锂离子电池正极材料LiFePO4的结构和电化学反应机理

十年来的研究并没有对LiFePO4的电化学反应机理形成准确一致的认识.复合阴离子(PO4)3-的应用使铁基化合物成为一种非常理想的锂离子电池正极备选材料.然而,LiFePO4的晶体结构却限制了其电导性与锂离子扩散性能,从而使材料的电化学性能下降.本文主要考虑充放电机理、相态转变、离子掺杂、锂离子扩散、电导、电解液、充放电动力学等因素的影响,从理论与实验角度综述了关于LiFePO4的电化学反应机理的研究进展.     

掺碳制备锂离子电池正极材料LiFePO4

采用固相法合成LiFePO4和掺碳的LiFePO4,并对不同掺碳量的LiFePO4进行电化学性能测试,室温条件下,在0.1 C倍率下充放电,样品d(ωC=8.5%)的初始放电容量为151.7 mA·h/g.10次循环后,其放电比容量仍有149.5 mA·h/g,容量损失较小.这表明,在合适的制备工艺条件下,掺碳能获得结构稳定、电化学性能良好的锂离子电池正极材料LiFePO4.     

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。     

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.     

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...     

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。     

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.     

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LiFePO_4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LiFePO_4的研究进展。系统地阐述了LiFePO_4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licoo2的包覆改性

licoo2;表面包覆处理;锂离子电池;正极材料     

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.     

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.     

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.     

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.     

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.     

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.     

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.