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。     

LiFePO4纳米晶的尺寸、形貌调控及锂电池性能研究

由于材料的电化学性能与其尺寸、形貌和结构密切相关,本文围绕乙二醇体系制备LiFePO_4纳米晶展开了材料的尺寸和形貌调控合成探索,并对材料进行了锂电池性能表征。改变体系的反应物浓度,LiFePO_4纳米晶的尺寸明显发生变化,当体系中FeSO_4的浓度为0.15mol/L时,得到的LiFePO_4纳米晶尺寸最小,其锂离子电池的容量稍高于其他尺寸的LiFePO_4纳米晶。葡萄糖的添加量对LiFePO_4纳米晶的形貌会产生影响,但对锂离子电池性能影响不大。     

pH对溶胶-凝胶法制备的锂离子电池正极材料磷酸铁锂的形貌及电化学性能的影响

采用溶胶-凝胶法制备了锂离子电池正极材料LiFePO_4;探讨了pH对磷酸铁锂的形貌及电化学性能的影响.结果表明,随着pH的升高,LiFePO_4的粒径减小,粒径分布变窄,电化学性能提高.在不同pH下制备的LiFePO_4材料以0.2C的倍率放电,首次放电比容量分别为126.8mAh/g、132.4mAh/g、145.6mAh/g.     

LiFePO_4电化学反应机理、制备及改性研究新进展

作为用于可持续能源的有效能量存储装置,锂离子电池因具有优异的电化学性能而得到广泛研究,是非常有发展潜力的储能电池体系,其技术发展及应用的关键在于电极材料的研发。LiFePO_4作为锂离子电池正极材料之一,具有循环寿命长、能量密度大、充放电平稳、热稳定性良好、安全性好、重量轻和低毒性等优点,备受国内外专家的专注。然而,LiFePO_4正极材料的研究还存在一些技术瓶颈,由于其存在电导率相对较低、锂离子扩散系数小以及振实密度不高等问题,导致循环性能、低温特性和高倍率充放电性能等并不理想,因而制约着它的应用和发展。近几年研究工作者通过改进制备工艺以及进行相关改性研究,旨在逐步解决上述问题。本文简要综述了LiFePO_4正极材料的最新研究成果,就其结构特征、电化学反应机理、制备方法和改性进行了系统介绍。探讨了目前LiFePO_4正极材料面临的主要问题及可能的解决策略,并对其未来的研究方向和应用前景进行了展望。     

锂离子蓄电池正极材料LiFePO4研究进展

锂离子电池正极材料正在向着高比能量、长寿命、低成本、环境友好的方向发展，而具有橄榄石结构的LiFePO4正极材料以其结构稳定、成本低、无污染等优点成为21世纪最理想的绿色电源，但自身也存在缺点。综述了锂离子电池正极材料LiFePO4的研究进展。系统地阐述了LiFePO4的晶体结构特征及性能、多种合成方法以及掺杂多种导电材料和控制晶体生长制备纳米粉体对材料性能的影响。对该材料的应用前景进行了展望，并提出了下一步可能的研究趋势。     

离子交换法制备LiFePO4的研究

磷酸亚铁锂(LiFePO_4)材料具有原料丰富、成本低、比容量相对较高、对环境友好、无毒无害、热稳定性好等突出的优点,是一种颇具潜力的下一代锂离子电池正极替代材料,尤其适合作为电动车用高功率电池正极材料,日益成为各国科研工作者和企业的研发热点,在我国众多企业的LiFePO_4项目已经启动。目前磷酸亚铁锂材料的制备方法主要有固相法、液相法、微波法和固腋相法。不同     

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。     

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。     

锂离子电池纳米正极材料

综述了锂离子电池纳米正极材料的研究进展,阐述了这种材料用于锂离子电池的优势和存在的问题,把纳米正极材料分为过渡金属嵌锂化合物、金属氧化物和金属硫化物和其它纳米正极材料。归纳了不同纳米正极材料的主要制备方法,探讨了材料的制备方法与其结构、形貌和电化学性能之间的关系,展望了纳米正极材料用于锂离子电池的未来前景。     

LiFePO4的软化学合成及锂快离子导体修饰

采用溶剂热法制备正极材料LiFePO_4,采用溶胶凝胶法制备Li_(0.5)La_(0.5)TiO_3(LLTO)粉体,并通过酒精悬浮法对LiFePO_4进行修饰,修饰量为LiFePO_4质量的1%~4%,获得了薄壁蜂窝状自组装结构的LiFePO_4上修饰有球状LLTO纳米颗粒的复合正极材料。通过进行充放电测试、交流阻抗测试及循环伏安测试,研究了不同修饰量对电池的充放电比容量、循环性能及可逆性的影响,发现当LLTO含量为3%(w/w)时,以2C和5C倍率放电相对于没有修饰LLTO的LiFePO_4的比容量分别提高29.7%和31.6%,30次循环之后,容量损失率较未改性前减小4.13%,循环伏安曲线上氧化还原峰之间的电位差仅为0.117 V,以3%的LLTO修饰改性的LiFePO_4显著提高了电池的倍率性能、循环性能和低温性能。     

锂离子电池正极材料LiMPO4的研究进展

述了近年来有关LiMPO₄(M=Fe、Mn、Co、V)系列材料的合成与性能研究的进展，重点讨论了LiFePO₄材料改性的最新研究成果，分析了该类材料今后可能的发展趋势。     

磷酸铁锂电池低温性能的改性方法简述

LiFePO₄电极材料具有比容量高、工作电压稳定、成本低及环境友好等优点,被视为理想的锂离子电池正极材料,是目前电动汽车主要正极材料之一。 然而在低温下LiFePO₄电池性能显著降低,限制了其在冬季和高寒地区中的使用。 研究人员分析了低温下磷酸铁锂电池性能快速下降的原因,并提出解决办法。 本文概述了提高磷酸铁锂电池低温性能的4个方法:1)脉冲电流;2)电解液添加剂;3)表面包覆;4)体相掺杂。     

高性能锂离子电池正极黏合剂研究进展

正极黏合剂是维持锂离子电池正极结构稳定性的关键材料,对于锂离子电池的能量密度及安全性具有重要作用.本文综述了锂离子电池正极黏合剂材料的研究及应用进展,重点介绍了锂离子电池正极黏合剂对于正极材料及锂离子电池电化学性能的影响,详细总结了以聚偏氟乙烯(PVDF)、聚酰亚胺(PI)、功能性聚合物黏合剂为代表的油溶性黏合剂和以聚丙烯酸(PAA)、羧甲基纤维素(CMC)为代表的水溶性黏合剂的特点:PVDF具备良好的化学稳定性,黏合效果较好,但耐高温性能差且在电解液中易溶胀;PI的耐高温性能优异,机械性能较好,但成本相对较高;功能性聚合物黏合剂具备良好的导电性,可有效抑制Li-S锂电池中多硫化物的穿梭效应,但制备工艺复杂;PAA的柔性较好,抗高压能力较强,但是力学性能较差;CMC具有良好的分散性,机械强度较大,因脆性较大需与丁苯橡胶(SBR)配合使用.结合已有的研究报道,探讨了高性能锂离子电池先进正极黏合剂材料的未来发展方向及前景.     

Impacts of fluorine on the electrochemical properties of Li[Ni0.5Mn0.5]O2 and Li[Li0.2Ni0.15Co0.1Mn0.55]O2

The impact of the fluorine substitution on the electrochemical properties of layered lithium nickel manganese positive electrode materials for lithium ion batteries is summarized. The addition of a controlled amount of fluorine to the oxygen lattice can effectively improve the capacity retention as well as reduce the impedance of the positive electrode materials. The fluorination of the nickel and manganese based layered oxide cathode material has also led to significant improvement in cycle life and power capability of the battery.     

Visualizing Lithium‐Ion Migration Pathways in Battery Materials

The understanding of lithium‐ion migration through the bulk crystal structure is crucial in the search for novel battery materials with improved properties for lithium‐ion conduction. In this paper, procrystal calculations are introduced as a fast, intuitive way of mapping possible migration pathways, and the method is applied to a broad range of lithium‐containing materials, including the well‐known battery cathode materials LiCoO₂, LiMn₂O₄, and LiFePO₄. The outcome is compared with both experimental and theoretical studies, as well as the bond valence site energy approach, and the results show that the method is not only a strong, qualitative visualization tool, but also provides a quantitative measure of electron‐density thresholds for migration, which are correlated with theoretically obtained activation energies. In the future, the method may be used to guide experimental and theoretical research towards materials with potentially high ionic conductivity, reducing the time spent investigating nonpromising materials with advanced theoretical methods.     

Structure Design and Performance of LiNixCoyMn1‐x‐yO2 Cathode Materials for Lithium‐ion Batteries: A Review

Lithium‐ion batteries are now considered to be the technology of choice for future hybrid electric and full electric vehicles to address global warming. One of the challenges for improving the performance of lithium ion batteries to meet increasingly demanding requirements for energy storage is the development of suitable cathode materials. The recent advancement of lithium nickel cobalt manganese oxides are investigated as advanced positive cathode materials for lithium‐ion batteries. This review aims at providing the reader with an understanding of the critical scientific challenges facing the development of LiNi_xCo_yMn_1‐x‐yO₂ materials, the latest developments in crystal structure, synthesis methods, and structure designs to unravel the mechanisms of charge and mass transport processes associated with battery performance, and the outlook for future‐generation batteries that exploit gradient structures materials for significantly improved performance to meet the ever‐increasing demands of emerging technologies.     

电化学储能研究22年回顾

本文回顾了22年来作者的电化学储能研究活动,共分三个部分. 第一部分叙述高比能量、高比功率储能器件研究,包括锂硫电池研究（硫复合正极材料、锂硫电池制作、锂硼合金作为锂硫电池负极、硫-锂离子电池新体系）、超级电容器研究（超级活性炭、以酚醛树脂为原料制备电容炭、碳纳米管阵列中寄生准电容储能材料、氧化镍干凝胶准电容储能材料、归纳出电容炭材料的性能要求、电容器研制、确定“第四类”超级电容器）、锂离子电池研究（锂离子电池与可再生燃料电池的对决、双变价元素正极材料、磷酸钴锂正极材料、高功率锂离子电池的制作）. 第二部分叙述规模储能电池研究,包括液流电池新体系研究（蓄电与电化学合成的双功能液流电池、全金属化合物单液流电池、有机化合物正极的单液流电池）、致力于振兴铅酸电池（推广铅蓄电池新技术、铅炭电池的研究、铅酸电池新型板栅的研究）,储能电池（站）的经济效益计算方法. 第三部分叙述电动汽车发展路线研究,包括氢能燃料电池电动汽车、纯电动汽车与混合动力汽车、对我国电动汽车发展路线的建议、力争电动汽车补贴的合理化、坚守电动汽车“节能减排”宗旨、提出“发电直驱电动车”. 最后的结束语谈了三点感悟.