微波法制备LiFePO_4及其电化学性能的研究

采用微波法合成锂离子电池正极材料LiFePO4,并通过X射线衍射(XRD)、电子扫描电镜(SEM)和恒电流充放电实验,研究了在一定微波功率下合成出的材料的性能。结果表明,当含碳量在5%时,采用0.1C进行充放电,材料比容量可达126mAh/g,循环50次后,比容量仅下降10%,循环稳定性好。     

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。     

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。     

不同合成方法对LiFePO4/C正极材料性能的影响

以磷酸亚铁为原料,分别采用磷酸亚铁与磷酸锂的直接合成法(直接法)和磷酸亚铁与原位合成磷酸锂的合成法(磷酸锂原位合成法)合成了橄榄石型LiFePO4/C复合正极材料.用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、以及充放电测试等方法对材料进行了结构表征和电化学性能测试.实验结果表明两种不同方法得到的样品具有橄榄石晶体结构....     

锂离子电池正极材料LiMPO4的研究进展

摘要综述了近年来有关LiMPO4(M=Fe、Mn、Co、V)系列材料的合成与性能研究的进展,重点讨论了LiFePO4材料改性的最新研究成果,分析了该类材料今后可能的发展趋势。     

LiFePO_4的制备及其充放电过程中的结构演变和性能研究

分别以FeC2O4·2H2O(a), Fe2O3(b)和Fe3O4(c)为铁源,采用高温固相法制备了3种LiFePO4(LFP)(简称LFPa, LFPb和LFPc).采用碳包覆法制备了LFPa～LFPc的锂离子电池正极片(LFPA～LFPC).用X-射线衍射仪(XRD)分析了铁源对其结构的影响和充放电过程中的结构演变;用循环伏安法(CV)和交流阻抗法(EIS)对锂离子脱嵌动力学作了初步探讨.XRD分析结果表明,LFPa～LFPc均具有单一的橄榄石结构.LFP在循环过程中结构基本稳定,结晶度有所降低.充放电测试表明,LFPA～LFPC在0.2C倍率下首次放电比容量分别为130 mA·h·g-1, 147 mA·h·g-1和152 mA·h·g-1.其中LFPA拥有较好的倍率性能;CV和EIS研究发现,LFPA在充放电过程中极化小,可逆性好.     

锂离子二次电池正极材料LiVPO4F的制备及其电化学性能的研究

A new cathode material, LiVPO₄F, has been synthesized through two steps of solid-state reactions. In the first step, vanadium pentoxide, ammonium dihydrogen phosphate, and a high surface area carbon were pre-heated at 300 ℃ and reacted at 750 ℃ under an inert atmosphere to yield the trivalent vanadium phosphate VPO₄. In the second step, the product LiVPO₄F was synthesized by the reaction with VPO₄ and LiF. The LiVPO₄F was characterized by X-ray diffraction, scanning electron microscopy, cyclic voltammetry and charge/discharge testing measurements. The LiVPO₄F is triclinic crystalline system. At 0.1 C rate, the first charge/discharge capacities were 150.1 mAh·g^-1 and 132.6 mAh·g^-1; At 0.2 C rate, the first charge/discharge capacities were 142.9 mAh·g^-1 and 125.2 mAh·g^-1. The LiVPO₄F from this work has higher charge/discharge voltage 4.3 V and 4.1 V, respectively.     

锂离子电池正极材料LiFePO4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.     

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。     

锂电池磷酸铁锂正极材料的结构与性能相关性的研究进展

磷酸铁锂(LiFePO_4)具有环境友好、价格便宜、安全性能好等优点,作为正极材料已经广泛应用于国内的电动车动力电池中;为了进一步提高电池的性能,需要对影响磷酸铁锂及同类材料(LiMPO_4 (LMP);M=Fe、Mn、Co、Ni及这些元素的混合)电化学性能的因素进行深入研究。本文从材料颗粒体相特征(相结构、掺杂、纳米化、缺陷和锂离子传输机制)、界面结构及在不同的电解质环境下的界面重构和电极结构与锂电池性能的构效关系等方面进行总结,系统化的阐述并总结了影响磷酸铁锂正极材料最新研究进展。     

表面包覆保护的新型正极材料LiFeBO3电化学性能

以偏硼酸锂和草酸亚铁为原料,采用固相反应,合成了用于动力锂离子电池新型正极材料LiFeBO3,并用乙丙共聚物（EPM）对该材料进行包覆保护处理;采用XRD、SEM和元素分析等测试技术对样品进行表征。 实验表明,LiFeBO3具有较高的放电重量比容量,而且包覆EPM后的硼酸铁锂具有更好的电化学性能,5%EPM包覆的硼酸锂首次放电容量达190 mA·h/g,0.5 C下充放电循环50次后容量衰减只有4.2%。     

Synthesis and Electrochemical Studies of Carbon-modified LiNiPO4 as the Cathode Material of Li-ion Batteries

Well-crystallized olivine LiNiPO₄ and carbon-modified LiNiPO₄(LiNiPO₄/C) were synthesized by a combined solvothermal and solid state reaction method using water-benzyl alcohol two-phase solvent. The structure and morphology of the prepared LiNiPO₄ were systematically characterized by powder X-ray diffraction, scanning electron microscopy and transmission electron microscopy. The LiNiPO₄ particles are up to around 2 μm in diameter while the particle size of LiNiPO₄/C is about 100—200 nm. At a current rate of 0.05 C(1.00 C=167 mA/g, corresponding to one Li⁺ intercalation/deintercalation), LiNiPO₄ and LiNiPO₄/C presented a high initial specific capacity of 157 and 220 mA·h/g, respectively. The capacity of LiNiPO₄/C is 72% larger than that of LiNiPO₄ at 0.1 C. The LiNiPO₄/C cathode exhibits a superior electrochemical performance in comparison with LiNiPO₄, revealing that carbon modifying is an effective method to improve the ionic diffusion and electronic conductivity of cathode material LiNiPO₄. Furthermore, lithium ion diffusion coefficients of LiNiPO₄ and LiNiPO₄/C are 1.80×10^-15 and 1.91×10^-14 cm²/s, respectively, calculated via the data from electrochemical impedance spectra.     

锂离子电池纳米正极材料

综述了锂离子电池纳米正极材料的研究进展,阐述了这种材料用于锂离子电池的优势和存在的问题,把纳米正极材料分为过渡金属嵌锂化合物、金属氧化物和金属硫化物和其它纳米正极材料。归纳了不同纳米正极材料的主要制备方法,探讨了材料的制备方法与其结构、形貌和电化学性能之间的关系,展望了纳米正极材料用于锂离子电池的未来前景。     

锂离子电池正极材料LiMnPO4的合成与性能

对反应物与中间产物进行球磨,采用固相反应法分别在600 ℃和800 ℃合成了掺碳的橄榄石型LiMnPO4.通过XRD表征样品的晶体结构,采用SEM观察样品的微观形貌,利用电化学手段测试样品的充放电性能.结果表明,在对反应物球磨24 h、中间产物球磨12 h的条件下,在600 ℃烧结的样品含有杂相和烧结密实的大块状物.而在800 ℃下烧结可形成纯橄榄石结构的LiMnPO4,但颗粒较大.上述两种样品的电化学测试表明,它们难以充放电.而在反应物球磨36 h、中间产物球磨24 h的条件下,600 ℃烧结得到物相较纯,样品的粒径小且均匀,约100～200 nm,首次放电容量接近100 mAh•g－1.本研究表明,反应物或中间产物的混合程度以及烧结温度的选择是获得具有可逆充放电性能的纯橄榄石结构LiMnPO4的重要因素.     

室温离子液体电解质与锂离子电池正极材料的相容性

室温离子液体作为新一代软功能介质材料,其电化学性质正在引起人们的广泛关注。本文综述了室温离子液体电解质在用于锂离子电池时与正极材料相容性的研究状况,总结了不同室温离子液体电解质与锂离子电池正极材料相容性的基本规律,从正极材料和室温离子液体两个方面探讨了改善室温离子液体/正极材料相容性的基本途径。     

表面包覆保护的离子电池新型正极材料LiFeBO3电化学性能

以偏硼酸锂和草酸亚铁为原料,采用固相反应,合成了用于动力锂离子电池新型正极材料LiFeBO<,3>,并用乙丙共聚物(EPM)对该材料进行包覆保护处理;采用XRD、SEM和元素分析等测试技术对样品进行表征.实验表明.LiFeBO<,3>具有较高的放电重量比容量,而且包覆EPM后的硼酸铁锂具有更好的电化学性能,5%EPM包覆的硼酸锂首次放电容量达190 mA·h/g,0.5 C下充放电循环50次后容量衰减只有4.2%.     

锂离子电池纳米材料研究

报道了作者最近在锂离子电池纳米材料方面的研究工作 .包括纳米负极材料 (如Sb ,SnSb ,CuSn及Si) ,纳米正极材料 (如CuS)合成 ,电化学性质 ,以及纳米材料的晶体结构与形貌在充放电过程中的变化等研究 .此外还报道了具有纳米尺度阴离子的锂盐在聚合物电解质中的增塑作用以及纳米硅Raman光谱和光致发光谱受电化学锂掺杂的影响 .最后对纳米材料的本征性质与其电化学性质的关系进行了讨论 ,并对其在锂离子电池中的应用及在基础研究方面的意义给予了评述 .     

锂离子二次电池锰系正极材料

综述了锂离子二次电池锰系正极材料的研究进展，侧重于阐述尖晶石型及层状锰酸锂的制备、结构与电化学性能之间的关系。     

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.     

Stabilizing High-voltage Cathode Materials for Next-generation Li-ion Batteries

The pressing demand for high-energy/power lithium-ion batteries requires the deployment of cathode materials with higher capacity and output voltage.Despite more than ten years of research,high-voltage cathode mate-rials,such as high-voltage layered oxides,spinel LiNi0.5Mn1.5O4,and high-voltage polyanionic compounds still cannot be commercially viable due to the instabilities of standard electrolytes,cathode materials,and cathode electrolyte interphases under high-voltage operation.This paper summarizes the recent advances in addressing the surface and interface issues haunting the application of high-voltage cathode materials.The understanding of the limitations and advantages of different modification protocols will direct the future endeavours on advancing high-energy/power lithium-ion batteries.