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.     

核/壳纳米LiFePO4/C正极材料的制备及其性能

采用原位聚合控制结晶法,Fe3+既为沉淀剂又为聚合反应的催化剂,在FePO4核外聚合聚吡咯合成纳米FePO4/PPy前躯体.以FePO4/PPy为铁源,葡萄糖为碳源,高温热处理制备核/壳纳米LiFePO4/C锂离子电池正极材料.并结合X线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、拉曼光谱和充放电测试、循环伏安等手段对合成材料的结构、形貌和电化学性能进行表征.研究结果表明:在FePO4核外聚合PPy能有效抑制LiFePO4颗粒的生长,制得核/壳型纳米LiFePO4/C正极材料;该材料具有良好的电化学性能,在0.1C,0.2C,0.5C和1.0C倍率下的放电比容量分别为149,143,133和129 mA·h/g,且循环性能优异.     

锂离子电池LiFePO4/聚并苯复合正极材料的合成与改性研究

通过固相法合成了LiFePO4 /聚并苯(PAS)复合材料.纯的LiFePO4电导率仅为(0.1～1)×10-9 S/cm,合成LiFePO4/PAs复合材料电导率为2.0 S/cm,复合材料的电导率提高了10个数量级.LiFePO4/PAS复合材料具有优异的电化学性能,在室温1C倍率下首次放电容量为140 mA·h/g,经过200次循环后容量仍保持最初容量的97.14%.说明通过包覆PAS材料极大地提高了LiFePO4的大电流充、放电容量和循环性能.     

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．     

不同碳源LiFePO4/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。     

不同碳源对LiFePO4/C电化学性能的影响

分别以蔗糖、柠檬酸、酒石酸为碳源,采用高温固相法制备了LiFePO4/C正极复合材料.利用X-射线衍射(XRD)、热重差热分析(TGA)、扫描电子显微镜(SEM)、拉曼光谱(Raman)、充放电测试、循环伏安及交流阻抗测试系统研究了不同碳源包覆对材料微结构及电化学性能的影响.XRD结果表明合成的材料均具有单一的橄榄石型结构;热重差热分析表明3个样品的质量度分数均为7%.SEM结果发现以蔗糖为碳源的LiFePO4/C团聚现象严重,以柠檬酸为碳源的LiFePO4/C颗粒最大,以酒石酸为碳源的LiFePO4/C颗粒最小.Raman表明以蔗糖或酒石酸为碳源的LiFePO4/C具有很好的石墨化碳.电化学性能表明以酒石酸为碳源的LiFePO4/C具有最佳的倍率和循环性能.     

液相还原法制备正极材料LiFePO4/C

以三价铁源FePO4·2H2O,LiOH,草酸为原料,乙二醇为还原剂,葡萄糖为碳源,采用液相还原法结合后续热处理法制备了橄榄石型锂离子正极材料LiFePO4/C.利用XRD、SEM对其结构和形貌进行分析表明:合成的材料具有良好的晶体结构和表面形貌,颗粒粒径在200～400 nm之间;通过电化学性能测试,表明材料具有较好的充放电性能,5 C倍率放电容量为103.9 mAh/g,并且也有较好的循环性能.该方法制备工艺简单,热处理时间相对常规热处理的方法大为减少,极大地减少了能耗,同时以三价铁为原料降低原料成本,为LiFePO4产业化应用开拓了新的思路.     

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·     

喷雾干燥-碳热还原法制备介孔球形LiFePO4/C正极材料

以聚乙二醇(PEG)为辅助模板剂和碳源,以廉价的三价铁为铁源,采用喷雾干燥-碳热还原法制备了LiFePO4/C正极材料,并对该材料的微观结构及PEG添加量、焙烧温度等对材料结构和性能的影响进行了表征和研究.结果表明:制得的LiFePO4/C材料呈介孔结构,具有漂亮的差级球状形貌、高的比表面积和容量、优异的循环性;PEG...     

以球形Li3PO4制备球形LiFePO4

以曲拉通100作表面活性剂,用超声波法制备了球形度较好、平均粒径为10μm的球形Li3PO4。以球形Li3PO4为前驱体制备了部分球形的LiFePO4,并对其电化学性能进行了研究。由该法制备的LiFePO4振实密度为1.20 g/cm3,较其他方法制备的LiFePO4密度有所提高。     

LiFePO4/C复合材料的制备和性能研究

采用溶胶凝胶法对原料进行了混合,在氮气保护下利用固相反应烧成了LiFePO4/C复合材料.XRD衍射分析表明,烧成温度和碳源引入量对LiFePO4/C的结晶度有较大的影响,在650～700 ℃范围内烧成的LiFePO4/C结晶完整;当碳源引入量超过20%时,LiFePO4/C衍射峰强度下降.SEM电镜观察到,烧成的LiFePO4/C晶粒细小,大小均匀,晶粒尺寸为100 nm左右.以烧成的LiFePO4/C复合材料作为正极材料进行充放电测试,发现碳源对首次放电容量有较大的影响,分别以乙炔黑、蔗糖和葡萄糖作为碳源时,0.1 C倍率下首次放电容量分别为120,135,162 mA·h/g.对以葡萄糖为碳源烧成的LiFePO4/C复合材料进行放电倍率测试,研究结果表明,该复合材料具有优异的大电流充放电性能.在1 C和3 C高倍率下首次放电容量为0.1 C倍率下放电容量的90%和80%.     

低温合成LiFePO4/C正极材料及其电化学性能

以FeSO4·7H2O,NH4H2PO4和H2O2为初始原料,通过液相沉淀制得前驱体FePO4·2H2O,然后通过碳热还原得到LiFePO4/C.X射线衍射和扫描电镜分析结果表明将FePO4·2H2O,Li2CO3与炭黑球磨2 h后再在Ar气气氛、500℃下煅烧10 h能得到无其他杂相的LiFePO4/C材料,反应剩余的碳黑分布在LiFePO4颗粒之间,阻碍LiFePO4颗粒团聚,并有利于提高其电子导电率;制得的LiFePO4/C的粒径为0.3～0.4μm,且具有良好的循环性能;以0.1C倍率电流放电的首次放电比容量为134.2 mA·h/g,1C倍率下的放电比容量为104 mA·h/g.     

Effect of Polyaniline on Electrochemical Performance of LiFePO_4

1 Introduction LiFePO4 has received much attention as a kind of next-generation cathode materials for lithium ion batteries. To improve its electrochemical performance, researchers have been working to overcome two major disadvantages of LiFePO4 such as the low electrical conductivity and the small Li-ion diffusivity. The latter can be solved by reducing the particle size while the former can be improved by coating a layer of carbon on the surface of LiFePO4 particles[1]. More researchers have carried o...     

PPy/LiFePO4复合材料的制备与性能

通过原位聚合方法制备了聚吡咯(PPy)/磷酸铁锂(LiFePO4)复合材料.傅立叶红外光谱测试表明PPy与LiFePO4之间发生了相互作用;采用扫描电镜观察了PPy在LiFePO4表面的分布情况;采用四探针法、电化学阻抗法及恒电流充放电法测试了复合材料的性能.结果表明:PPy的质量分数为4.69%的PPy/LiFePO4复合材料具有最佳的电化学性能,最小电荷转移电阻为98.83Ω,最大交换电流为0.256 mA,首次放电容量达到154.34 mAh/g,平台容量和平台率分别为133.48 mAh/g和86.48%,并且具有较好的循环性能及倍率性能.     

Enhanced low-temperature performance of slight Mn-substituted LiFePO<Subscript>4</Subscript>/C cathode for lithium ion batteries

Low temperature performance of LiFePO₄/C cathode was remarkably improved by slight Mn-substitution. Electrochemical measurements showed that about 95% of the discharge capacity of LiFe_0.98Mn_0.02PO₄/C cathode at 20°C was obtained at 0°C, compared to 85% of that of LiFePO₄/C cathode. The LiFe_0.98Mn_0.02PO₄/C sample also presented enhanced rate performance at −20°C with the discharge capacities of 124.4 mA h/g (0.1C), 99.8 mA h/g (1C), 80.7mAh/g (2C) and 70 mA h/g (5C), respectively, while pristine LiFePO₄/C only delivered capacities of 120.5 mA h/g (0.1C), 90.7 mA h/g (1C), 70.4 mA h/g (2C) and 52.2 mA h/g (5C). Cyclic voltammetry measurements demonstrated an obvious improvement of the lithium insertion-extraction process of the LiFePO₄/C cathode by slight Mn-substitution. The results of FSEM observation and electrical conductivity measurement indicated that slight Mn-substitution minimized the particle size of LiFe_0.98Mn_0.02PO₄/C and also obviously improved the electrical conductivity of the compound, thus obviously enhances the interface reaction process on the cathode.     

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。     

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。     

PVA辅助两步碳热还原法合成LiFePO_4/C复合材料

以Fe3+为铁源,葡萄糖和有机物聚乙烯醇PVA共同为碳源两步碳热还原法合成LiFePO4/C材料.采用XRD,SEM,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了研究,并对PVA不同时间加入对材料性能的影响做了分析.结果表明:PVA在原料预烧之后加入,所得LiFePO4/C复合材料具有丰富的表面结构,有较小的交流阻抗和很好的充放电性能,0.1C下初始放电比容量达到了167mAh.g-1,且不同倍率下循环性能稳定.     

喷雾干燥法制备LiFePO4/C正极材料

采用机械液相活化结合喷雾干燥法制备LiFePO4/C正极材料,并用该材料制备容量为10A.h的动力电池.通过X-射线衍射、扫描电镜、振实密度和电导率测试对材料的物理性能进行综合分析,采用循环伏安、循环寿命和不同倍率下充放电性能测试对电池进行电化学研究,由过充、冲击、针刺等实验检测电池的安全性.结果表明:该材料晶型完整、颗粒均匀、振实密度高、导电性好;制备的单体动力电池在1.0倍率下循环150次后容量保持率仍然超过98%,大倍率充放电性能好,且安全性较高.     

纯电动汽车磷酸铁锂电池组放电效率模型

以320V/100A·h磷酸铁锂动力电池组为研究对象,在电动汽车动力电池性能测试试验台上对电池组容量效率、开路电压及电压性效率等特性参数进行了测试.采用二次多项式构建了电池组放电效率模型,描述放电效率与电流及电池荷电状态之间的关系.利用实车测试的电池组放电电流对建立的模型进行了验证,模型的放电效率计算值与实测值的最大相对误差为0.8%,建立的模型是有效的.