关键词： 磷酸铁锂   碳包覆   喷雾干燥法   电化学性能  

摘要： 磷酸铁锂（LiFePO4）自1997年被报道以来,便以安全性好、原料来源丰富、理论容量高、循环性能好等优点被认为是最具潜力的二次锂离子电池正极材料之一。然而其较低的电子电导率和锂离子扩散系数却严重限制了 LiFePO4的广泛应用。针对这些缺陷,研究者提出了通过碳包覆、形貌优化和离子掺杂等途径来改善。近年来,科研工作人员又提出从制备方法入手,将单一的制备方法转变为多种制备方法相结合来提高材料的性能。本文采用共沉淀法与喷雾干燥法相结合的思路,合成了形貌一致且粒度均匀细小的LiFePO4/C正极材料,提高了材料的锂离子迁移速率和电子电导率,其中锂离子迁移速率的提高是以共沉淀法与喷雾干燥法相结合通过优化颗粒形貌形成多孔球形形貌来实现;电子电导率的提高是以葡萄糖为碳源进行颗粒表面碳包覆来实现。主要包括以下内容:（1）以葡萄糖为碳源,采用共沉淀法合成了 LiFePO4/C正极材料,着重讨论了抗氧化剂的添加量、共沉淀工艺条件,以及葡萄糖量对材料物相形貌和电化学性能的影响。研究表明,700℃保温10h,铁源和抗坏血酸的摩尔比为4:1,铁源和葡萄糖的摩尔比为1:0.2时的工艺条件下制备出的样品为纯相的LiFePO4材料。电化学测试表明,该样品具有最佳的电化学性能,0.1C下首次放电容量可达140.8mAh/g。但SEM结果显示,葡萄糖的加入造成样品颗粒形貌不规则化,粒径分布范围也较大。（2）在共沉淀法的基础上,采用喷雾干燥法优化前驱体形貌,合成了球形LiFePO4/C正极材料,有效地改善了因葡萄糖的添加导致的材料形貌不规则和粒度分布范围宽的缺陷。研究发现,喷雾干燥法可以缩短前驱体后期热处理的保温时间,有效降低能耗。当保温时间缩短到2h时,制备出了颗粒粒径均匀、形貌均一的纯相LiFePO4/C样品。该样品由细小的初级颗粒堆积而成,而且颗粒表面有微量的孔隙出现,这些孔隙增大了材料与电解液的接触面积,从而有效提高材料的电化学性能。（3）通过改变喷雾干燥过程中的喷雾浓度,对球形样品颗粒表面的孔隙形成机理进行了深入研究,并讨论了多孔性对材料电化学性能的影响。结果表明,在喷雾浓度为0.028mol/L,700℃保温4h的条件下成功制备了多孔球形LiFePO4/C材料。SEM和TEM测试表明该多孔球形颗粒是由更细小的类球状初级颗粒堆积而成,这些初级颗粒表面包覆着一层5-7nm厚的碳层。电化学测试发现,该样品的锂离子扩散系数可高达1.065×10-11cm2/s,0.1C下首次放电容量可达149mAh/g左右,50次循环后容量仍保持了97.1%,具有最佳的电化学性能。

关键词： 磷酸铁锂   锂离子电池   电化学阻抗谱   电极界面反应机制   动力学参数  

摘要： 锂离子电池的电极界面反应过程对电池的充放电容量、循环特性及倍率性能等具有重要影响。因此研究锂离子电池的电极界面反应过程对阐明其容量衰减机理、提高其循环容量及倍率性能等具有十分重要的意义。磷酸铁锂（LiFePO4）是目前广泛应用的锂离子电池正极材料,然而对于LiFePO4的电化学阻抗谱（EIS）的解释还有很多争论。本文中,首先采用EIS研究了添加不同比例石墨导电剂的LiFePO4电极在室温条件下的电化学脱嵌锂过程。结果表明,导电剂的比例对LiFePO4电极的特征电化学阻抗谱具有显著的影响:室温下随着电极中导电剂的增多,阻抗谱从一个半圆和一条斜线转变成两个半圆和一条斜线;当LiFePO4电极中的导电剂含量低于30%时,室温下LiFePO4电极的特征阻抗谱为高频区的一个半圆和低频区的一条斜线,其中,高频区的半圆主要归属于电极材料与集流体之间的接触阻抗,而非通常所理解的电荷传递过程。然而,在特定的嵌锂状态下,添加50%石墨导电剂的LiFePO4电极的特征阻抗谱则由三个部分组成,即两个半圆和一条斜线,其中高频区的半圆主要归属于电极材料与集流体之间的接触阻抗,中频区的半圆归属于电荷传递过程和电极颗粒间的接触阻抗。其中,中频区半圆随电极电位的变化,主要是由电荷传递过程引起的。接着,本文研究了商品化LiFePO4电极在脱嵌锂过程中的EIS谱特征随温度的变化。结果表明,在5℃,LiFePO4电极在脱嵌锂过程中,其阻抗谱中存在三个半圆;并且,LiFePO4电极的阻抗谱特征的变化与环境温度有关,随温度的升高,归属于电极材料与集流体之间的接触阻抗的半圆和归属于锂离子在SEI膜中的迁移的半圆会发生重叠而成为一个半圆。根据以上实验结果可知,室温下LiFePO4电极阻抗谱的高频区半圆不仅归属于电极材料与集流体之间的接触阻抗还和锂离子在SEI膜中的迁移有关。通过选取适当的等效电路拟合了实验所得的电化学阻抗谱数据,测得了LiFePO4电极在电解液中相关的反应活化能ΔG。此外,本文采用高能球磨法合成了LiMn0.8Fe0.2PO4/C复合正极材料,采用EIS和恒流充放电技术研究了该材料电极的电化学脱嵌锂过程和相应的循环性能。结果表明:合成的LiMn0.8Fe0.2PO4/C正极材料具有典型的橄榄石结构,并且具有优良的电化学性能,其首周放电容量为142.2 mAh g-1,100周放电容量为144.8 mAh g-1。EIS研究结果表明,LiMn0.8Fe0.2PO4/C电极的Nyquist图由高频区的一个半圆、中频区的一段圆弧和低频区的一条斜线组成,其中高频区的一个半圆归属于电极材料与集流体之间的接触阻抗和锂离子在SEI膜中的迁移,中频区的圆弧归属于电荷传递过程。

关键词： 磷酸铁锂   高分子网络凝胶法   氮碳共掺   表面活性剂  

摘要： 聚阴离子型正极材料磷酸铁锂具有理论比容量较高(170mAh/g),制■备成本较低以及热稳定性良好等优点。然而,磷酸铁锂的实际应用却因较低的电子电导率(10-9-10S/cm)与离子电导率(10-12～10-14cm2/s)而受到限制。目前,主要通过掺杂离子,表面包覆导电剂以及缩减颗粒尺寸来提高磷酸铁锂的电导率与电化学性能。本实验通过微波辅助溶胶凝胶法与高分子网络凝胶法制备了磷酸铁锂,考察了烧结工艺对样品性能的影响。采用烷基季铵盐类表面活性剂对磷酸铁锂进行改性,探讨了表面活性剂种类,浓度以及烧结温度与时间对磷酸铁锂的改性效果。运用XRD与TEM对样品的物相组成与微观形貌进行分析,通过T G-DTA分析样品在不同温度下的反应过程,样品含有的官能团种类以及化学状态分别根据FTIR与XPS分析得到,电化学工作站与电池测试系统则被用于表征样品的电化学性能。实验结果表明：1.通过微波辅助溶胶凝胶法合成了正极材料磷酸铁锂。微波烧结9min制得样品的纯度与结晶度均较高,在0.1c倍率下首次放电比容量为73.9mAh/g。采用表面活性剂对磷酸铁锂颗粒粒径进行优化,其中,十二烷基三甲基溴化铵(DTAB)对调节磷酸铁锂的颗粒粒径以及控制粉体颗粒团聚方面的优化作用最大,最佳工艺为微波528W烧结20min,此时样品粒径较小且分布更加均匀。2.采用高分子网络凝胶法合成了氮碳共掺磷酸铁锂复合正极材料。该材料最佳制备工艺为惰性气氛下于700℃烧结8h,该复合材料的锂离子扩散系数与电子电导率都得到显著增强,分别达到了3.14×10-9cm2/s与2.79×10-4S/cm,与此同时,该样品的电荷转移阻抗值降至23.3Ω。采用该方法制备的磷酸铁锂复合材料在0.05C与O.1C倍率下,首次放电比容量分别达到了124mAh/g与127.5mAh/g,并且当测试倍率经过循环再次回到0.1C时,该材料的放电比容量提高到13OmAh/g,说明通过该方法制得样品的电化学性能较优异,尤其是循环稳定性良好。3.通过溶胶凝胶法研究表面活性剂对磷酸铁锂电化学性能方面的影响。其中,采用0.1250mol/L的DTAB对样品进行改性,并在惰性气氛下于700℃烧结8h能够制得样品具有更加优异的性能,该样品的比表面积提升到18.35m2/g(远高于空白样品的5.18 m2/g),在提高电荷转移速率的同时减小了样品的极化,且在0.05C倍率下的首次放电比容量达到了147.4mAh/g。

关键词： 磷酸铁锂电池   电池管理系统   MAX17830   ARM-M0+  

摘要： 磷酸铁锂电池作为一种新型的锂离子蓄电池,经过多年的发展,生产技术已经趋于成熟,具有高容量、高输出电压、良好的充放电特性,传统的铅酸、镍氢等蓄电池是无法与其相比的,但磷酸铁锂电池也存在着电池一致性、电池过充等问题,因此在实际使用中需要配合电池管理系统对其进行管理和保护,以发挥其最佳性能。本论文针对车载电台通信用电池电源管理系统进行研发设计,研发一款具有24V/20A输出功能的车载电台用磷酸铁锂电池电源系统。本系统采用MKE02Z64VQH2微控制器和MAX17830架构的设计方案,整个系统采用模块化的设计理念,采用基于ARM-M0+内核的工业级微处理器MKE02作为主处理器进行数据处理,使用MAX17830进行电池组信息的采集,使用嵌入式操作系统RT进行任务管理。其主要的研究内容如下:(1)磷酸铁锂电池性能研究。分析磷酸铁锂电池的工作原理,研究电池的充、放电循环特性以及温度等特性,为磷酸铁锂电池系统的研发提供理论依据和控制参数参考。(2)研究车载电台电源系统组成,分析影响电池组性能的主要因素,对成组连接方式进行可靠性分析,通过综合分析车载电台负载功率要求和电池组成组连接方式,进行车载电台磷酸铁锂电池成组方案设计。(3)完成MAX17830+ARM-M0+架构的24V/20A磷酸铁锂电池管理系统硬件设计。围绕着MAX17830+ARM-M0+架构的电池管理系统进行电路设计,解决低压大电流下的短路保护问题、多级并联组网问题、充放电控制及多路温度采集等技术问题。(4)完成电池管理系统的软件设计。系统采用RT嵌入式实时操作系统作为任务管理的内核,按照功能的不同,其软件划分成多个任务模块,按照模块化的编程思想进行程序编写,并进行实验测试和数据分析,完成磷酸铁锂电池电源系统的设计和测试。

关键词： 流变相合成工艺   锂离子电池正极材料—磷酸铁锂(LiFePO4/C)   动力锂离子电池  

摘要： 能源与环境已成为当今全球最为关注的问题,中国作为能源消费大国,近几年能源需求快速增长,国家能源安全形势十分严峻。采用流变相合成工艺制备的锂离子电池正极材料—磷酸铁锂(Li Fe PO/C)制成的动力锂离子电池具有比容量高、可高倍率充放电、循环寿命长、安全性好、价格便宜等特点,所开发生产的磷酸铁锂正极材料(Li Fe PO/C),可满足锂离子动力电池的需求。因此值得推广与普及。

关键词： LiFePO4   表面改性   纳米Cu微粒   碳纳米卷  

摘要： 近年来,Li FePO4(LFP)电池因理论容量较高、成本低廉、环境友好等特点,被广泛应用于锂离子动力电池市场。然而,LiFePO4正极材料的低电子电导率和低Li+扩散系数阻碍了其电化学性能的进一步提升,是目前亟待突破的技术瓶颈。针对上述问题,本论文以提高材料电子电导率及Li+扩散系数为目的,围绕LiFePO4正极材料表面改性技术展开了研究,具体研究内容如下:通过二步液相化学还原法,在LiFePO4正极材料表面进行纳米Cu微粒修饰,制备了LFP/Cu复合材料。研究不同工艺参数对Li FePO4表面纳米Cu微粒的成核速率、晶粒生长及材料电化学性能的影响规律,优化得出纳米Cu微粒的生长工艺:16 m L/L HCHO、pH=11.5、T=40?C、t=12 min。优化工艺制备的LFP/Cu复合材料在0.1C倍率下具有较高的首次放电比容量146.7 mAh/g,在0.5C、1C、2C和5C倍率下的放电比容量分别为141.5、128.5、112.1和88.3 mAh/g。分散在Li FePO4颗粒表面的纳米Cu微粒显著降低了材料接触阻抗,提高了电子电导率,减少了电极极化,使LiFePO4的倍率性能得到提高,但循环稳定性还有待改善。对基于Mo6+掺杂改性的LiFePO4正极材料进行表面纳米Cu微粒修饰,制备了LiFe0.85Mo0.05PO4/Cu复合材料。纳米Cu微粒在LiFe0.85Mo0.05PO4表面均匀分散,形成的导电网络有利于表面电子电导率的提升,Li Fe0.85Mo0.05PO4/Cu复合材料在0.1C倍率下的首次放电比容量达154.3 mAh/g。体相掺杂和表面修饰复合改性技术提高了LiFePO4材料的电子电导率与离子电导率,此外,Mo6+掺杂有效减少了电极极化,使Li Fe0.85Mo0.05PO4/Cu复合材料展示出较好的倍率性能,在不同倍率下的充放电容量均得到了提高,90次不同倍率循环后容量保持率达89.5%。此外,以石墨烯为原料制备碳纳米卷(CNSs),并与LiFePO4正极材料复合制备了LFP/CNSs复合材料,研究不同表面张力的溶液对CNSs的产量及卷曲程度的影响。LFP/CNSs复合材料中少量的小管径CNSs分散在LiFePO4颗粒间,对复合材料振实密度影响较小。LFP/CNSs复合材料在0.1C倍率下,充放电比容量分别为156.2和153.9 mAh/g,约为理论容量的91%,在0.5C、1C、2C、5C倍率下的放电比容量分别可达148.5、139.2、131.6和119.0 mAh/g,90次不同倍率循环后容量保持率为96.2%,表现出了优异的高倍率电化学性能和循环稳定性。

关键词： 磷酸铁   磷酸铁锂   碳热还原   电化学性能  

摘要： LiFePO4正极材料以其高理论比容量、长循环寿命、环境友好等优点而被誉为最具潜力的锂离子电池正极材料之一。但磷酸铁锂也存在一些问题,如电子导电率低和锂离子扩散系数小。本文以FePO4为铁源,通过碳热还原法合成LiFePO4/C正极材料以提高材料表面导电性。重点研究热处理温度对FePO4结构、不同FePO4前驱体对合成LiFePO4/C粉体电化学性能的影响,内容如下:1.研究不同热处理温度对FePO4结构的影响。在不同温度下对自制FePO4·2H2O进行热处理,得到不同结构的FePO4。热处理温度低于400℃时,得到单斜FePO4;当温度为600℃时,得到三方相FePO4。在500℃时,得到单斜与三方混相FePO4。2.以400℃得到的FePO4为铁源,通过碳热还原法合成LiFePO4/C正极材料,研究合成温度、合成时间、铁锂摩尔比（简称铁锂比）和不同碳源对材料性能影响。最佳合成条件为铁锂比为1:1.1,葡萄糖用量10 wt%和12 wt%,硬脂酸用量6 wt%,合成温度650℃,合成时间12 h。3.以不同FePO4作为前驱体,通过碳热还原合成LiFePO4/C粉体,并对其电化学性能进行研究。结果表明,不同FePO4前驱体均能得到纯相LiFePO4/C粉体,但其电化学性能有所差异。以硬脂酸为碳源时,500℃热处理后得到混相FePO4合成的LiFePO4/C粉体电化学性能最佳,在0.1C下,首次放电比容量高达169mAh/g,在1C、2C和5C下,第100个循环放电比容量分别为128、116和104mAh/g,保留率分别为100%、113%和113%。以葡萄糖为碳源时呈现与硬脂酸为碳源时相同规律。混相FePO4制备的LiFePO4/C粉体具有最佳电化学性能,其原因可能是混相FePO4的反应活性强,碳热还原合成的LiFePO4/C粉体的电化学活性也相对较好。

关键词： 石墨烯   磷酸铁锂   锂电池   放电比容量   循环寿命  

摘要： 磷酸铁锂是一种性能优越的锂离子电池正极材料,具有绿色环保,能量密度高,循环寿命好,安全性能好,对环境无污染等诸多优点。从被人们发现之初就受到了广泛地关注并成为人们研究的热点。本文主要利用液相沉淀法制备前驱体磷酸铁,通过改变不同的反应条件,确定了最优化的合成条件。利用制备的磷酸铁通过碳热还法制备磷酸铁锂,产物呈碳包覆中空球壳状态,通过超声破碎手段对制备的材料进行处理,得到小颗粒的LiFePO4。通过盐平衡法,用氧化石墨烯包覆LiFePO4小颗粒并将氧化石墨烯还原得到LiFePO4/G复合材料。利用氧化石墨烯先负载Ag纳米粒子后再对LiFePO4小颗粒进行包覆并将氧化石墨烯进行还原得到LiFePO4/Ag/G复合材料。利用XRD、粒度分布仪器、UV-VIS、SEM、SEM、电化学工作站、蓝电电池测试系统对材料和材料制成的电池进行测试。具体总结如下：1.以FeCl3·6H2O和H3PO4为原料,CTAB为表面活性剂,利用共沉淀法合成出了目标产物的前驱体含有结晶水的磷酸铁。通过改变反应磷铁投料比、反应温度、反应pH值、表面活性剂添加量、超声时间等条件。确定了最佳的反应条件为磷铁投料比为1：1、反应温度为85℃、反应pH值为2.5、表面活性剂添加量为原料铁盐质量的4%、超声时间选择15min。通过XRD、SEM、TEM、粒度分布、磷铁含量比分析,此时制备得到的FePO4晶型完美,微观形貌为400nm左右的薄块状。2.采用碳热还原法,以制备的FePO4为前驱体,添加Li2CO3和葡萄糖研磨混合均匀。在氮气保护气氛下,650℃高温煅烧得到碳包覆的LiFePO4材料。通过XRD对材料进行表征,材料晶型完美。通过SEM、TEM观察材料微观形貌,我们通过碳热还原法制备的LiFePO4材料呈现由许多小颗粒组成的中空球壳结构,小球表面包覆这一层较厚的碳粉层,小球的尺寸在3μm-5μm。通过超声手段,在水溶剂状态下将小球超声破碎,并剥离表面较厚的碳粉层,得到尺寸大小大概在400nm左右的LiFePO4小颗粒。3.通过采用Hummers法制备氧化石墨烯,得到氧化石墨烯纳米片。并通过UV-VIS、TEM对制备的氧化石墨烯进行表征。利用盐平衡法,用氧化石墨烯包覆LiFePO4小颗粒并将氧化石墨烯还原,得到LiFePO4/G复合材料。通过SEM、TEM观察得到石墨烯包覆LiFePO4小颗粒的微观形貌。将LiFePO4/G材料与碳热还原法制备的LiFePO4小球、超声破碎处理后的LiFePO4小颗粒、石墨烯与LiFePO4简单物理混合后的材料都制备成CR2032纽扣电池。通过电化学工作站,蓝电测试系统测试其电化学性能。超声破碎后的LiFePO4材料较未破碎前电化学性能得到了提高,石墨烯包覆后的LiFePO4/G材料较未包覆的LiFePO4小颗粒材料得到了提升。材料的充放电曲线、充放电循环性能、循环伏安曲线、交流阻抗、大倍率充放电性能都得到了提升。4.先通过氧化石墨烯负载Ag纳米粒子后再对LiFePO4小颗粒进行包覆并将氧化石墨烯还原得到LiFePO4/Ag/G复合材料。通过TEM、SEM表征手段观察复合材料的微观形貌,Ag纳米粒子均匀地被石墨烯包裹着填充在LiFePO4小颗粒的表面和间隙。通过对材料首次放电比容量、充放电循环性能测试,材料的电化学性能得到了提升。对LiFePO4/Ag/G复合材料的安全性能进行测试,通过热箱实验、过充实验、材料外部短路实验、材料穿刺实验测试后发现,未出现电池漏液、着火或者爆炸,安全性能过关。

关键词： 电池管理系统   SOE估算   STM32   LTC6803-4   绝缘检测  

摘要： 近年来,随着汽车工业的快速发展,传统汽车保有量的持续增长加速了化石能源的消耗并带来严重的尾气污染。纯电动汽车凭借其零排放、低能耗、低噪音、便于维修等特点,已成为未来汽车的发展方向。磷酸铁锂电池具有高能量密度、高输出功率及良好充放电特性等优势,被认为是目前最适合作为纯电动汽车的动力源。由于磷酸铁锂电池组在使用的过程中,需进行电池组状态评估、电池间电压均衡、安全管理等,因此一套良好的电池管理系统对整个电池组安全及其性能发挥具有重大意义。本文根据实际使用情况对系统功能进行规划,确定系统结构为高度一体化集成型,并对系统关键技术进行分析设计,包括:通过对磷酸铁锂电池特性及现有SOC估算方法进行研究分析,提出一种基于功率积分估算电池能量状态SOE的算法,以此替换电池组SOC值;在电池组状态信息采集方面,利用LTC6803-4实现电池组电压、温度采集,通过开环型霍尔电流传感器、结合运放电路及数字滤波处理完成高精度电流转换;在信息交互方面,通过规划CAN总线通信协议实现与各类车载设备通信;利用电池组与车身电路模型完成电池组与车辆间的绝缘检测;根据电池状态信息及绝缘检测结果,对多个电磁继电器进行控制,实现系统的热管理及安全控制管理;采用被动均衡策略实现电池电压间的均衡。最终完成电池管理系统的软硬件的设计、编写。通过搭建快速充放电平台,对电池管理系统软硬件进行联合调试、测试,相关实验数据及现象表明:系统在电池电压、温度、电流采集的精度较高,SOE值估算误差控制在5%以内,CAN总线通信稳定,均衡效果明显,热管理及安全控制方法可靠。最后,将系统进行实际装车测试,结果表明SOE可准确表征电池组能量状态,并可预测车辆行驶里程。经过将近3000KM的实际测试,各功能模块运行可靠稳定,达到预期设计效果。

关键词： 锂离子电池   磷酸铁锂   离子扩散   电子导电性   复合材料  

摘要： 作为锂离子电池正极材料,橄榄石型的LiFePO4因其环境友好,低成本,高热稳定性和优异的容量保持率成为近年来电池领域的研究热点。然而,材料本身较差离子扩散速率和较低电子导电率的缺陷严重影响了其大电流密度的电化学性能,因此限制了LiFePO4在大功率动力电池中的实际应用。本课题主要针对LiFePO4的两大缺陷采取不同的途径进行改性研究,通过SEM、TEM、XRD对材料的结构和形貌进行表征,采用恒电流充放电、交流阻抗、循环伏安等电化学测试技术系统地研究改性材料的电化学性能,为加快LiFePO4产业化进程提供基础性探索。通过溶剂热法结合高温烧结过程制备了LiFePO4/C以及Co2+掺杂Fe位的LiFe1-x CoxPO4/C纳米片复合材料,研究了不同掺杂浓度对材料结构和电化学性能的影响。电化学测试表明适当浓度的Co2+掺杂可以显著减小电极的传荷电阻,增大锂离子扩散系数,从而改善材料的电化学性能。掺杂浓度为0.01的LiFe0.99Co0.01PO4/C样品展现了较好的倍率性能和循环稳定性,在0.5 C倍率下具有154.5 mAh g-1的高放电比容量。通过调节溶剂热过程中溶剂组分乙二醇和油酸的不同比例,实现了对Li FePO4纳米片到一维纳米棒的可控合成,对LiFePO4不同形貌的生长取向进行了全面的表征,并对LiFePO4形貌的转变机制进行了深入的探究。结果表明合成的纳米片和纳米棒均具有较短的b轴,而由于棒状形貌的一维结构可以缩短电子传递和离子扩散的距离,有利于锂离子的扩散,因此展现了更好的电化学性能。对溶剂热的升温过程进行研究,发现缓慢的阶跃升温方式有助于减小Li FePO4的反位缺陷浓度,并且有利于LiFePO4与CNT复合。利用改善的溶剂热过程制备了具有较小反位缺陷浓度的LiFePO4/CNT复合物,同时提高了材料的电子导电性和锂离子扩散速率。经进一步碳包覆之后,C/LiFePO4/CNT复合物在20 C的高倍率下放电容量可达96 mAh g-1,循环100圈后容量保持率高达95%,并且库伦效率达到100%。以自然界废物卤虫卵壳作为生物碳源,溶胶凝胶法制备了不同碳含量的具备分级孔道的C/LiFePO4/Bio-C复合材料。大孔和小孔的组合有利于电解液的快速扩散,中间的碳骨架增强了LiFePO4颗粒间的电子传递,使材料具备了很好的大倍率充放电性能,在40 C的高倍率下仍具有69.1 mAh g-1的放电比容量。此外,以3,4,9,10-苝四甲酸二酐作为碳源,合成了均匀高石墨化碳包覆的LiFePO4纳米片复合材料。由于该碳源的多苯环结构,在热处理过程中无需催化剂的添加即可转化为均匀超薄的高石墨化碳包覆层。受益于电子导电性的提高和较短的锂离子扩散距离,材料展现了优异的高倍率性能和低温性能。