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.     

水热还原法合成LiFePO4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.     

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.     

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.     

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.     

焙烧温度对ZnO粉体结晶及其光学性能的影响

以草酸铵和醋酸锌为原料,采用直接沉淀法制备ZnO粉体,考察了焙烧温度对粉体结晶和光学性能的影响。采用热重分析(TGA-DTA)、X射线衍射、紫外-可见漫反射(UV-Vis)、荧光分光光度计(FS)和扫描电子显微镜(SEM)等方法对样品进行了分析。结果表明,制备的前驱物为C2O4Zn·2H2O,最低焙烧温度400℃,随着焙烧温度的提高,粉体结晶度提高,一次粒径增大;600℃焙烧后有较强紫外发光峰,粉体由200 nm的粒子排列成层叠状;900℃焙烧后有较强可见发光峰,粉体粒子大于500 nm,团聚严重;粉体有较强的紫外吸收,吸收峰有蓝移。     

铝掺杂LiFePO4的表面成分结构及电化学性能研究

锂离子电池正极材料掺杂LiFePO4的报道已很多,而涉及掺杂LiFePO4的表面成分及结构的研究仍很少见.本文采用溶剂热法一步制得了表面富Al的LiFePO4正极材料.TEM测试证实LiFePO4的表面形成均匀的无定型包覆层;俄歇电子能谱和软X射线吸收谱均表明其表面的包覆层为部分Al替代Fe的LiFe1-x Alx PO4.表面富Al(x=0.02)的LiFePO4显示了较好的电化学倍率性能和低温性能,-10oC下充放电,电压范围2.2~4.2 V、0.1C倍率,电极的放电比容量为98 mAh·g-1,0.5C倍率放电比容量可达70 mAh·g-1.这归因于Al的加入改变了材料体相及表面的电子结构,增加了体相电子的传导及表面离子的传导.     

焙烧温度对ZnO粉体结晶及光学性能的影响

以草酸铵和醋酸锌为原料,采用直接沉淀法制备ZnO粉体,考察了焙烧温度对粉体结晶和光学性能的影响。 采用热重分析（TGA-DTA）、X射线衍射、紫外-可见漫反射（UV-Vis）、荧光分光光度计（FS）和扫描电子显微镜（SEM）等方法对样品进行了分析。 结果表明,制备的前驱物为C2O4Zn·2H2O,最低焙烧温度400 ℃,随着焙烧温度的提高,粉体结晶度提高,一次粒径增大;600 ℃焙烧后有较强紫外发光峰,粉体由200 nm的粒子排列成层叠状;900 ℃焙烧后有较强可见发光峰,粉体粒子大于500 nm,团聚严重;粉体有较强的紫外吸收,吸收峰有蓝移。     

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.     

焙烧温度及焙烧时间对异丁烯部分氧化合成甲基丙烯醛催化剂性能的影响

采用沉淀法制备了Mo-Bi-Co-Fe-Cs复合氧化物催化剂, 并用于异丁烯部分氧化制备甲基丙烯醛反应, 结合H_2-TPR、 XRD、 BET和TEM表征, 考察了焙烧温度以及焙烧时间对催化剂物理化学性质及催化性能的影响.研究结果表明, 随焙烧温度升高, 催化剂物相结构没有明显的改变, 而催化剂颗粒则逐渐增大, 氧化能力降低, 且组分之间的协同作用减弱;当焙烧温度提高到540 ℃时, 催化剂局部颗粒已出现烧结. 催化剂活性随焙烧温度提高逐渐下降, 而甲基丙烯醛选择性则在焙烧温度为520 ℃时达到最大值, 焙烧温度对催化剂性能的影响可能因催化剂表面活性位密度不同所致.合适的焙烧温度为520 ℃, 焙烧时间为5 h, 此时异丁烯转化率为98.4%时, MAL选择性可达到87.2%, 具有较好的反应效果.     

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．     

锂离子电池正极材料LiFePO4电化学性能

分别采用蔗糖和乙炔黑作为碳添加剂,高温固相法合成LiFePO_4复合物,利用X射线衍射、扫描电子显微镜和充放电等测试技术对其晶体结构、表观形貌和电化学性能进行了研究。结果表明,合成的LiFePO_4均为单一的橄榄石型晶体结构。采用蔗糖包覆的LiFePO_4具有更好的电化学性能,以0．2 C充放电,首次放电比容量为148．6 mA·h/g,20次循环后放电容量仍为140．3 mA·h/g。     

固相-碳热还原法制备高密度LiFePO4/C复合材料及其电化学性能

以无机Fe2O3和有机柠檬酸铁(FeC6H5O7·5H2O)两种价廉的三价铁化合物为铁源, 利用柠檬酸铁中的柠檬酸根为碳源和还原剂, 通过固相-碳热还原法成功制备了高密度LiFePO4/C复合材料. 采用热重与差示扫描量热法研究了反应历程, 并利用X射线衍射、扫描电镜、激光粒度分布仪、振实密度测试仪和恒流充放电技术对材料的微观结构和物理化学性能进行了表征. 研究结果表明, 在700 ℃下焙烧制备的材料结晶良好、粒径大小适中, 具有优良的电化学性能和较高的振实密度. 该材料在17 mA·g-1电流密度下充放电可以得到129 mAh·g-1的首次放电比容量, 20周循环后比容量基本无衰减. 其晶粒由纳米颗粒和微米颗粒组成, 呈多峰的粒径分布, 振实密度达1.41 g·cm-3.     

锂离子电池正极材料LiFePO4的结构与电化学性能的研究

利用固相法和球化工艺合成了橄榄石型LiFePO4粉体.该粉体由直径为10-15μm的团簇体组成.以合成材料为正极的锂离子电池的循环伏安特性表明,在循环过程中,锂离子插入和脱出具有单一的可逆机制.在不同温度下,材料的交流复阻抗谱表明,随着温度的升高,电池电化学阻抗明显减小.充放电测试结果表明,在17mA/cm2的电流密度下,材料工作电压平稳,电极极化效应较小,容量接近其理论值.在170mA/cm2的电流密度下,电池容量没有明显的减小趋势,而在170mA/cm2电流密度以上时,电池容量迅速降低,且电极极化效应比较显著.经过较大的电流密度测试后,材料在小电流密度下仍然保持着接近理论容量的循环容量.     

优化碳包覆对正极材料LiFePO4/C高倍率性能的影响

碳包覆层的结构和形态对LiFePO4正极材料的电子电导率影响很大. 本文以聚丙烯和葡萄糖为碳源, 二茂铁为催化剂前驱体, 采用原位固相法合成LiFePO4/C复合材料, 并对其微观结构和形貌, 碳的结构与含量, 电化学性能进行分析. 结果表明, 聚丙烯热解形成的碳包覆层石墨化程度高, 可提高材料的高倍率放电性能. 二茂铁的加入有助于优化包覆层的碳结构. 制备的LiFePO4/C复合材料具有优异的高倍率电化学性能, 10C (1C=170 mA·g-1)放电比容量达到145 mAh·g-1.     

纺锤体形LiFePO4锂离子电池正极材料的制备与性能

采用低温溶剂热法合成了LiFePO₄, 并通过热处理方法制备出LiFePO₄/C锂离子电池复合正极材料. 利用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外(FTIR)光谱以及恒电流充放电测试等方法对样品进行结构表征和充放电性能测试. 结果表明: 采用丙三醇(甘油)为溶剂, 低温条件下(120 °C)合成的LiFePO₄具有橄榄石型晶体结构, 呈纺锤体形貌, 且具有粒径分布均匀的特点. 热处理后制备的LiFePO₄/C复合正极材料仍呈纺锤体形貌, 且表现出了优良的充放电性能. 室温下以0.1C倍率恒流充放电, LiFePO₄/C的首次放电比容量达到147.2 mAh·g^-1, 50次循环后放电比容量仍然保持在136.3 mAh·g^-1. 当倍率为0.2C、0.5C和1C时, 样品的平均放电比容量分别在130、120和108 mAh·g^-1左右.     

Electrochemical Performance of LiMn2O4/LiFePO4 Blend Cathodes for Lithium Ion Batteries

A series of LiMn₂O₄/LiFePO₄ blend cathodes was prepared by hand milling and ball milling in order to compensate the disadvantage of spinel LiMn₂O₄ and olivine LiFePO₄. The morphologies of the blends were studied by scanning electron microscopy, and their electrochemical properties were studied by charge-discharge cycling, cyclic voltammetry and electrochemical impedance spectroscopy. It is easy to obtain uniform LiMn₂O₄/LiFePO₄ blends by the hand milling technique, while significant particle agglomeration is caused by the ball milling technique. When the LiMn₂O₄:LiFePO₄ mass ratio is 1:1, the nano-sized LiFePO₄ powders not only uniformly cover the micron-sized LiMn₂O₄ particles but also effectively fill in the cavities of the LiMn₂O₄ space. Such morphology offers a good electrical contact and a high tap density, which leads to a high discharge capacity and good cycle stability.     

Nd3+掺杂对LiFePO4结构及电化学性能的改善

采用两步加热高温固相法合成了掺杂Nd3+的LiFe1-xNdxPO4/C复合材料(x=0,0.01,0.02,0.04,0.06,0.08).用TG-DSC对前驱体进行分析和SQUID(超导量子干涉仪)对样品中Fe3+的磁性测定,优化了合成工艺条件;采用XRD、FE-SEM、EDS等方法分析了样品的结构并对其电化学性能进行了测试.结果表明:LiFe1-xNdxPO4/C复合材料具有橄榄石型结构;当Nd3+的掺杂量6%(物质的量分数)、煅烧温度700℃、煅烧时间16h时,样品在0.2C(1C=170.0mA·g-1)电流密度下的最大放电比容量可达165.2mAh·g-1,循环100次后的容量保持率仍为92.8%,在1C、2C、5C下的最大放电比容量分别为146.8、125.7和114.8 mAh·g-1.通过测定样品在不同较低倍率下的放电比容量,采用外推法得出制备样品的实测理论比容量为168.7 mAh·g-1.     

热解条件对LiFePO4/C表面自由能的影响

以葡萄糖为碳前驱体对水热合成的磷酸铁锂粉末进行碳包覆.测定磷酸铁锂粉末与三种探测液的接触角,并据此通过Young方程采用Wu方法计算了粉末的表面自由能.研究了表面自由能与电导率、放电比容量的关系及对工业化涂布性能的影响.结果表明,在电导率相同的前提下,粉末表面自由能中色散分量与极性分量的比值(γd/γp)对低倍率放电性能没有影响,但对高倍率放电性能影响较大.提高热解温度和延长热解时间可使γd/γp值增加,这有利于粉体与聚偏氟乙烯(PVdF)的粘合和高倍率放电容量的提高.