分级过程对LiFePO4/C电池性能的影响

本文采用磷酸铁工艺路线制备碳包覆的磷酸铁锂（LiFePO₄/C）复合正极材料,系统考察气流粉碎分级过程对LiFePO₄/C正极材料及全电池性能的影响. 研究表明：分级前磷酸铁锂颗粒粒度较大,中值粒径为17.37μm,呈规整球形形貌,具有较高的振实密度和碳含量;分级后球形被打碎,振实减小. 全电池测试结果显示：分级过程对全电池的容量、交流内阻、直流内阻、功率密度的影响较小;但分级前电芯的低温放电容量保持率和550周的高温循环保持率分别60.1%和87.5%,明显优于分级后的49.5%和84.7%. 分级前碳层能均匀包覆在磷酸铁锂表面形成均匀导电网络,而分级过程将磷酸铁锂的碳层有一定的剥离和破坏导致性能下降.     

高性能LiFePO4/碳纳米笼锂离子电池正极材料

以具有高比表面积、分级孔结构和优良导电性的碳纳米笼（CNCs）为载体,制得了粒子尺寸为10～25 nm且高度分散的LiFePO₄/CNCs复合物.以LiFePO₄/CNCs复合物作为锂离子电池的正极材料,在0.1 C倍率下首次放电比容量达到163 mAh·g^-1,15 C和30 C倍率下的放电比容量可达96和75 mAh·g^-1;在15 C倍率下循环200圈后,其放电比容量仍保持在92 mAh·g^-1,显著优于LiFePO₄/CNTs复合物.这些结果表明,LiFePO₄/CNCs复合物具有优异的倍率性能和循环稳定性,是一种性能优良的锂离子电池正极材料,其性能源自CNCs载体的高比表面积、分级孔结构和优异导电性以及LiFePO₄颗粒的纳米化和高结晶度.     

新一代动力锂离子电池磷酸锰锂正极材料的研究现状与展望

磷酸锰锂（LiMnPO₄）正极材料具有能量密度高、成本低、安全性高和热稳定性好等优点,目前已成为锂电产业界研究的热点,有望成为继磷酸铁锂（LiFePO₄）之后的新一代正极材料. 然而,磷酸锰锂的电子电导率和锂离子扩散率均很低,其电化学性能提高较为困难,至今尚无法制备出满足实际应用的高性能LiMnPO₄正极材料,严重制约了LiMnPO₄材料及其电池的发展. 本文从LiMnPO₄的结构特性出发,对近年来国内外在碳包覆、离子掺杂、纳米化和控制晶体形貌等改性研究、全电池研究、专利情况以及商业化尝试等多方面进行了综述,并对LiMnPO₄的发展进行了展望.     

锂离子电池正极材料的晶体结构及电化学性能

正极材料是锂离子电池的重要组成部分。作为提供自由脱嵌锂离子的正极材料,其晶体结构的特点决定了锂离子脱嵌路径方式的不同,并对锂离子电池的电化学性能等产生明显影响。本文根据正极材料的晶体结构和锂离子“脱嵌/嵌入”路径方式的不同,重点讨论了一维隧道结构、二维层状结构和三维框架结构正极材料的晶体结构特点、锂离子“脱嵌/嵌入”路径和其电化学性能之间的关系,主要包括一维隧道结构正极材料LiFePO₄,二维层状结构正极材料LiMO₂(M=Co, Ni, Mn)、Li_1+xV₃O₈和Li₂MSiO₄ (M=Fe, Mn) 以及三维框架结构正极材料LiMn₂O₄和Li₃V₂(PO₄)₃。揭示了目前锂离子电池正极材料的研究现状和存在问题,并对今后的发展方向进行了评述。     

涂碳铝箔对磷酸铁锂电池性能影响研究

本文研究了使用涂碳铝箔作为正极集流体磷酸铁锂电池的性能。研究对比了使用普通铝箔和涂层铝箔的10 Ah软包磷酸铁锂电池的主要性能。研究表明:使用涂层铝箔不但可以提高磷酸铁锂材料的粘结性,而且使用导电涂层可以有效降低正极材料和集流体的接触内阻,从而减小电池内阻,提高电池倍率性能。与使用普通铝箔作为集流体相比,通过使用涂碳铝箔可以使得电池的内阻降低65%左右,但是,磷酸铁锂正极材料的克容量却偏低约5~10 mAh·g-1,首次效率也偏低4%左右;在快速放电15C倍率下,使用涂碳铝箔的电芯比使用普通铝箔容量提高约15%左右,10C放电倍率下,平台增加0.3~0.4 V;使用涂碳铝箔电芯的常温自放电率较高,但容量恢复率也较高;550周循环下,使用涂碳铝箔可以使得电池的循环性能提高约1%。而在电池低温性能方面,使用涂碳铝箔对低温性能并无改善。     

磷酸铁锂表面碳包覆研究进展

橄榄石结构的LiFePO₄具有电压平台平稳、价格低廉、原料丰富和环境友好等优点,得到了人们的广泛关注. 然而,纯LiFePO₄的离子和电子导电性较差,其大范围应用受限. 研究表明,对LiFePO₄表面进行碳包覆可以有效提升其电化学性能. 结合国内外研究现状,本文综述了不同的碳包覆方法、碳源种类对LiFePO₄电化学性能的影响,以及碳包覆提升LiFePO₄正极材料电化学性能的作用机制.     

无定形FePO4作为钠离子电池正极材料的研究进展

随着能源与环境问题的日益加剧,发展绿色能源存储与转化技术变得越来越重要.作为一种环境友好型储能器件,钠离子电池的快速发展激发了对高性能正极材料的需求.在各类正极材料中,无定形磷酸铁(FePO₄)因其较高的理论比容量和优异的电化学可逆性而受到了广泛关注.基于此,本文综合评述了无定形FePO₄作为钠离子电池正极材料的研究进展.首先,介绍了无定形FePO₄的基本特征及其应用;然后,系统总结了其常见的合成方法,如模板法、水热法等;介绍了增强无定形FePO₄储钠性能的策略,强调了形貌结构和性能之间的紧密联系;最后,对该领域进行了总结与展望.     

涂碳铝箔对磷酸铁锂电池性能影响研究

本文研究了使用涂碳铝箔作为正极集流体磷酸铁锂电池的性能。研究对比了使用普通铝箔和涂层铝箔的10 Ah软包磷酸铁锂电池的主要性能。研究表明：使用涂层铝箔不但可以提高磷酸铁锂材料的粘结性,而且使用导电涂层可以有效降低正极材料和集流体的接触内阻,从而减小电池内阻,提高电池倍率性能。与使用普通铝箔作为集流体相比,通过使用涂碳铝箔可以使得电池的内阻降低65%左右,但是,磷酸铁锂正极材料的克容量却偏低约5~10 mAh·g^-1,首次效率也偏低4%左右;在快速放电15C倍率下,使用涂碳铝箔的电芯比使用普通铝箔容量提高约15%左右,10C放电倍率下,平台增加0.3~0.4 V;使用涂碳铝箔电芯的常温自放电率较高,但容量恢复率也较高;550周循环下,使用涂碳铝箔可以使得电池的循环性能提高约1%。而在电池低温性能方面,使用涂碳铝箔对低温性能并无改善。     

磷酸铁锂正极材料的缺陷机理与改性技术路径

磷酸铁锂(LiFePO₄,简称LFP)因其良好的安全性、稳定的充放电平台和原料来源广泛等优点,成为当前应用最广泛的正极材料之一。然而,LFP倍率性能较差,且在低温环境下容量大幅衰减,限制了其在动力电池和特殊环境下的应用。本文从多角度分析了LFP存在缺陷的机理,并总结了几种主要的改性技术路径及作用原理。最后,对LFP未来的发展方向提出了相应的展望。     

二(三氟甲基磺酰)亚胺锂对磷酸铁锂正极高温行为的影响

系统研究了电解质锂盐对磷酸铁锂电极高温性能的影响, 并探讨了相关的作用机理. 差示扫描量热仪测试显示, 与LiPF₆相比, 二(三氟甲基磺酰)亚胺锂(LiTFSI)和LiBF₄具有对水份稳定且热稳定性好的优点, 更适合高温条件下使用. 应用等离子体发射光谱考察LiFePO₄在55 ℃和不同电解液体系中铁离子溶出程度, 结果表明, 在LiTFSI和无氟锂盐电解液中LiFePO₄的铁很少溶出, 而在LiPF₆电解液中却溶出严重, 且FePO₄的铁溶出量高于LiFePO₄. 循环伏安和光学显微镜测试结果显示少量LiBF₄的加入能有效抑制LiTFSI对集流体铝箔的腐蚀. 以LiTFSI和LiBF₄作为混合锂盐配成的电解液能显著改善LiFePO₄/Li电池的高温电化学性能, 在55 ℃和1 C倍率下循环40次后放电比容量达147.7 mAh/g.     

动力型锂离子电池正极材料LiFePO4的改性研究

橄榄石型LiFePO4具有高的理论比容量、高倍率特性、优越的电化学和热稳定性能、循环寿命长且绿色环保等优点,被认为是新一代动力型锂离子电池理想的正极材料之一.LiFePO4因本身结构的缺陷导致了其极低的电导率和Li+扩散速率,限制了该材料在动力电池的中实际应用.本文综述了通过表面包覆修饰、金属阳离子晶体结构内掺杂和导电...     

Carbon-coated LiFePO4–carbon nanotube electrodes for high-rate Li-ion battery

Journal of Solid State Electrochemistry - Olivine LiFePO4 (LFP) is a promising cathode material for high-rated lithium-ion batteries. However, olivine faced a severe disadvantage of low...     

锂电池中低成本碳包覆磷酸铁锂正极材料的合成及其性能

磷酸铁锂作为动力锂离子电池的正极材料正逐渐走向市场.以Li3PO4,FePO4,Fe粉以及乙醇为原料,采用高温热分解方法成功地制得乙醇碳包覆的LiFePO4正极材料.实验结果表明,该LiFePO4/C材料颗粒均匀,分散性好,粒径大约在200nm～1μm之间,颗粒表面被碳包覆,颗粒之间由碳纤维连接.该正极材料首次放电容量达137mAh·g-1,首次充放电库仑效率在95%以上,50次循环后,放电容量基本不衰减,显示出良好的循环稳定性和可逆性.本研究降低了锂离子电池的生产成本,显示了良好的工业化应用前景.     

Characterization of Sol-Gel-synthesized LiFePO4 by multiple scattering XAFS

X-ray absorption spectroscopy (XAS) was used to investigate the local structure arrangements of submicrocrystalline lithium iron phosphate and its precursors. The former material, proven to be very promising as active cathode material in lithium metal and lithium-ion batteries, was synthesized through a new procedure that combines a simple sol-gel precipitation with a moderate temperature (e.g., low cost) heat treatment. X-ray absorption near-edge structure (XANES) and extended X-ray absorption fine structure (EXAFS) spectra taken at the Fe K-edge pointed out the modification of the Fe site during the synthesis steps that allow one to produce the submicrometer size crystalline LiFePO4 (active material) useful for batteries applications. The XAS investigation has shown that such a material is different from the conventional crystalline LiFePO4 on the short-range order. The difference is attributed to the synthesis procedure.     

LiFePO4单颗粒电化学本征性能的快速精确评测

通常需要将电活性材料与导电剂、粘接剂等辅助物质混合后,制成复合电极来评测材料的电化学性能,但辅助物质和复合电极结构可能影响评测结果的准确性. 由于单颗粒微电极可选取单一颗粒进行测试,无需加入添加剂材料,因此,采用单颗粒微电极评测材料性能可以得到材料的本征性能. 同时,单颗粒微电极还可以实现对材料的快速、精确评测. 本文利用单颗粒微电极方法测试了球形LiFePO4颗粒的循环伏安特性、循环稳定性和动力学性能. 结果表明,单颗粒微电极可以20 mV?s-1的速率快速扫描、精确测试,测得锂离子在该颗粒中的扩散系数约为2.4 ~ 3.2?10-11 cm2?s-1,电化学反应的控制步骤为锂离子的固相扩散控制. 另外,LiFePO4颗粒在该单颗粒微电极构成的电池中表现出良好的循环稳定性. 这些显示了单颗粒微电极在电极材料特性研究中的可行性.     

Direct evidence of concurrent solid-solution and two-phase reactions and the nonequilibrium structural evolution of LiFePO4

Lithium-ion batteries power many portable devices and in the future are likely to play a significant role in sustainable-energy systems for transportation and the electrical grid. LiFePO(4) is a candidate cathode material for second-generation lithium-ion batteries, bringing a high rate capability to this technology. LiFePO(4) functions as a cathode where delithiation occurs via either a solid-solution or a two-phase mechanism, the pathway taken being influenced by sample preparation and electrochemical conditions. The details of the delithiation pathway and the relationship between the two-phase and solid-solution reactions remain controversial. Here we report, using real-time in situ neutron powder diffraction, the simultaneous occurrence of solid-solution and two-phase reactions after deep discharge in nonequilibrium conditions. This work is an example of the experimental investigation of nonequilibrium states in a commercially available LiFePO(4) cathode and reveals the concurrent occurrence of and transition between the solid-solution and two-phase reactions.     

锂离子电池正极材料LiFePO_4在Fe位掺杂的研究进展

橄榄石型LiFePO4是近年发展起来的一种锂离子电池正极材料,但是LiFePO4的电子导电率低和锂离子扩散速度慢限制了其实用化,需要改进.其中一种很有效的方法就是在LiFePO4的晶格中掺杂金属离子,使其产生晶格缺陷,促进Li+扩散,改善晶体内部的导电性能.LiFePO4有Li(M1)和Fe(M2)2个金属位,可使用金属离子对其改性.本文综述了对锂离子电池正极材料LiFePO4在Fe(M2)位掺杂的研究进展.LiFePO4在Fe(M2)位的掺杂主要采用Mn2+,Ni2+,Co2+,Mg2+等几种金属离子.     

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.     

锂离子蓄电池正极材料LiFePO4研究进展

锂离子电池正极材料正在向着高比能量、长寿命、低成本、环境友好的方向发展，而具有橄榄石结构的LiFePO4正极材料以其结构稳定、成本低、无污染等优点成为21世纪最理想的绿色电源，但自身也存在缺点。综述了锂离子电池正极材料LiFePO4的研究进展。系统地阐述了LiFePO4的晶体结构特征及性能、多种合成方法以及掺杂多种导电材料和控制晶体生长制备纳米粉体对材料性能的影响。对该材料的应用前景进行了展望，并提出了下一步可能的研究趋势。     

Effects of vanadium oxide coating on the performance of LiFePO4/C cathode for lithium-ion batteries

Journal of Solid State Electrochemistry - LiFePO4 cathode material is considered as prospective materials for lithium-ion batteries and attracted great interest because of excellent cyclic...