锂离子电池正极材料Li2FeSiO4的改性

采用高温固相反应法在氩气气氛下合成锂离子电池正极材料Li2FeSiO4、Li2FeSiO4/C和Li2Fe0.9Mn0.1SiO4/C,并采用X线衍射、扫描电镜和电化学方法研究材料的结构与性能.研究结果表明:改性后的Li2FeSiO4/C和Li2Fe0.9Mn0.1SiO4/C材料与Li2FeSiO4具有相同的晶体结构,锰离子掺杂和表面碳包覆有效地提高了材料的比容量和循环性能.以C/16倍率充放电,Li2FeSiO4/C的首次放电容量为112mA·h/g,Li2Fe0.9Mn0.1SiO4/C材料首次放电容量达122 mA·h/g,充放电循环30次后容量衰减仅为9％.     

以竹纤维为模板制备微米管状Li4Ti5O12负极材料

以竹纤维为模板,Ti(OC4H9)4和Li(Ac).2H2O为原料,用模板法制备锂离子电池微米管状Li4Ti5O12负极材料。采用XRD,SEM,BET,充放电实验和交流阻抗等对合成材料的结构、形貌和电化学性能进行表征。研究结果表明:制备的微米管状Li4Ti5O12负极材料由尖晶石型纳米Li4Ti5O12颗粒构成,具有较大的比表面积,该材料具有良好的电化学性能,在0.5~3.0 V,0.1C倍率下的首次放电比容量为178 mA.h/g,充放电循环100次后放电比容量仍保留162 mA.h/g,且倍率性能优异。     

前驱体制备工艺条件对 FePO4.2H2O 和 LiFePO4性能的影响

以九水合硝酸铁(Fe(NO3)3·9H2O)和二水合磷酸二氢钠(NaH2PO4·2H2O)为原料,采用反加沉淀法制备FePO4·2H2O前驱体。将FePO4·2H2O,Li2CO3和葡萄糖混合均匀后经高温固相烧结得到LiFePO4/C锂离子正极材料。考察前驱体反应温度、溶液的pH和滴加速度对FePO4·2H2O颗粒形貌、粒径以及LiFePO4的电化学性能的影响。采用扫描电镜(SEM)和激光粒度分析仪(LPSA)对样品的形貌和粒径进行表征。实验结果表明:FePO4·2H2O颗粒的粒径和分散性影响LiFePO4/C锂离子正极材料的电化学性能,粒径较小且均匀分散的前驱体制得的LiFePO4的电化学性能较好。优化条件下制得的前驱体颗粒为片状,平均粒径为1.08μm。相应的LiFePO4在0.1C充放电倍率下的首轮充电容量为159.3 mA·h/g,放电容量为159.0 mA·h/g,首次充放电效率为99.8%。材料表现出良好的循环倍率性能和结构稳定性。     

基于微米氧化铁的LiFePO4/C正极材料制备及性能研究

文章以微米级氧化铁为原料,通过前驱体预处理合成LiFePO4/C正极材料,采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)及透射电子显微镜(TEM)等手段对合成的磷酸铁锂材料结构和微观形貌进行表征,考察了不同球磨时间对浆料粒径的影响,分析了前驱体预处理对合成产物性能提升的原因。结果表明,以微米氧化铁为原料,经过预处理后制备得到的LiFePO4/C正极材料的电化学性能具有明显改善,0.2C和1C条件下,放电容量较之前驱体未处理样品分别提高了22.5%和27.3%,合成样品性能改善的主要原因在于前驱体预处理降低了二次团聚体粒径。     

溶液浓度对前驱体FePO_4·xH_2O及LiFePO_4性能的影响

以NH4H2PO4和FeSO4.7H2O为原料,H2O2为氧化剂,通过液相法合成FePO4.xH2O前驱体,将FePO4.xH2O,Li2CO3和葡萄糖球磨混合以低温固相法合成正极材料LiFePO4,研究溶液浓度对前驱体FePO4.xH2O和LiFePO4的影响;采用X线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)对样品的晶体结构和形貌进行表征,采用比表面积分析和原子发射光谱分析等手段比较不同的溶液浓度对产物性能的影响。研究结果表明:当溶液浓度为0.1,0.3,0.5,1.0和1.5 mol/L时制备的FePO4.2H2O均为纯相,在溶液浓度为1.0 mol/L时合成的FePO4.xH2O含2个结晶水,即x=2;溶液浓度为1.0 mol/L时合成的FePO4.xH2O制备的LiFePO4具有良好的电化学性能;充放电容量为0.1C(其中,C为充、放电倍率)首次放电容量达154.4 mA.h/g,循环30次后容量保持率为99.7%。     

微反应器辅助合成磷酸锰铁锂正极材料

采用微反应器法制备前驱体Fe_3(PO_4)_2·8H_2O和Mn_3(PO_4)2·3H_2O磷酸盐材料,并通过固相法制备含C的磷酸铁锂LiFePO_4/C(LFP/C)、磷酸锰锂LiMnPO_4/C(LMP/C)和磷酸锰铁锂LiFe_(0.5)Mn_(0.5)PO_4/C(LFMP/C)以及不含C的磷酸锰铁锂LiFe_(0.5)Mn_(0.5)PO_4(LFMP)4种正极材料。分别采用X线衍射仪(XRD)、拉曼光谱仪(Raman)、扫描电子显微镜(SEM)和电化学测试系统进行样品结构、形貌和电化学性能的表征。结果表明:通过微反应器法控制p H可获得颗粒细小、均匀的纳米磷酸盐前驱体,LFMP/C拥有最高的首次放电比能量526.12W·h/kg,且放电比容量达146.82 mA·h/g,50次循环后容量保持率达94%,电化学性能优异。     

合成温度对Li3 V2 (PO4)3/C复合材料性能的影响

采用一步碳热还原法,以一种有机碳源为碳前驱体合成了单斜晶系的Li3V2(PO4)3/C复合材料. 主要研究了合成温度对材料性能的影响. 结果表明: 750～850 ℃时可以获得纯相的正极材料Li3V2(PO4)3;同时首次放电容量达到161 mAh/g;经过50次循环后,750 ℃下的容量保持率仍为83%,表明材料具有良好的循环稳定性能.     

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。     

锂离子电池正极材料——Li3 V2 (PO4)3 的合成及其性能研究

以LiOH·H2O,NH4H2PO4和V2O5为原料,加入导电碳,用高温固相法合成Li3V2(PO4)3;以LiOH·H2O,NH4H2PO4,NH4VO3为原料,柠檬酸作为还原剂和碳源,用溶胶凝胶法合成Li3V2(PO4)3,并对材料的化学电化学性能进行了研究.     

锂源对双草酸硼酸锂合成的影响

用改进的固相合成方法及精馏提纯方法,获得一种含有螯合硼酸根离子的电解质锂盐—双草酸硼酸锂(LiBOB).分别选取4种含锂化合物作为锂源,采用红外光谱、X线衍射方法和化学定量分析方法,比较不同锂源对合成LiBOB的产物纯度、电化学性能的影响.研究结果表明:由LiOH·H2O合成的粗产品1次纯化纯度为99.4％,2次纯化纯度为99.8％;由Li2C2O4合成的LiBOB杂相较多;由CH3COOLi.2H2O合成的LiBOB含水分较多.用不同锂源合成的LiBOB配制成0.7 mol/L LiBOB/(EC/PC/DMC=1∶1∶3,质量比)电解液,组装成LiM2O4/Li电池进行电池循环性能的测试.LiOH·H2O和Li2CO3作为锂源合成的LiBOB具有良好的电化学性能,Li2C2O4和CH3COOLi·2H2O作为锂源合成的LiBOB电化学性能较差.     

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。     

硬炭微球的制备及其储锂性能研究

以二乙烯基苯(DVB)为交联剂、偶氮二异丁腈(AIBN)为引发剂、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为模版剂,通过自组装,制备聚苯乙烯微球。经过氧化和高温炭化转换成硬炭微球。考察了硬炭微球作为锂离子负极材料的电化学性能。结果表明硬炭微球的首次放电比容量为505 mA·h/g,40次循环后保持在304 mA·h/g。     

复合碳源包覆对LiFePO4/C正极材料性能的影响

采用固相合成法在惰性气氛下合成了LiFePO₄/C复合正极材料,采用比表面积（SSA）、X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）以及电化学测试等手段对合成样品进行了结构表征和性能测试;考察了采用蔗糖、柠檬酸、蔗糖与炭黑掺杂、蔗糖柠檬酸与炭黑掺杂等不同碳源对最终复合正极材料性能的影响。结果表明,当采用蔗糖柠檬酸与炭黑的复合碳源时,正极材料在碳含量相近的情况下比表面积得到了控制,粒度分布和振实密度没有明显的变化,0-1C比容量达154mAh/g,1C比容量达到了142mAh/g;但是采用复合碳源,材料的初始内阻和极化程度有所增大。     

胶晶模板法制备尖晶石型正极材料LiMn2O4

通过聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)胶晶模板法制备尖晶石型LiMn2O4材料,并探讨焙烧温度对材料性能的影响.运用热重分析(TG)、X线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、充放电测试和循环伏安测试等方法对LiMn2O4样品的结构、形貌以及电化学性能进行表征和测试.研究结果表明:在不同温度下制备的LiMn2O4样品均具有较好的尖晶石型结构,且粒径分布均匀:在700℃时制备的LiMn2O4样品(S-700)具有最佳的电化学性能,在3.0～4.4 V时,0.2C倍率首次放电比容量为130.9 mA·h/g; 0.5C倍率首次放电比容量为126.4 mA·h/g,50次循环之后容量仍有102.7 mA·h/g,具有良好的循环稳定性.     

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.     

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。     

碳点修饰硅在锂离子电池中的应用研究

Silicon (Si) particles were functionalized using carbon dots (CDs) to enhance the interaction between the Si particles and the binders. First, CDs rich in polar groups were synthesized using a simple hydrothermal method. Then, CDs were loaded on the Si surface by impregnation to obtain the functionalized Si particles (Si/CDs). The phases and microstructures of the Si/CDs were observed using Fourier-transform infrared reflection, X-ray diffraction, scanning electron microscopy, and high-resolution transmission electron microscopy. Si/CDs were used as the active material of the anode for electrochemical performance experiments. The electrochemical performance of the Si/CD electrode was assessed using cyclic voltammetry, electrochemical impedance spectroscopy, and constant current charge and discharge experiment. The electrodes prepared with Si/CDs showed good mechanical structure stability and electrochemical performance. After 150 cycles at 0.2 C, the capacity retention rate of the Si/CD electrode was 64.0%, which is twice as much as that of pure Si electrode under the same test conditions.     

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.