均相沉淀法制备LiFePO4 正极材料的电化学性能研究

采用均相沉淀法制备前驱体,再通过高温煅烧制备了球形锂离子电池正极材料磷酸铁锂. 扫描电镜(SEM)照片显示材料为球形颗粒,XRD图谱显示该材料为橄榄石结构的磷酸铁锂,无明显杂质峰存在. 在0.5 C下,首次放电比容量为124 mAh/g,25周循环后无明显衰退.     

两种不同的化成制度对锂离子电池性能的影响

采用磷酸铁锂作为正极材料,分析两种不同的化成制度对锂离子电池性能的影响.结果显示采用阶梯式化成的锂离子电池正极材料的比容量要比阶梯式化成的比容量高3 mAh/g左右,并且整个电池的充放电效率也要略高.从SEM图,没有发现不同,但是从XPS分析,阶梯式化成后锂离子电池负极CMS表面Li+含量明显要比恒流式化成要高,并且F和P峰明显要比恒流式化成更加复杂.     

磷酸铁锂正极材料的研究现状

磷酸铁锂正极材料具有比容量大、安全性高、性价比高以及循环寿命长等优点,被认为是最具应用前景的锂离子电池正极材料之一。论述了橄榄石型磷酸铁锂的晶体结构特征以及充放电反应机制,综述了近年来采用葡萄糖、活性碳和石墨烯等不同的碳源进行碳包覆, 硫离子、镁离子、镍离子、氟离子、钒离子、钠离子和银离子等不同金属离子和非金属离子进行离子掺杂以及蒸发诱导自组装法、碳热还原法和喷雾干燥法等不同合成方法进行材料纳米化等改性方式对锂离子电池磷酸铁锂正极材料的影响。最后简要分析了目前改性方法仍存在的问题,并对其前景进行了展望。     

电动汽车用锰酸锂与磷酸铁锂动力电池性能比较分析

尖晶石锰酸锂和橄榄石磷酸铁锂离子电池是当前电动汽车用动力电池的主体,采用实验比较研究的方法,对比了两种动力电池正极材料电化学特性,研究了两种材料制备成动力电池的能量密度、功率密度、温度特性、循环寿命以及应用特性.结果表明:除低温性能和功率密度外,磷酸铁锂动力电池在其他方面的性能均优于锰酸锂动力电池.     

表面三维结构构造对磷酸铁锂电化学性能的影响

电子产品的普及对锂离子电池商业正极材料磷酸铁锂的倍率充放电能力和循环稳定性提出了更高的要求。石墨烯由于其独特的电子共轭态和单原子层结构,具有优越的电子迁移性、大的比表面积和良好的热与化学稳定性,是理想的磷酸铁锂表面结构和功能修饰材料。本文将结合传统材料表面金属包覆的方法,在化学还原氧化石墨烯包覆过程中引入二价金属离子,在磷酸铁锂表面形成三维导电网络的化学还原氧化石墨烯/金属包覆层。实验结果表明,表面三维结构的构造可显著地改善磷酸铁锂的导电性和锂离子扩散性能。     

磷酸铁锂/石墨烯复合正极材料的制备与电化学性能研究

介绍了一种将石墨烯(Graphite)引入锂离子电池正极材料磷酸铁锂(LiFePO_4)中获得LiFePO_4/graphite复合材料的制备方法。首先以碳酸锂、草酸亚铁、磷酸氢二铵和葡萄糖为原材料,采用高温固相法合成了碳包覆的LiFePO_4前躯体,再通过固相粉体混合的工艺加入不同百分比的石墨烯,制备出磷酸铁/石墨烯锂离子电池正极复合材料;对所制备的复合材料组装成纽扣电池进行性能测试;结果表明:复合材料的电化学性能显著提高,在0.1C放电倍率条件下,LiFePO_4+1wt%graphite复合材料的首次放电容量从LiFePO_4基体材料的131.75mAh/g提高到146.51mAh/g,LiFePO_4+1wt%graphite复合材料的充电性能和放电性能分别提高了5.8%和4.8%。     

锂离子电池材料探析

锂离子电池是高效的能量转化和存储设备。锂离子电池材料对其性能有着直接的影响。现阶段,锂离子电池的正极材料主要有层状的钴酸锂（LiCoO2）,氧化镍锂（LiNiO2）,锰酸锂（LiMnO2）和磷酸铁钽（LiFePO4）等;负极材料主要有各种碳材料与一些非碳负极材料,如硅和钛酸锂（Li4Ti5O12）;电解液主要为非水系电解液;隔膜主要为聚烯烃隔膜。锂离子电池不同构成部分的材料,有着一定的发展．应用历程,对其进行探完,具有广泛的应用前景。     

基于LiFePO4基锂离子电池用低温电解质展望

橄榄石型磷酸铁锂（LiFePO₄）正极材料因其成本低、环境友好、安全性高而被看好,并被作为高性能的锂离子电池正极材料广泛应用于商用电池。目前,LiFePO₄/C二次电池以其良好的热稳定性、稳定的循环性能和较低的室温自放电率被广泛用于电子产品、汽车动力电池以及其他与场合相关的应用。然而,当基于磷酸铁锂的电池在寒冷气候下运行时,其应用受到严重限制。这一结果是由于Li+在电极内的传输能力大大降低,特别是导致电解质的电化学容量和功率性能急剧下降。因此,低温电解质的设计对于磷酸铁锂电池的进一步商业应用非常重要。本文回顾了导致磷酸铁锂电池低温性能不佳的关键因素以及低温电解质的研究进展。特别关注电解质成分,包括锂盐、助溶剂、添加剂和新电解质的开发。还分析了影响阳极的因素。最后,根据目前的研究进展,总结了一些观点,为提高未来低温下LiFePO₄/C商业电池的实用性提供合适的改性方法和研究建议。     

利用扣式电池模块评估磷酸铁锂材料循环效果

利用实验室用扣式电池模块对磷酸铁锂正极材料的循环性能进行评估,发现采用全密封结构的扣式电池模块,可以较好地评价磷酸铁锂正极材料的循环性能.主要的控制因素是拧紧力、密封性和隔膜的隔离效果.当几个因素达到优化配合时,可以使磷酸铁锂材料的循环性能达到最佳.实验表明,利用扣式锂电池模块可以进行超过500次的循环测试,且电池制造的成功率和测量一致性大大提高,可以替代全电池评价材料的循环性.     

高温固相法制备LiFePO4/C正极材料及其性能

为了提高磷酸铁锂的能量密度,本文通过两步高温固相反应法合成了锂离子电池正极LiFePO_4/C复合材料,利用XRD、SEM、TEM等方法对该正极材料的晶体结构、表面形貌进行了分析研究。实验结果表明,LiFePO_4/C具有单一的橄榄石结构,通过掺杂前驱体10%(质量分数)的葡萄糖合成的材料具有良好的充放电性能和循环稳定性能球状,LiFePO4为锂离子的迁移和扩散提供了通道,有利于电化学性能的提升。在0.1 C倍率下进行充放电测试,首次放电比容量可达161 m Ahg-1,在2 C下循环了100次后复合材料的容量为148 m Ahg~(-1),库仑效率高达98%,结果表明碳包覆的LiFePO_4样品的电化学性能得到了很大提高。     

锂离子动力电池内阻模型与实验研究

首先,根据多孔电极理论,建立了锂离子动力电池的仿真模型.对仿真模型的分析可知,影响电池内阻的内部因素为锂离子在电极活性材料中的固相扩散系数及由极片的电子电导率、电解液的离子电导率和活性材料的电子电导率组成的电池总电导率.分别设计制作磷酸铁锂和石墨半电池,使用恒电流间歇滴定法(GITT)对半电池进行固相扩散系数的测量.使用交流阻抗法(EIS)对半电池进行总电导率的测量.对比半电池实验数据和磷酸铁锂锂离子动力电池实验数据可知,电池的极化内阻由锂离子在电极活性材料中的固相扩散系数决定;电池的欧姆内阻由电池的总电导率决定.     

尖晶石型Li-Mn-O多元素掺杂的高温电化学特性

采用高温固相浸渍法合成了多元复合掺杂尖晶石型锰酸锂Li 1.02MxMn 2-xQyO 4-y正极材料.XRD表征合成的产物均为良好的尖晶石型结构材料;SEM表明所合成的产物颗粒均匀且有良好的粒径分布.以该物质作为锂离子电池的正极材料组装成扣式电池,经充放电循环测试可知:多元素掺杂的尖晶石型锰酸锂正极材料Li 1.02CoaCrbLacMn 2-a-b-cFyO 4-y较富锂尖晶石和单元素Co、Cr掺杂的正极材料能够更好地抑制电池的可逆容量在充放电过程中的衰减,循环性能有了很大改善,表现出很好的电化学可逆特性,80次循环后放电容量仍能保持94.5%以上;特别是高温(55 ℃)性能更加突出,40次循环后放电容量仍能保持102.1mA.h/g(91.5%)以上.作为锂离子电池的正极材料,该复合掺杂材料是众多取代钴酸锂材料中最具竞争力的材料之一,也有望成为锂离子动力电池的正极材料.     

锂离子电池正极材料安全性能--热稳定性

锂离子电池由于安全性问题,使大容量电池的应用受到限制,比如用作电动汽车(EV)、混合动力汽车(HEV)的动力电源.以不同正极材料组装成AA型锂离子电池,研究其热稳定性.试验结果表明尖晶石型LiMn2O4作为锂离子电池正极材料,热稳定性最好;新型包埋镍酸锂梯度正极材料有高的比能量和优良的循环性.     

锂离子电池正极材料安全性能--过充性能

锂离子电池由于安全性问题,使大容量电池的应用受到限制,比如用作电动汽车(EV)、混合动力汽车(HEV)的动力电源.以不同正极材料组装成AA型锂离子电池,研究其过充性能.试验结果表明尖晶石型LiMn2O4作为锂离子电池正极材料,耐过充性较好;新型包埋镍酸锂梯度正极材料有很好的耐过充性能.     

聚偏氟乙烯—六氟丙烯高分子隔膜的制备及其在锂离子电池中的应用

通过非溶剂致相分离工艺制备聚偏氟乙烯—六氟丙烯高分子隔膜,以磷酸铁锂为正极,金属锂为负极,组装锂离子电池.通过制备不同厚度的隔膜,组装出锂离子电池并进行性能测试,对聚偏氟乙烯—六氟丙烯隔膜进行结构和性能优化.经过结构和性能参数对比,得到适用于锂离子电池聚偏氟乙烯—六氟丙烯隔膜的最佳厚度.     

用昂萨格唯象关系估算嵌入型电极材料中锂离子表观扩散系数

锂离子嵌入型电极材料中锂离子和电子会在二者电化学位梯度的推动下流动,锂离子的"嵌入"和"脱出"涉及锂离子和电子在电极材料中的扩散过程。导出了用著名的昂萨格唯象关系估算的等温条件下锂离子表观扩散系数和电子表观电导率的计算通式,并给出在磷酸铁锂(LixFe-PO4)正极中锂离子表观扩散系数D*1的估算实例。计算结果表明:D*1随嵌入度x的变化,主要是由于系统内部电场对浓度场的影响所造成的,而与离子流和电子流之间的相互作用关系不大。在x很小、电极材料组成接近FePO4相时D*1值很大,如在x=0.01处D*1的计算值为10-12cm2.s-1,但随着x的增加D*1值急剧下降;在x=0.1~1.0之间,D*1值下降趋缓,约为10-13~10-14cm2.s-1,其均值约为8×10-14cm2.s-1;当x=1.0且电极材料组成为LiFePO4相时,D*1值最低,约为2×10-14cm2.s-1。     

锂离子电池正极材料安全性能——过充性能

锂离子电池由于安全性问题,使大容量电池的应用受到限制,比如用作电动汽车（EV）、混合动力汽车（HEV）的动力电源.以不同正极材料组装成AA型锂离子电池,研究其过充性能.试验结果表明尖晶石型LiMn2O4作为锂离子电池正极材料,耐过充性较好;新型包埋镍酸锂梯度正极材料有很好的耐过充性能.     

高能量密度富锂正极材料研究进展

面对世界范围内日趋严重的能源危机、气候、环保等问题,能源低碳转型已经成为大势所趋。锂离子电池是“双碳”愿景下电化学储能领域的重要方向,在新能源汽车和智能电子设备领域都发挥了不可忽视的作用。但科技的发展和日益增长的社会生活生产需求对现有锂离子电池的能量密度提出了更高的要求。富锂正极材料具有成本低、工作电压高、比容量高(>250 mA·h·g^-1)等优点,在下一代锂离子电池正极中极具潜力,但初始库仑效率(ICE)低、容量衰减和电压衰减等问题仍制约着富锂正极材料的商业化进程。本文综述了近年来国内外针对富锂正极材料结构、反应机理和改性方法等方面的研究进展,总结富锂正极材料的研究热点与挑战,并对未来发展方向提出了展望。     

首科集团营造良好孵化环境 促进锂离子电池正极材料钴酸锂产业发展

在家电产业和信息产业快速发展的带动下,我国已成为世界第二大锂离子电池生产国。专家预测,锂离子电池正极材料在我国蕴藏巨大的市场潜力。锂离子电池是第三代二次可充电绿色环保电池,广泛应用于小型便携式电器电源,如移动电话、笔记本电脑、照相机以及电动自行车、摩托车的电源。锂离子电池由正极、负极和电解液三部分组成。正极材料是直接影响锂离子电池整体性能的核心因素,主要包括钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂等。专家预计,钴酸锂将是未来5年锂离子电池最主要、使用最广泛的正极材料。     

量子化学原理在锂离子电池研究中的应用

锂离子电池的发展强烈地依赖于相关材料的性能,因此对材料进行理论设计以寻找具有特定性能的材料以及对电池充放电过程中有关现象的理论解释已经成为材料研究的迫切要求.量子化学和现代计算技术的发展,已基本上能满足这一要求.本文综述了近年来量子化学原理在锂离子电池研究中的应用.重点评述了量子化学原理在锂离子电池电极材料平均插锂电压的预测、锂的嵌入-脱嵌机理研究、锂离子电池正极材料晶格畸变的研究以及其它物理化学性质的理论计算中的应用.