橄榄石型锂离子电池正极材料LiFePO4的研究

LiFePO4是最近几年被广泛报道的一种新型锂离子电池正极材料．它具有较高的能量密度、优良的循环性能，资源丰富，安全性能好、对环境友好等许多优点，而且理论容量高达170mAh／g．但也存在电子导电率和锂离子扩散速度低等缺点，需要进一步的改进．本文概述了LiFePO4的结构、充放电机理、合成方法、以及其优缺点、如何改性等方面，介绍了这种新型的锂离子电池正极材料的目前研究概况．     

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.     

LiFe1-xMgxPO4锂离子电池正极材料的电化学性能

采用体相掺杂法对LiFePO4进行改性,采用Mg对LiFePO4进行掺杂,研究Mg的掺杂量对LiFePO4材料电化学性能的影响.研究结果表明,经掺杂改性后的LiFe1-xMgxPO4(x=0.01,0.05,0.10,0.15)材料的充放电容量和循环性能均有所提高,其中,样品LiFe0.85Mg0.15PO4的性能最佳,其首次放电容量为125.6 mA·h/g,循环6次后容量仍达123.0 mA·h/g;Mg部分取代LiFePO4材料中的Fe后所得材料的电子电导率提高了1×106倍,从而提高了材料的电化学性能.     

锂离子电池正极材料LiFePO4的制备及电化学性能研究

∶采用高温固相法合成LiFePO4锂离子电池正极材料,为提高LiFePO4材料的电化学性能,对其进行Ti4 掺杂改性.用XRD、SEM等测试手段对材料进行表征,并对以Li1-xTixFePO4(x=0,0.01,0.03,0.05)为正极的电池进行电化学性能测试.研究表明,掺杂过程中,掺杂离子能与LiFePO4形成晶格完整、有序的单相固溶体;少量的掺杂离子还可以提高材料的电导率和电化学性能,特别是大电流放电性能,其中Li0.97Ti0.03FePO4性能最优,以0.2C5放电,首次放电质量比容量为132.0 mA.h/g,50次循环后仍保持为131.5 mA.h/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.     

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。     

不同碳源对LiFePO4／C复合正极材料电化学性能的影响

取不同碳源(蔗糖、葡萄糖、聚乙烯醇)原料,采用两步固相法制备LiFePO4/C复合锂离子电池正极材料,对其进行XRD和电化学性能测试.XRD分析表明,所制产物均为单一相的橄榄石型晶体结构;恒流充放电测试结果显示,覆碳后的LiFePO4/C放电比容量和循环性能均得到明显改善,添加聚乙烯醇的LiFePO4/C首次放电容量达142.9 mA·h·g -1,充放电循环20 周后,其放电容量仍为143.1 mA·h·g-1.     

锂离子电池正极材料LiFePO4的合成及电化学性能

采用固相合成法在不同温度制度下合成掺杂碳的LiFePO4正极材料,计算出各样品的结构参数并对各样品进行电化学测试·结构参数的计算结果表明:合成温度升高,样品的结晶程度更好,结构更紧凑,更趋稳定·电化学测试结果说明:700℃合成的产物具有良好的电化学性能,在0 1C倍率下放电,其室温初始放电容量为140 4mAh/g,循环10次后容量衰减较小·此条件合成的LiFePO4放电容量与目前工业化生产的LiCoO2相当,具有良好的应用前景·     

锂离子电池正极材料Li1-xVxFePO4/C的制备及电化学性能

采用高温固相法合成了Li1-xVxFePO4/C（x=0,0.01,0.02,0.03,0.04,0.05,0.10）锂离子电池正极材料,通过XRD,SEM,CV,EIS和恒流充放实验研究了不同掺杂量对产物结构和电化学性能的影响。结果表明,少量V的掺杂未影响到LiFePO4的晶体结构,但显著改善了其电化学性能。其中,Li0.98V0.02FePO4/C材料以0.1 C倍率放电时,首次放电容量达到160.9 mAh·g^-1,且循环性能良好。     

锂离子电池正极材料LiFePO4的研究进展

概述了锂离子电池正极材料LiFePO4的两种主要合成方法：高温固相法和水热法；描述了其晶体结构及充放电循环性能；介绍了碳对于提高材料导电性以及使晶粒变小等方面的作用；介绍了LiFePO4掺杂Mn、Ti、Zr改性方面的研究。     

Synthesis,Characterization and Properties of LiFePO_4/C Cathode Material

0Introduction SincePadhietal[1]foundlithiumironphosphate(LiFe PO4)couldbeusedascathodematerialforthelithiumionbatteries,manyresearchgroupshavebeendevotedtoim provingtheperformanceofthismaterial[26].Theythought thatLiFePO4isoneofthemostpromisingcathodemate…     

由PAM合成磷酸亚铁锂/碳及其充放电性能研究

以聚丙烯酰胺(PAM)为碳源，用固相法于不同温度下合成磷酸亚铁锂／碳，并组装成模拟电池测试电化学性能。在O．1mA／cm^2的电流密度下，625℃合成的样品第10个循环的放电容量达到110mAh／g，80个循环后仍能保持初始放电容量。发现在实验的温度区间内，磷酸亚铁锂晶粒度值的对数与反应温度值的负倒数成正比；另外，随反应温度的升高，FT—IR谱中1090、1055cm^-1位置附近的两个峰呈分裂趋势。样品的颗粒大小不均一，这与球磨法的特点有关，初步认为样品中的颗粒是多晶结构。     

Synthesis, Characterization and Properties of LiFePO4/C Cathode Material

Lithium iron phosphate coated with carbon (LiFePO₄/C) was synthesized by improved solid-state reaction using comparatively lower temperature and fewer sintering time. The carbon came from citric acid, which acted as a new carbon source. It was characterized by thermogravimetry and differential thermal analysis (TG/DTA), X ray diffractometer (XRD), Element Analysis (EA) and Scanning electron microscope (SEM). We also studied the electrochemical properties of the material. The first discharge capacity of the LiFePO₄/C is 121 mAh·g⁻¹ at 10 mA·g⁻¹, at room temperature. When the current density increased to 100 mA·g⁻¹, the first discharge capacity decreased to 110 mAh·g⁻¹ and retained 95% of the initial capacity after 100 cycles. The LiFePO₄/C obtained shows a good electrochemical capacity and cycle ability at a large current density. Foundation item: Supported by the National Natural Science Foundation of China (20071026) Biography: ZHOU Xin-wen (1980-), male, Master, research direction: inorganic material chemistry.     

Ni/Co比例对LiCoxNi1-xO2电化学性能的影响

采用固相反应法合成了一系列LiCoxNi1-xO2(0≤x≤1)材料,用XRD和电化学实验方法研究了Co3+取代Ni3+对LiNiO2材料电化学性能的影响.结果表明,当Ni/Co比例为8:2时材料具有最好电化学性能,比容量可以达到170～180mAh/g,并且具有好的抗过充性能.     

锂离子电池5V正极材料LiCoPO4/C的合成与性能

采用高温固相法合成锂离子电池用LiCoPO4/C复合正极材料.通过X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)对材料的微观结构和表面形貌进行分析.电化学测试结果表明,在0.1 C倍率下,LiCoPO4/C首次放电容量达到75 mAh.g-1,50次循环容量保持92%.     

磷酸铜表面修饰富锂层状正极材料的制备及电化学性质

用溶胶 凝胶法制备富锂锰基层状正极材料Li_1.18Ni_0.15Co_0.15Mn_0.52O₂, 并对其进行Cu₃(PO₄)₂表面修饰. 用X射线衍射, 扫描电子显微镜和红外光谱测试样品的表面形貌, 并对样品进行恒电流充放电测试及电化学阻抗谱测试. 结果表明: Cu₃(PO₄)₂均匀包覆在材料表面, 以非晶态存在, 修饰后Li+在过渡金属层中的有序排列被破坏; 表面修饰后富锂材料的首圈库仑效率由77%提高至94%; 表面修饰前后材料的初始放电比容量均为244 mA·h/g, 100圈循环后经Cu₃(PO₄)₂表面修饰的富锂材料的放电比容量为203 mA·h/g, 容量保持率为83%; 表面修饰后的材料在3.0,2.7 V出现了一对氧化还原峰, 相对应在充放电曲线出现新平台; Cu₃(PO₄)₂修饰后富锂层状正极材料的阻抗明显减小.     

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.     

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.     

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。     

Morphology-controllable solvothermal synthesis of nanoscale LiFePO4 in a binary solvent

LiFePO4(LFP) nanobars,microplates and nanorods have been selectively synthesized via a solvothermal method in a water-ethylene glycol(EG) binary solvent with H3PO4,LiOH·H2O,and FeSO4·7H2O as starting materials.The morphology and size of the as-obtained LFP products can be deliberately controlled by varying the volume ratio of EG to water.The formation mechanism and electrochemical properties of different LFP morphologies have been investigated.With carbon coating,the Li-ion diffusion coefficients of LFP nanorods,nanobars and micro-plates are 2.58×10-9,2.91×10-10,and 7.22×10-10 cm2 s-1,respectively.For the carbon-coated nanorods,excellent rate capability and cyclability were attained.At 5 C,the capacity was 141 mAh g-1 for the first cycle and maintained 120 mAh g-1 after 100 cycles;at 10 C,the capacity was still as high as 132 mAh g-1.