真空合成锂离子电池LiFePO4/C正极材料及其电化学性能研究

以氢氧化锂为锂源,在真空条件下合成了锂离子电池正极材料LiFePO4.采用X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）对样品进行表征,并对其进行电化学交流阻抗（EIS）、循环伏安（CV）和恒流充放电等电化学性能测试,并与以碳酸锂为锂源制得的材料进行比较.结果表明：两种锂源在真空条件下合成的LiFePO4均具有单一的橄榄石相,而以氢氧化锂为锂源所得的材料粒度更小且分布更均匀,比容量更高.此外,以氢氧化锂为锂源时,通过在原料预烧后的前驱体中引入碳源得到的LiFePO4/C复合正极材料在0.2 C和1.0 C时的首次放电容量分别为138.4 mAh/g和126.8mAh/g,循环30次后仍能分别释放出135.6 mAh/g和123.9 mAh/g的可逆容量.     

不同碳源LiFePO_4/C复合材料的表征与性能分析

以FePO4.2H2O,LiOH.H2O为原料,分别以蔗糖、PVA、柠檬酸及三者按一定比例混合做为包覆碳的碳源,经碳热还原法合成得到LiFePO4/C复合正极材料。采用TG/DTA、XRD、SEM对前驱体及产物进行表征。以放电比容量为考察样品电化学性能的指标。实验发现,以蔗糖、柠檬酸、PVA按一定比例混合为碳源制得的LiFePO4/C复合材料电化学性能最好,在0.5,1,2,和5 C下首次充放电分别达到144.5,138.5,130.3和110.7 mAh/g,样品在5 C下经50次循环,基本无衰减。     

镁离子掺杂对LiFePO4/C复合正极材料性能的影响

为了提高正极材料LiFePO4的电化学性能,采用两步固相法合成LiFe1-xMgxPO4/C(x=0、0.01、0.02、0.03、0.04)复合正极材料,并对所得样品进行XRD、SEM、以及充放电循环性能测试.测试结果表明:掺杂少量的Mg2+并没有影响材料的结构,所得样品都为单一的橄榄石型;充放电结果表明掺杂Mg2+为0.02的样品即LiFe0.98Mg<,002>PO4/C电化学性能最佳,在0.2C倍率下首次放电比容量为149.32 mAh/g,经过50个循环,仍然有138.37 mAh/g,衰减仅率为7.33%.     

不同锂源和碳源对RAPET法合成LiFePO_4/C的影响

以自制的磷酸铁作为铁源和磷源,用高温自生压力法（即RAPET法）合成了LiFe-PO4/C复合材料,分别比较了以葡萄糖、蔗糖或柠檬酸为碳源和以碳酸锂或氢氧化锂为锂源所得LiFePO4/C复合材料电化学性能的影响。利用X射线衍射（XRD）、循环伏安（CV）、交流阻抗（EIS）和充放电测试等方法,分别对样品的晶型和电化学性能等进行了表征和分析。结果表明：以柠檬酸为碳源、碳酸锂为锂源制备的LiFePO4/C复合材料电化学性能更优异,首次放电比容量达到166.1mAh/g。     

铈掺杂LiFePO_4的电化学性能研究

以Ce为掺杂源,蔗糖为碳源,利用溶胶-凝胶法合成了LiFe1-xCexPO4/C正极材料,并采用SEM、XRD、EIS等分析方法重点考察了不同Ce掺杂量及Ce掺杂同时碳包覆样品的结构及电化学性能。结果表明,所制备的样品均为橄榄石结构,颗粒粒径明显细化。电化学性能测试表明,Ce掺杂量为1%(摩尔分数)时性能最佳,0.1C(C为倍率)放电,其容量可达153.1mAh/g,50次循环后容量保持96.7%;既掺Ce又包覆碳的效果更好,0.1C下其容量可达162.4mAh/g,50次循环后容量几乎没有衰减,1C时其容量可达109mAh/g,表现了良好的倍率性能。EIS测试表明,Ce的掺杂可以明显改善电极表面电化学反应的动力学性能,降低电极/电解液界面电荷转移电阻,Ce掺杂同时碳包覆样品的改善效果更为明显。     

Al^3＋、Cl^掺杂LiMn2O4的电化学性能研究

采用以柠檬酸为配位剂的溶胶-凝胶法制备了复合掺杂Al、Cl两种元素的锂离子电池正极材料LiMn2_xAlxO4_yCly.采用X射线衍射、透射电子显微镜及充放电循环等方法分析研究了不同掺杂量对材料结构、粒径及电化学性能的影响.结果表明,制备的样品具有良好的尖晶石结构,其中LiMn1.9A10.103.9C10.1的高温(55C)循环性能最佳,初始放电比容量为105.2 mAh/g,25次循环后容量仅衰减4.37%.显示Al-Cl复合掺杂能有效的改善尖晶石的高温电化学性能.     

葡萄糖的添加对富锂锰基正极材料Li1.2Ni0.2Mn0.6O2的影响

采用溶胶凝胶法制备合成富锂锰基正极材料Li_1.2Ni_0.2Mn_0.6O₂,在前期配制金属离子溶液时,通过添加不同量的葡萄糖（葡萄糖添加量分别为试剂总质量的0,6%,12%,36%,48%）来分析其对Li_1.2Ni_0.2Mn_0.6O₂的结构、形貌、电化学性能以及倍率性能的影响.恒流充放电测试结果显示,少量葡萄糖（6%,12%）加入,可以明显提高材料首次放电比容量.0.05C首次放电比容量由未加入葡萄糖材料的174 mAh/g提升至添加12%葡萄糖材料的265.9 mAh/g.倍率性能测试结果显示,葡萄糖的加入可以明显提高材料倍率性能.其中葡萄糖添加量为48%的材料倍率性能最好,首次放电比容量达到141 mAh/g,经过0.05C,0.1C,0.2C,0.5C,1C循环测试后再进行0.1C循环测试30次,放电比容量为110 mAh/g,容量保持率为78%.     

尖晶石型掺杂锂钛复合氧化物的性能研究

采用高温固相法合成尖晶石型锂钛复合氧化物,并对材料进行Sn、Cr掺杂改性.采用XRD测试对材料进行表征,恒流充放电,电化学阻抗,循环伏安测试方法对材料进行电化学性能测试.实验结果表明,Sn、Cr复合掺杂提高了材料的容量,其中,ST首次放电容量达到168 mAh/g,SC的首次放电容量达到170 mAh/g.同时降低了材料的放电电压平台,改善了材料的电化学性能.     

蔗糖辅助燃烧法制备纳米锂离子电池正极材料Li1.1 Mn2 O4

采用蔗糖辅助燃烧法制备了富锂型锂离子电池正极材料Li1.1Mn2O4, XRD表明合成的Li1.1Mn2O4样品具有完整的尖晶石结构. SEM显示样品是由纳米粒子组成. 0.5 C 初始放电比容量为115 mAh/g, 10 C放电比容量可达109 mAh/g. 10 C倍率下循环200次容量保持率为90%. 实验结果表明该材料倍率和循环性能均优良.     

微波合成锂离子电池正极复合材料LiFePO4/C电化学性能

采用微波合成技术合成锂离子电池正极材料LiFePO4,并进行碳掺杂,合成出复合材料LiFePO4/C.通过XRD,SEM和恒电流充放电实验,研究了材料结构形貌和电化学性能.结果表明,掺碳量4%时,采用40mA/g进行充放电,材料比容量可以达到109mAh/g,高倍率性能也有一定程度的提高.     

热还原法制备LiFePO4/C复合材料的电化学性能

使用廉价的三价铁Fe2O3为铁源,以蔗糖为还原剂和导电剂,通过热还原法制备了LiFePO4/C复合材料。运用TGA-DAT曲线对反应机制进行了分析,利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、恒流充放电和循环伏安测试等测试手段对不同覆碳量合成材料进行了表征和电化学性能检测。结果表明:所合成的LiFePO4均为纯相,其中含碳1.07%的样品0.2C倍率下的放电比容量为143.32 mAh/g。     

LiFePO4-MWCNTs复合正极材料的制备与电化学性能研究

以氧化铁为铁源,通过简单的固相碳热法制备LiFePO4-MWCNTs复合正极粉体材料.利用XRD和SEM表征LiFePO4-MWCNTs复合材料的结构和表面形貌.利用EIS、CV和充放电测试实验测量LiFePO4-MWCNTs复合材料的电化学性能.XRD结果显示复合材料为橄榄石型的磷酸铁锂纯相,多壁碳管在正极材料中将颗粒相连,增加导电面积,形成三维网络结构,为颗粒之间提供附加的导电通道.通过添加质量分数为5%的多壁碳管的方法对LiFePO4正极材料导电通道进行改善.在0.5C充放电速率下首次放电比容量可以达到151.6mAh/g,充放电50次后,放电比容量还能保持在145.5mAh/g,在1C充放电速率下比容量保持在140mAh/g,2C时比容量保持在130mAh/g.随着充放电速率的增加,锂离子电池的性能也更加优越.     

Fe2 P对LiFePO4/C复合材料性能的影响

采用固相法合成LiFePO4和LiFePO4/C复合材料,研究了蔗糖分解的碳包覆对LiFePO4材料性能的影响.XRD检测纯LiFePO4为单一的橄榄石相,而LiFePO4/C复合材料中出现高导电物质Fe2P相;SEM显示样品的粒径均在1μm以下,包覆碳样品的晶粒更小,但出现团聚现象.此方法合成的纯LiFePO4初始容量高达136.6 mAh/g.Fe2P的存在使LiFePO4材料的大电流放电能力得到提高.     

离子掺杂对锂离子电池正极材料LiFePO4电化学性能的影响

采用一步高温固相合成法制备橄榄石型锂离子电池正极材料LixFe（1-y）MoyPO4／C,着重研究了不同锂铁比和铁位钼元素掺杂对材料的充放电性能的影响．结果表明：当Li：Fe=1．03：1时,磷酸铁锂的放电比容量和充放电循环性能最佳,首次放电比容量最高为100．8mAh／g;在富锂基础上,Mo掺杂的浓度为Li1.033Mo0.01Fe0.97PO4／C时,材料表现出的电化学性能最好,所能达到的最大比容量为144．8mAh／g．     

碳掺杂磷酸铁锂的合成及其电化学性能

采用固相合成法制备了碳掺杂的LiFePO4复合正极材料,用XRD、SEM、激光粒度分布仪等对其进行了表征,并将其组装成实验电池利用电化学工作站及充放电测试等对样品的电化学性能进行了研究分析.结果表明,LiFePO4/C具有单一的橄榄石晶体结构,少量的碳掺杂能显著改善其电化学性能,LiFePO4/C样品的粒度较小且分布均匀,0.1 C首次放电比容量为141.8 mAh/g,循环50次后容量衰减了7.69%.图6,参8.     

Preparation and electrochemical properties of carbon-coated LiFePO4 hollow nanofibers

Carbon-coated LiFePO4 hollow nanofibers as cathode materials for Li-ion batteries were obtained by coaxial electrospinning. X-ray diffraction, scanning electron microscopy, transmission electron microscopy, Brunauer–Emmett–Teller specific surface area analysis, galvanostatic charge–discharge, and electrochemical impedance spectroscopy (EIS) were employed to investigate the crystalline structure, morphology, and electrochemical performance of the as-prepared hollow nanofibers. The results indicate that the carbon-coated LiFePO4 hollow nanofibers have good long-term cycling performance and good rate capability:at a current density of 0.2C (1.0C=170 mA·g?1) in the voltage range of 2.5–4.2 V, the cathode materials achieve an initial discharge specific capacity of 153.16 mAh·g?1 with a first charge–discharge coulombic efficiency of more than 97%, as well as a high capacity retention of 99%after 10 cycles;moreover, the materi-als can retain a specific capacity of 135.68 mAh·g?1, even at 2C.     

A novel Co(phen)2/C catalyst for the oxygen electrode in rechargeable lithium air batteries

A novel Co(phen)2/C catalyst was prepared by coating cobalt(II) phenanthroline (phen) chelate on BP2000 carbon black and then heat treating in an inert atmosphere. The obtained Co(phen)2/C product with 1.0 wt% cobalt loading exhibits similar morphology and porosity characteristics to those of the bare BP2000. X-ray diffraction measurements demonstrate a face-centered cubic (fcc) α-Co phase embedded in the carbon support after pyrolysis. Charge/discharge tests of the lithium-oxygen cells using the prepared Co(phen)2/C catalyst show high discharge capacities of 4870 mAh g-1 (0.05 mA cm-2 ), 3353 mAh g-1 (0.1 mA cm-2 ) and 3220 mAh g 1 (0.15 mA cm-2 ), respectively. The Co(phen) 2 /C cathode exhibits reasonable reversibility with capacity retention of 1401 mAh g-1 ( 0.1 mA cm-2 ) after 10 cycles. The superior electrochemical performance of the prepared Co(phen)2/C catalyst and low cost of the phenanthroline chelating agent indicate that Co(phen)2/C is a promising cheap catalyst for lithium-air batteries.     

无粘结剂的柔性硫/碳纤维布电极的制备及电化学性能研究

以碳布为基底,通过浸渍法成功制备了柔性硫/碳纤维布电极.制备的柔性硫/碳纤维布电极无需添加导电剂和粘接剂,可直接用作硫正极极片组装电池,大大简化了电池制备工艺.电化学测试结果表明,硫含量为56.77%(质量分数)的硫/碳纤维布电极展现出了最好的电化学性能,即在0.1A/g电流密度下的可逆放电比容量达1 394mAh/g;充放电循环测试100次后,可逆放电容量仍然维持在733mAh/g.电化学性能的提高主要归因于碳纤维本身的导电性、柔韧性以及大量碳纤维相互交错互联的导电网络.