一氧化碳还原法制备磷酸铁锂—反应机理和动力学

由CO还原FePO4和LiOH前驱体合成LiFePO4正极材料,应用XRD、SEM表征材料结构和形貌、充放电曲线测试电化学性能.结果表明,LiOH过量5%合成的LiFePO4样品颗粒度约200 nm,包覆碳后LiFePO4电极0.1C放电容量可达158 mAh/g.高温现场XRD对该合成反应作实时监控,借助时间分辨图谱分析,检测出Li3Fe2(PO4)3中间物.动力学研究表明成核与生长是该合成过程的速控步骤,反应活化能为89.44 kJ/mol.     

一种新碳源包覆的LiFePO4/C正极材料的合成及性能

以富含植物蛋白的豆浆作为碳源, 以FePO₄·4H₂O和LiOH·H₂O为原料, 采用流变相方法合成了锂离子电池正极材料LiFePO₄/C. X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)的表征结果显示, 样品具有良好的结晶性能, 平均粒径约200 nm, 颗粒表面有均匀网络状的碳包覆. 充放电循环研究结果表明: LiFePO₄/C具有稳定的电化学循环性能, LiFePO₄/C正极材料在0.1C倍率下首次放电比容量达到156 mAh·g^-1, 首次充放电效率达到98.7%; 循环40次后, 放电比容量为149 mAh·g^-1, 电池容量保持率在95%以上, 1C倍率下首次放电比容量达到134.7 mAh·g^-1, 显示出较高的电化学容量和优良的循环稳定性.     

机械活化辅助多元醇法合成锂离子正极材料LiFePO4

以LiH2PO4和还原铁粉为原料,通过机械液相活化法获得了棒状形貌的[Fe3(PO4)2·8H2O+Li3PO4]前驱体,然后在三甘醇(TEG)介质中采用多元醇工艺制备了LiFePO4材料.为提高其电导率,以聚乙烯醇(PVA)为碳源,对纯相LiFePO4进行碳包覆改性.通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、恒电流充放电和电化学阻抗谱(EIS)等测试方法对制备的材料进行了表征.结果表明:采用机械活化辅助多元醇法可在低温下合成结晶良好的LiFePO4,碳包覆改性的LiFePO4/C材料导电性能得到改善,电荷转移阻抗减小,1C、2C倍率下放电容比量分别为139.8、129.5mAh·g-1,具有良好的倍率性能和循环稳定性.     

喷雾干燥-高温固相法制备纳米LiFePO4与LiFePO4/C材料及性能研究

采用喷雾干燥-高温固相法制备纳米LiFePO₄与LiFePO₄/C正极材料，用X-射线衍射，扫描电镜等对合成材料进行了表征，并对以LiFePO₄为正极的电池进行了电化学性能测试。结果表明:材料合成最佳煅烧温度为600 ℃;合成过程中由于碳对LiFePO₄晶型的生长有一定的抑制作用，相对于纯LiFePO₄材料，LiFePO₄/C材料粒径更小;并且，在此最佳合成温度下合成的LiF     

新方法合成LiFePO4/C

以Fe(NO3)3·9H2O、LiNO3、NH4H2PO4和蔗糖为原料,在超临界CO2流体中反应合成,进而经二次焙烧制得LiFePO4/C。 结果表明,在超临界CO2流体中经50 ℃反应24 h,在350和600 ℃焙烧后制得粒径分布在0.5~1.0 μm的纯LiFePO4/C,该材料作为锂离子电池正极的放电比容量达156.6 mA·h/g,经50次循环后容量几乎没有衰减。     

不同碳源对LiFePO4/C复合正极材料性能的影响

采用固相反应法在惰性气氛下合成了橄榄石型LiFePO₄/C复合正极材料. 采用XRD, SEM和激光粒度分布(LSD)以及电化学测试等手段对目标材料进行了结构表征和性能测试. 考察了葡萄糖、乙炔黑以及石墨等不同碳源对目标材料性能的影响. 结果表明, 以葡萄糖作为碳源的正极材料具有优良的电化学性能, 首次放电比容量达142.5 mAh/g, 循环30次后, 容量衰减只有2.5%. 分析了不同碳源对目标材料性能影响的原因.     

水热还原法合成LiFePO_4及电化学性能研究

以可溶性三价铁盐FeCl3为铁源,Fe粉作还原剂,应用水热还原法合成LiFePO4.XRD、红外光谱及SEM形貌表征表明,在水热条件下,铁粉能完全将三价铁还原为二价铁,得到单一相LiFePO4,且其颗粒团聚形成花簇状;而LiFePO4经过葡萄糖的热解包覆碳生成LiFePO4/C后,颗粒转变似球状.电化学性能测试结果表明,虽然单相LiFePO4的放电容量很低,但LiFePO4/C却表现出良好的倍率性能和循环稳定性.     

以Fe2O3为原料制备LiFePO4/C复合材料及其性能研究

以Fe2O3为铁源原料, 利用热还原法成功地制备了LiFePO4/C复合材料. 用XRD以及SEM对材料的晶体结构以及表面形貌进行了表征. 通过循环伏安和充放电测试研究了材料的电化学性能. 研究结果表明， 于700 ℃下制备的LiFePO4/C复合材料在0.1C的倍率下可以得到放电容量144.8 mA·h/g, 在循环160次后, 容量仍保持在141.4 mA·h/g. 这种以廉价的Fe2O3代替目前常用的二价铁盐原料方法, 具有减少LiFePO4合成成本的优点.     

Enhanced electrochemical properties of LiFePO4 by Mo-substitution and graphitic carbon-coating via a facile and fast microwave-assisted solid-state reaction

A composite cathode material for lithium ion battery applications, Mo-doped LiFePO(4)/C, is obtained through a facile and fast microwave-assisted synthesis method. Rietveld analysis of LiFePO(4)-based structural models using synchrotron X-ray diffraction data shows that Mo-ions substitute onto the Fe sites and displace Fe-ions to the Li sites. Supervalent Mo(6+) doping can act to introduce Li ion vacancies due to the charge compensation effect and therefore facilitate lithium ion diffusion during charging/discharging. Transmission electron microscope images demonstrate that the pure and doped LiFePO(4) nanoparticles were uniformly covered by an approximately 5 nm thin layer of graphitic carbon. Amorphous carbon on the graphitic carbon-coated pure and doped LiFePO(4) particles forms a three-dimensional (3D) conductive carbon network, effectively improving the conductivity of these materials. The combined effects of Mo-doping and the 3D carbon network dramatically enhance the electrochemical performance of these LiFePO(4) cathodes. In particular, Mo-doped LiFePO(4)/C delivers a reversible capacity of 162 mA h g(-1) at a current of 0.5 C and shows enhanced capacity retention compared to that of undoped LiFePO(4)/C. Moreover, the electrode exhibits excellent rate capability, with an associated high discharge capacity and good electrochemical reversibility.     

Synthesis and Electrochemical properties of Phospho-olivine Type LiFexM(1-x)PO4(1 ≥x≥0) Compounds

Olivine-type LiFePO4 appears to be the best candidate for large size Lithium ion batteries compared with conventional cathode materials such as LiCoO2, LiNiO2 and LiMnO4 based on cost,environmental benign and safety. In addition, LiFePO4 has a large theoretical capacity of 170 mAhg-1, good cycle stability, and a flat discharge potential of 3.4V versus Li/Li+. However, its low ionic/electronic conductivity limits the electrochemical prosperities of this material, especially its rate capability. Many efforts have been devoted to increase and optimize the conductivity of LiFePO4 besides minimizing the particle size and making an intimate carbon coating around the particles, though it is not the way to change intrinsically the electrical conductivity of LiFePO4.In this research, LiFePO4 was synthesized by solid-state reaction. A discharge capacity of around 110mAhg-1 was achieved under a low current density of 17mAg-1 at room temperature. In order to compounds were prepared, respectively. As an example, LiFe0.9Ti0.1PO4 had the same XRD pattern as LiFePO4 but more developed crystalline intensity. The charge-discharge capacities of LiFe0.9Ti 0.1PO4 at the first cycle were 134mAhg-1 and 129 mAhg-1, respectively. The efficiency of charge-discharge was larger than 96%. A reversible capacity of 110 mAhg-1 was obtained after 20cycles and the capacity retention was over 85%. Moreover, the discharge voltage flat was maintained at 3.4V verse Li/Li+ after the first cycle. At even higher rates, it also exhibited good electrochemical performances.     

新型球状磷酸铁锂的合成及电化学性能

在水热条件下,制备了水合碱式磷酸铁微球,500 oC焙烧后生成直径为5μm的碱式磷酸铁,接着与碳酸锂一起焙烧后生成了球形磷酸铁锂．我们的方法可以有效地控制所获得产物的尺寸和形貌,同时在产物表面形成均匀碳包覆,改善了磷酸铁锂的电化学性能．     

石墨烯掺杂LiFePO4电极材料的合成及其电化学性能

采用水热辅助法合成石墨烯改性的LiFePO4多孔微球电极材料.并对材料进行了X射线衍射(XRD),扫描电子显微镜(SEM),透射电子显微镜(TEM),傅里叶变换红外(FT-IR)光谱,充放电等表征.从结果可以看出在2 mol·L-1LiNO3电解液体系中单纯包碳的LiFePO4微球在1C、50C倍率时的比容量分别为137、64 mAh·g-1,而石墨烯改性的LiFePO4微球的比容量分别为141、105 mAh·g-1,表现出较好的倍率特性.恒流循环充放电测试60次后两种材料容量保持率分别为70.2％、83.7％.说明掺杂石墨烯构成的三维导电网络能明显改善LiFePO4的电化学性能.     

球磨方式对锂离子正极材料LiFePO4性能的影响

采用高温固相合成法制备橄榄石型的LiFePO₄正极材料，在合成过程中分别采用湿法球磨和干法球磨两种球磨方式。用X-射线衍射，扫描电镜，激光粒度测试等对合成材料进行表征，并对以LiFePO₄为正极的电池进行电化学性能测试。结果表明，相对于干法球磨，湿法球磨制备的LiFePO₄样品具有更好的电化学性能，0.2C放电的首次放电比容量为134.9 mAh·g^-1，并有优良的大电流放电性能及循环性能。这主要是因为采用湿法球磨制备的LiFePO₄材料物相较纯、粒径均匀，与导电添加剂的接触更加紧密，从而提高了LiFePO₄材料电化学性能。     

Characterization and Electrochemical Performance of ZnO Modified LiFePO4/C Cathode Materials for Lithium-ion Batteries

To improve the electrical conductivity of LiFePO4 cathode materials, the ZnO modified LiFePO4/C cathode materials are synthesized by a two-step process including solid state synthesis method and precipitation method. The structures and compositions of ZnO modified LiFePO4/C cathode materials are characterized and analyzed by X-ray diffraction, scanning electron microscopy, transmission electron microscopy and energy dispersive spectroscopy, which indicates that the existence of ZnOhas little or no effect on the crystal structure, particles size and morphology of LiFePO4. The electrochemical performances are also characterized and analyzed with charge-discharge test, cyclic voltammetry and electrochemical impedance spectroscopy. The results show that the existence of ZnO improves the specific capability and lithium ion diffusion rate of LiFePO4 cathode materials and reduces the charge transfer resistance of cell, and the one with 3 wt% ZnO exhibits the best electrochemical performance.     

焙烧温度对合成LiFePO4的产物组成和电化学性能的影响

以FePO4为前驱体, 采用碳热还原法合成了LiFePO4/C复合正极材料; 通过TG-DTA、FTIR、XRD 等技术研究了反应历程, 分析了不同焙烧温度下产物的组成及杂相存在的原因, 并测试了其电化学性能. 研究表明, 300 ℃下LiFePO4已作为主要的相存在, 显示了较低的成相温度; 300、400、500 ℃下样品中存在一定量的杂相Li3PO4和Fe2O3, 600 ℃得到纯相的LiFePO4, 而在700 ℃下出现了焦磷酸盐Li4P2O7, 这些杂相的存在影响了其电化学性能, 600 ℃样品具有最佳的电化学性能, 其在0.1C下首次放电容量达146 mAh·g-1, 循环15 次后容量还保持为141 mAh·g-1.     

不同碳源对LiFePO4/C锂离子电池正极材料性能的影响

以自制的正磷酸铁为铁和磷源,氢氧化锂为锂源,分别以酚醛树脂、葡萄糖、柠檬酸为碳源,采用碳热还原法合成LiFePO4/C锂离子电池正极材料.采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、四探针电导测定及恒流充放电测试分别对合成样品的物相、粒径、表面形貌、电导率及电性能进行了分析.结果表明以酚醛树脂为碳源制备的Li FeP...     

大功率LiFePO4/C复合材料的简易合成

本文采用碳热还原法,以廉价的FeCl3.6H2O、LiOH.H2O和NH4H2PO4为原料,以淀粉为还原剂和碳源,经600℃烧结制备了LiFePO4/C复合材料,方法重现性好且易规模化生产.采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)测试材料结构,观察材料形貌.结果表明,经600℃烧结10 h所得产物具有纯相的橄榄石型晶体结构,良好的结晶性和规整的球状形貌,粒径为60～100 nm.包覆LiFePO4晶粒的碳层厚度为2 nm左右,碳含量为5%(by mass).材料的振实密度高达1.3 g·cm-3,在0.2C倍率下首次放电比容量为162 mAh·g-1,在0.5C、1C、2C、5C和10C倍率下首次放电比容量分别为143、135、127、116和105 mAh·g-1,10C倍率下500周期循环,其比容量仍有81 mAh·g-1.     

Li2MnSiO4/CNTs复合正极材料的合成与电化学性能

采用水热辅助溶胶-凝胶工艺,通过原位复合的方法合成了锂离子电池用Li2MnSiO4/CNTs复合正极材料.分析了复合正极材料的形貌和组成特征,并对每摩尔分别复合5,10,20和30 g碳纳米管(CNTs)及未复合CNTs的样品进行了电化学性能测试.结果显示,所合成的Li2MnSiO4颗粒尺寸分布均匀,粒径在100 nm左右,易团聚.但随着CNTs复合量的增加,团聚现象逐渐改善.合成的Li2MnSiO4材料结晶度良好,属于正交晶系Pmn21空间群.电化学测试结果表明,每摩尔复合20 g CNTs的样品电化学性能最佳,在10 mA/g电流密度下,首周放电容量为150 mA.h/g,循环20周后仍保持在80 mA.h/g;CNTs的原位复合可提高Li2MnSiO4材料的导电性能,并改善其电化学性能.     

Nb 掺杂LiFePO4/C 的一步固相合成及电化学性能

用固相法一步合成了Nb掺杂的LiFePO4/C复合材料, 研究了Nb掺杂量对材料电化学性能的影响. 结果表明, Nb掺杂后LiFePO4/C复合材料的电化学性能明显提高. 在0.5C、1C和2C充放电倍率下, 名义成分为Li0.96Nb0.008FePO4/C正极材料的比容量分别为161、148和132 mAh•g−1, 已达到实用化水平. 阻抗谱和循环伏安特性测试显示, Nb掺杂有效地降低了复合材料电极的阻抗和极化, 说明Nb掺杂的主要作用是提高了LiFePO4的电子电导率.     

LiFePO4纳米晶的尺寸、形貌调控及锂电池性能研究

由于材料的电化学性能与其尺寸、形貌和结构密切相关,本文围绕乙二醇体系制备LiFePO_4纳米晶展开了材料的尺寸和形貌调控合成探索,并对材料进行了锂电池性能表征。改变体系的反应物浓度,LiFePO_4纳米晶的尺寸明显发生变化,当体系中FeSO_4的浓度为0.15mol/L时,得到的LiFePO_4纳米晶尺寸最小,其锂离子电池的容量稍高于其他尺寸的LiFePO_4纳米晶。葡萄糖的添加量对LiFePO_4纳米晶的形貌会产生影响,但对锂离子电池性能影响不大。