,因此用样品1制备的18650型电池具有放电容量高、循环稳定性好、8 C放电时的容量保持率高的性能特点。     

LiFePO_4在水溶液电解液中电化学储锂性能研究

通过测试LiFePO4在1.0mol/L的锂离子水溶液电解液中不同扫描速率下CV曲线,研究了LiFePO4在水溶液电解液中的电化学储锂性能。结果表明:Li+嵌入和脱出LiFePO4的扩散系数分别为9.97×10-15和1.22×10-14cm2/s,在水溶液中LiFePO4可以实现完全的嵌/脱锂,且具有非常好的嵌/脱锂可逆性和稳定性。证实了LiFePO4作为水溶液可充放电锂离子电池电极材料的可能性。     

炭黑-碳纳米管对LiFePO_4电极电子导电性的影响

将零维纳米球状导电炭黑(SuperP)与一维多壁碳纳米管(MWCNTs)按照一定的质量比球磨混合制得复合导电添加剂加入LiFePO_4电极中,通过恒流充放电、电化学阻抗(EIS)等测试方法对电极电子导电性能进行表征,并与使用SuperP或MWCNTs单一导电添加剂进行对比,结果表明,当Super P:MWCNTs质量比为3:2时LiFePO_4电极的导电性最好,此时电池的极化最小、异相电荷转移阻抗最小。     

磷酸铁锂掺碳纳米管的电化学性能研究

用球磨法制备多壁碳纳米管掺杂LiFePO4的锂离子电池正极材料。X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)测试表明,掺杂不会改LiFePO4橄榄石型晶体结构,碳纳米管连接于LiFePO4颗粒之间,起电桥作用,有利于提高LiFePO4电化学性能。研究不同管径碳纳米管掺杂对电极电化学性能的影响,结果表明管径越大电极材料的电化学性能越好。     

掺杂离子半径对LiFePO_4电化学性能的影响

采用固相反应合成了锂离子电池正极材料LiFe0.99Re0.01PO4(Re=La3+、Er3+、Gd3+、Nd3+)。利用X射线衍射、电化学阻抗谱、恒电流充放等方法对试样的微观结构和电化学性能进行测试。结果表明:掺杂没有改变LiFePO4的晶体结构;离子半径越小,晶格畸变越小,结构越稳定,大电流放电性能较好;Er3+掺杂的试样具有最佳的充放电性能,掺杂试样的电子电导率均提高4￣5个数量级。     

LiFePO4正极材料的合成与电化学性能研究

采用固相反应合成了LiFePO4正极材料,研究了抑制Fe2 氧化以及产物粒径长大对产物充放电性能的影响。制备样品分别用XRD、FT-IR、SEM进行表征。在添加20%乙炔黑、纯氮气氛下、600℃烧结24h可制得单一物相的LiFePO4粉末。在2.5～4.3V(vs.Li)范围内,测量了不同扫描速度(0.06、0.1、0.2mV/s)对循环伏安的影响。结果表明制备材料有良好的Li 脱嵌性能、LiFePO4中的Fe2 /Fe3 氧化还原反应是一个准可逆体系。在2.7～4.0V(vs.Li)范围内,以15mA/g电流密度放电,首次放电比容量可达到147mAh/g,且电压平台好,放电反应表现出典型的两相行为。     

直流刻蚀铝集流体对LiFePO_4正极性能的影响

利用扫描电子显微镜、恒流充放电、循环伏安及交流阻抗等方法研究了直流刻蚀铝集流体及对锂离子电池LiFePO_4正极性能的影响。经直流刻蚀后的铝集流体表面形成均匀的蜂窝状结构,使活性材料与之相互"啮合",LiFePO_4正极0.2 C和2 C首次放电比容量分别由133和87 mAh/g升高到139和120 mAh/g,循环稳定性、电化学阻抗等性能得到了改善。     

铝箔涂碳对LiFePO_4/C电池性能的影响

研究涂碳铝箔作为集流体对磷酸铁锂(LiFePO_4)/C正极材料及电池性能的影响。铝箔涂碳可抑制电极材料的极化,提高材料与集流体的粘附效果,降低两者间的电荷转移电阻,提高Li+的扩散速率。以涂碳铝箔为集流体的半电池,在10 C倍率下的中值电压仍在3.10 V以上,活性材料与集流体之间的电荷转移电阻比光铝箔低65%以上,Li+扩散速率是光铝箔的3倍以上。涂碳铝箔作为集流体,可降低组装的全电池的内阻,与光铝箔相比,内阻降幅在25%以上,功率密度涨幅大于35%;在4 C倍率下全电池的中值电压仍在3.00 V以上,在3.65~2.00 V放电,4.00 C/0.33 C容量比在99%以上。     

Fe_2P杂质对LiFePO_4性能影响的研究进展

综述了在合成Li Fe PO4的过程中,Fe2P杂质的形成对Li Fe PO4相关性能的影响。对Li Fe PO4的煅烧气氛与Fe2P的形成机理之间的关联性进行了总结和探讨,并对含有Fe2P杂质的Li Fe PO4材料的相关性能进行了研究。     

锌掺杂对LiFePO4/C电化学性能的影响

用共沉淀法合成了碳包覆磷酸铁锂(LiFePO4/C)和Zn掺杂的LiFePO4/C复合正极材料.样品LiFe0.67Zn0.33 PO4具有橄榄石结构,粒径为0.04 ～ 47.90 μm.Zn的掺杂细化了晶粒尺寸,提高了导电率和Li+的扩散速率.样品在2.0～4.2V以0.2C、0.5C和1.0 C循环50次,容量保持率分别为95.2％、82.9％和79.9％.     

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。     

碳纳米管对复合型锂离子动力电池性能的影响

采用LiFePO_4、LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2和LiMn_(0.8)Fe_(0.2)PO_4作为复合正极材料,考察了添加碳纳米管作导电剂对电池性能的影响。研究结果表明:以LiFePO_4、LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2和LiMn_(0.8)Fe_(0.2)PO_4作为复合正极材料所制作的电池具有较好的安全性能,在正极片中添加碳纳米管作导电剂后可以提高电池的放电比容量,改善电池的低温性能和倍率充放电性能。添加碳纳米管作导电剂后的电池具有极佳的循环稳定性,3 C循环500周容量保持率为95.34%,循环1 000周容量保持率为90.09%。     

Mg掺杂对LiFePO4材料电化学性能的影响

采用固相反应法合成了锂离子蓄电池正极材料LiFePO_4。为了改进LiFePO_4的高倍率充放电性能,我们采用Mg对其进行了体掺杂。通过示差扫描量热分析(DSC)、X射线衍射(XRD)分析以及电化学测试等手段,研究了Mg掺杂对材料的结构和电化学性能的影响。研究结果表明,Mg的加入不仅会提高材料的比容量,而且还降低了材料在充放电过程中的极化电位。但在Mg替代Fe的同时,材料的晶胞体积减小,可能会造成离子导电的降低。研究发现,当Mg的掺杂量为10%(摩尔百分数)时,材料表现出较优的电化学性能,比容量可以提高到129mAh/g。当Mg掺杂量达到20%时,比容量下降到108mAh/g,且高倍率性能较差。     

Sr~(2+)掺杂对LiFePO_4电化学性能的影响

采用XRD、ICP、SEM和电化学方法,研究了Sr2+掺杂对正极材料LiFePO4的结构、形貌和电化学性能的影响.掺杂适量的Sr2+不会改变LiFePO4的橄榄石结构,可提高电导率,抑制在充放电时的极化.在室温下,LiSr0.012Fe0.988PO4/C以0.2 C循环的初始比容量为142 mAh/g,循环50次,比容量未衰减;以3.0 C循环时,LiSr0.012Fe0.988PO4/C仍有较高的比容量和较好的循环性能;在60 ℃下以0.5 C循环,LiSr0.012Fe0.988PO4/C第60次循环的比容量为147 mAh/g.     

电极膜和电流密度对LiFePO4电化学性能的影响

通过X射线衍射光谱法(XRD)及正交实验方法考察电极膜中活性物质的颗粒大小、粘结剂含量、导电剂含量和充放电电流密度对LiFePO4电化学性能的影响.分析结果表明,采用正交实验方法获得LiFePO4电极膜的最佳组成为:粘结剂质量相对百分含量为5%,导电剂质量相对百分含量为20%,活性物质颗粒度小于0.038 mm.     

LiFePO_4/C正极材料的制备及电化学性能

以甘氨酸为络合剂,蔗糖为碳源,采用溶胶-凝胶法制备了LiFePO4、LiFePO4/C正极材料。利用TG、XRD、SEM测试技术对材料的热稳定性、物相结构、形貌进行表征。结果表明:LiFePO4和LiFePO4/C都具有单一的橄榄石型晶体结构,与纯相LiFePO4相比,LiFePO4/C具有更小的颗粒粒径和更好的电化学性能,以0.1 C、0.5 C倍率放电,首次放电比容量分别为157.5、140.7 mAh/g,循环20次后容量保持为152.4、130.2 mAh/g。     

圆柱LiFePO_4电池低温性能的研究

圆柱磷酸铁锂32650-4Ah电池有着优异的循环性能和倍率性能,但低温-40℃放电容量只有常温的40%;采用小粒径磷酸铁锂,复合石墨负极和低温电解液制作锂离子圆柱动力电池,低温性能有较大的改善,电池在-40℃下0.5 C放电容量能够达到常温0.5 C放电容量的75%以上,但循环性能却大大降低,1 C常温循环1 000次后,容量保持率约为80%。     

稀土离子掺杂合成LiFePO_4/C材料低温性能研究

以Gd2O3作为掺杂化合物,分别采用Fe2O3和Fe C2O4·2 H2O作为铁源固相法合成LiFePO_4/C材料。采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能量散射光谱(EDS)、LAND电池测试系统及电化学工作站等对材料的晶体结构、形貌和电化学性能进行测试,重点分析了材料的低温特性。结果表明:以Fe C2O4·2 H2O为铁源合成的LiFePO_4/C展示出较好的电化学性能,尤其是低温性能。25℃下,0.1 C、5 C首次放电比容量分别为146.1、108.8 m Ah/g,-20℃时相同倍率下放电比容量为99.8、73.9 m Ah/g,分别为25℃时放电比容量的68.3%和67.9%,具有较好的低温性能。