LiFePO4的制备、结构与电性能研究

应用高速球磨-高温固相反应法于不同煅烧温度(400~700℃)下合成L iFePO4锂离子电池正极材料,X-射线衍射、扫描电镜和恒电流充放电等测试表明,煅烧温度对合成的L iFePO4晶体结构、表观形貌以及电化学性能均有很大影响;经600℃煅烧得到的L iFePO4样品具有良好的充放电性能,以0.1C倍率充放电,首次放电比容量为128.8 mAh/g,第15次放电比容量为129.1 mAh/g,充放电效率在99.7%以上;其高温充放电性能亦佳.     

聚合物热解法还原制备LiFePO4锂离子电池正极材料

应用聚丙烯酸盐热解还原法制备L iFePO4/C材料.经XRD和SEM分析,该材料具有橄榄石结构,结晶程度高,粒度分布均匀,粒径约100 nm.恒流充放电实验表明,该材料放电容量为138 mAh/g,循环性能良好.证实聚丙烯酸盐热解还原法是一种制备L iFePO4材料的新型实用方法.     

Li1-xMxFePO4阴极材料的合成和电化学性能

应用聚丙烯酸盐热解法合成掺杂Cr3+或Mg2+、Mn2+、Ni2+的LiFePO4正极材料,研究掺杂离子对目标化合物电化学性质的影响.XRD和SEM实验表明,该材料微米级颗粒是由约200nm的粒子团聚而成的,具有橄榄石型结构,且未出现杂质相.电化学测试表明,掺Cr3+的LiFePO4在高倍率(3C)放电下的首周放电容量为97mAh/g,相当于0.15C率容量的66%,其循环性能优异,充分显示离子掺杂能显著改善材料的高倍率放电性能和循环性能.     

分散剂PVA对水热反应制备LiFePO4性能的影响

应用改进的水热反应法制得粒径小且分布均匀的L iFePO4颗粒,煅烧时加葡萄糖形成包覆碳.XRD、SEM和充放电测试表明,该材料粒径约200 nm,颗粒的尺寸分布比较均匀,具有3.45 V的放电平台,放电容量最高达到140 mAh/g,循环到第40周容量仅衰减2.1%.详细讨论了如何有效调控L iFePO4的粒子尺寸以及包覆碳对其电化学性能的影响.     

LiNi0.49Mn1.49Y0.02O4的合成及其电化学性能研究

应用柠檬酸辅助溶胶-凝胶法.合成了Y3+掺杂的尖晶石LiNi0.49Mn1.49Y0.02O4材料.XRD、循环伏安、恒流充放电和交流阻抗测试结果表明,Y3+的掺杂能提高LiNi0.5Mn1.5O4的倍率和循环性能.在电压区间3.5～4.9V,1C倍率下,其初始放电比容量为114.9 mAh.g-1,100次循环后放电比容量仍可达113.0 mAh.g-1,容量保持率为98.3%.掺杂Y3+能减小材料界面阻抗.     

钛离子掺杂对LiFe0.6Mn0.4PO4/C 电化学性能的影响

采用固相法合成了钛离子掺杂LiFe0.6Mn0.4PO4/C正极材料.通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)以及电化学测试,对合成材料的结构、形貌和电化学性能进行了表征.结果表明:钛离子掺杂未影响材料的晶型结构,但显著改善了材料的电化学性能;Li(Fe0.6Mn0.4)0.96Ti0.02PO4/C材料表现出优异的倍率性能,0.1C倍率下其比容量为160.3mAh.g-1;在10C倍率下,比容量为134.7mAh.g-1;特别是在20C高倍率下仍然具有124.4mAh.g-1的放电比容量.电化学交流阻抗谱(EIS)和循环伏安(CV)测试结果说明,通过钛离子掺杂导致材料阻抗和极化的减少是材料倍率性能改善的主要原因.     

聚苯胺掺杂对C-LiFePO4复合正极材料性能的影响

应用固相反应法在惰性气氛下合成橄榄石型LiFePO4,然后制成聚苯胺掺杂C-LiFePO4复合正极材料.XRD,交流阻抗及电化学方法等测试表明,聚苯胺掺杂对LiFePO4电化学性能有一定的改善.当放电倍率为0.1C时,掺杂10%聚苯胺的(C-LiFePO4)0.9(PANI)0.1样品的放电容量达到164 mAh.g-1,且循环稳定性良好.在0.5C和1C的放电倍率下,也可以分别达到121.6 mAh.g-1和110.1 mAh.g-1的放电比容量.     

Li3V2(PO4)3/C和Li2.5Na0.5V2(PO4)3/C的结构和电化学性能的比较研究

采用溶胶-凝胶法合成了锂离子正极材料Li3V2(PO4)3/C(LVP/C)及Li2.5Na0.5V2(PO4)3/C,并用XRD、循环伏安及交流阻抗等方法,研究了大量Na+掺杂对材料结构和电化学性能影响。结果表明,大量钠离子的掺杂会使LVP结构由单斜向菱方转变。掺杂化合物Li2.5Na0.5V2(PO4)3/C在0.5 C充电1 C放电时,首次放电容量为118 mAh.g-1,50次循环后容量保持率为92.4%,并发现与单斜LVP存在多个放电平台不同,Li2.5Na0.5V2(PO4)3/C仅在3.7 V处有一个放电平台。     

铈掺杂络合燃烧法制备Li1.05CexMn2-xO4材料及其电化学性能

采用已二酸络合燃烧法制备了稀土Ce掺杂的锰酸锂材料Li1.05CexMn2-xO4粉体。利用XRD,SEM,EDS等对材料粉体进行结构形态表征,并以其为锂离子电池正极活性材料测试其充放电性能。实验结果表明:材料Li1.05CexMn2-xO4(x=0,0.01,0.02,0.03)具有较好的尖晶石结构,且颗粒分布均匀,掺杂的比未掺杂的比容量以及常温、高温下循环性能都有较大的改善。当掺杂量达到0.02(摩尔比)时材料的综合性能较好,其电化学极化阻抗小,放电比容量为126.8 mAh.g-1,常温下50次循环后仍保持有94.1%的放电效率,高温30次后为82.5%。     

单斜层状结构锂离子电池正极材料LiY_xMn_(1-x)O_2的合成及其电化学性能

以Na2CO3、(CH3CO2)2Mn.4H2O、Y2O3和CH3COOLi.2H2O为原料,采用高温固相法经过2次灼烧和水热离子交换法得到一系列钇掺杂的LiMn1-xYxO2(x:0.01,0.02,0.03,0.05)化合物。通过XRD、XPS、循环伏安及恒电流充放电测试技术,研究了钇掺杂离子对合成正极材料结构及电化学性能的影响。结果表明,所得产物均具有单斜层状结构。合适的钇掺杂可以起到扩展锂离子脱嵌通道和稳定骨架结构的作用,钇离子的引入部分取代原有的三价锰离子,由于钇离子的离子半径较三价锰离子大,因此稀土掺杂锰酸锂材料的晶胞参数比未掺杂材料大,在一定程度上扩充了锂离子迁移的三维通道,更有利于锂离子的嵌入与脱嵌,提高单斜层状LiMnO2材料的电化学循环可逆性及循环稳定性。通过对所得化合物进行了钇掺杂量及电化学性能的研究,得到性能比较优良的LiY0.021Mn0.979O2化合物,其首次放电比容量为125.7mA.h/g,100次循环以后,放电比容量达212.1mA.h/g,远高于未掺杂材料的放电容量138mA.h/g。交流阻抗测试结果表明,Y3+的掺入能降低材料的电化学反应阻抗和提高材料中Li+的扩散能力。     

锰离子掺杂对LiCoPO4性能的影响

应用溶胶-凝胶法合成了锰掺杂的LiCoPO4正极材料.X射线衍射、扫描电镜和循环伏安等电化学测试表明,少量锰离子掺杂不影响LiCoPO4的晶格结构,且明显改善了LiCoPO4正极材料电化学性能.锰掺杂量为1%时得到的LiMn0.01Co0.99PO4正极材料具有最好的电化学性能,以0.1C倍率放电时,首次放电比容量可达130.6 mAh/g.     

溶剂热法制备Mn掺杂LiFePO4正极材料及其电化学性能

以水和乙二醇作溶剂,采用溶剂热法合成不同Mn掺杂量的LiFePO_4正极材料,并对其物相、形貌和电化学性能进行研究。结果表明,Mn在LiFePO_4正极材料中存在积极作用,Mn的掺杂可以提高LiFePO_4的电化学性能。一方面,少量Mn的掺杂可以拓宽锂离子扩散通道,减小电荷转移阻抗。但另一方面,当Mn的掺杂量过多时,其自身较差的动力学性质会导致电荷转移受阻,造成电池极化和严重的容量衰减。     

高比容量锂离子电池正极材料LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_(2)的制备及性能北大核心CSCD

以LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_(2)为研究对象,通过共沉淀法制备了不同F物质的量分数(0%、1%、3%、5%)的LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_(2)三元正极材料(NCM),通过对NCM材料的晶格结构、微观形貌、电化学性能进行分析,结果表明:F掺杂后提高了NCM材料的结晶度,降低了阳离子混乱程度,适量的F掺杂有助于减小NCM三元正极材料的尺寸和提高均匀性,F的掺杂还能够降低NCM三元正极材料的极化现象,初始放电比容量随着F的掺杂含量升高呈现出先升高后降低的趋势,循环性能随着F的掺杂得到了提高,F掺杂物质的量分数为3%的NCM三元正极材料初始放电比容量167.2 mA·h/g,容量保持率达到98.5%,阻抗较小,电化学性能最优。     

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.     

橄榄石LiFePO4复合正极材料的合成及其电化学性能研究

采用固相反应法在惰性气氛中合成了橄榄石型LiFePO₄/C复合正极材料,考察了焙烧温度对目标材料性能的影响.采用XRD、SEM、TG-DSC、激光粒度分布以及电化学测试等手段对该材料进行了结构表征和性能测试.结果表明,完美的结晶、较小的粒径以及与导电剂的良好接触是产物具有优良电化学性能的保证.于750℃下制得产物的结构完整,表面形貌较好,粒经分布均匀,具有良好的电化学性能.在室温及0.05 C充放电倍率下,该材料的首次放电容量为142.5 mA.h/g,循环50次后,未见明显衰减.     

Sol-gel法制备的LiTi2-xMnx(PO4)3@C复合纳米材料及其储锂性能

通过简单的溶胶-凝胶方法成功合成一系列Nasicon型LiTi2-xMnx(PO4)3@C(x=0.02,0.05,0.08和0.1)。掺入异价元素锰增大了LiTi2(PO4)3的晶格参数,从而扩大Li^+的传输通道,并降低了电化学阻抗。同时材料的表面包覆均匀的导电碳层以提高电子的传输速率。所有复合材料通过粉末X射线衍射仪及透射电子显微镜进行表征。LiTi1.92Mn0.08(PO4)3@C作为锂离子电池正极材料表现出最佳的电化学性能。在0.1C倍率下,电池循环150次后放电容量高达145 mAh·g^-1,增大至5C倍率下首次充放电达到132mAh·g^-1。优异的电化学性能可归因于掺杂提高了锂离子扩散系数及包覆碳材料降低了传荷阻抗。     

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.     

Effect of Dy3+‐doping on Electrochemical Properties of LiFePO4/C Cathode for Lithium‐Ion Batteries

Dy doping and carbon coating are adopted to synthesize a LiFePO₄ cathode material in a simple solution environment. The samples were characterized by X‐ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM). Their electrochemical properties were investigated by cyclic voltammetry (CV) and galvanostatic charge‐discharge tests. An initial discharge capacity of 153 mAh/g was achieved for the LiDy_0.02Fe_0.98PO₄/C composite cathode with a rate of 0.1 C. In addition the electronic conductivity of Dy doped LiFePO₄/C was enhanced to 1.9 × 10^?2 Scm^?1. The results suggest that the improvement of the electrochemical properties are attributed to the dysprosium doping and carbon coating which facilitates the phase transformation between triphylite and heterosite during cycling. XRD data indicate that doping did not destroy the lattice structure of LiFePO₄. To evaluate the effect of Dy substitution, cyclic voltammetry was used at room temperature. prepared. From Cv measurement a more symmetric curve with smaller interval between the cathodic and anodic peak current was obtained by Dy substitution. This denoted a decreasing of polarization with Dy substitution, which illustrated an enhancement of electrochemical performances.     

5 V锂离子电池正极材料LiNi0.5Mn1.5O4的合成与Li+在材料中的扩散性能

使用草酸盐共沉淀法合成了5 V正极材料LiNi0.5Mn1.5O4,研究了不同温度下合成的材料结构形貌与电化学性能之间的关系。结果表明,在900℃下合成的样品电化学性能最好,可逆放电容量达到133.0 mAh?g-1,经30周循环后,容量仍然保持在132.2 mAh?g-1,容量保持率高达99.4%。使用恒电位间歇滴定法(PITT)测定了锂离子在LiNi0.5Mn1.5O4材料中的扩散系数。结果表明,在LiNi0.5Mn1.5O4材料放电过程中,在不同电位嵌锂量不同,发生反应的氧化还原电对也不同,锂离子的扩散系数在不同的电位下也会有差别,扩散系数在10e-10 cm2?s-1~10e-11 cm2?s-1范围内变