关键词： 正极材料   锂离子电池   电化学性能   钒掺杂   磷酸铁锂  

摘要： 橄榄石型LiFePO4作为锂离子电池新型正极材料，因生产成本低，比容量高、环境友好、热稳定性好等优点而被人们所关注。但是LiFePO4的电导率低，锂离子迁移缓慢，造成其高倍率充放电性能较差。\n 采用FeSO4·7H2O、Li2CO3、NH4VO3、H3PO4、NH3H2O和蔗糖等为原料，利用共沉淀法制备含有不同钒掺杂比例的LiFe1-xVxPO4/C(x=0.01、0.05、0.1、0.2、0.3)。使用X射线粉末晶体衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、循环伏安(CV)、电化学阻抗谱(EIS)和恒电流充放电性能测试等技术研究了碳包覆LiFe1-xVxPO4/C的结构、形貌和电化学性能。\n XRD结果表明LiFe0.8V0.2PO4/C是由橄榄石型LiFePO4和单斜晶系的Li3V2(PO4)3两相共同构成的。电化学测试结果表明钒掺杂提高了材料的电化学性能，650℃下添加10 wt％的蔗糖得到的材料性能最好，尤其是钒掺杂量为0.2的样品表现了优越的倍率性能和稳定性能。在0.5 C倍率下经过20个循环后的放电比容量为110.2 mAh/g；在0.1 C、0.5 C、1 C和3 C倍率下经过20个循环后的放电容量保持率均高于70％。\n 本文还采用球磨固相的方法制备出多孔形貌的LiFe0.8V0.2PO4/C材料，0.5 C倍率下充放电时，首次放电比容量为130.9 mAh/g，在20 C倍率下放电，循环50次后容量仍可保持在95％以上。因此，采用球磨固相方法制备的样品的首次放电比容量、倍率性能和循环性能均优于共沉淀法合成的样品。研究结果表明采用碳包覆和金属离子掺杂的方法可以有效改善电导率和高倍率放电性能。

关键词： 锂离子电池   正极材料   流变相辅助碳热还原法   碳酸盐共沉淀法   磷酸铁锂   三元系材料   第一性原理   共混改性  

摘要： 作为新一代绿色高能电池，锂离子二次电池具有比能量高、工作电压高、自放电小、无记忆效应及污染少等优点，而正极材料的性能是制约锂离子电池综合性能进一步提高的重要因素。目前商品化的锂离子电池大多以LiCoO2为正极材料，然而由于钴资源有限而导致LiCoO2锂离子电池成本过高，且钴离子有毒、过充安全性能较差，使其应用受到限制。故而，研究者一直致力于寻找其他可替代材料。橄榄石型LiFePO4以及三元系层状材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2由于其优异的理化性能，被认为是最有可能取代LiCoO2的正极材料，引起越来越多研究者的关注。本课题分别采用流变相辅助碳热还原法及碳酸盐共沉淀法制备了LiFePO4和LiNi1/3Co1/3Mn1/O2材料，并通过第一性原理及相关实验研究了元素掺杂对LiFePO4材料性能的影响以及表面包覆对LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2材料性能的影响，最后进行了二者混合改性的相关研究。\n 首先，以Fe2O3、LiH2PO4为原料，蔗糖为碳源材料，草酸为添加剂，采用流变相辅助碳热还原技术合成了具有橄榄石型结构的LiFePO4材料。并通过SEM、XRD及恒流充放电、EIS、CV等技术研究了草酸添加剂量、烧结温度以及碳含量等对所制备LiFePO4材料电化学性能的影响。结果表明:通过添加适量的添加剂-草酸可有效提高材料的电化学性能，并且当草酸添加剂量为LiH2PO4摩尔量的1.5倍、烧结温度为700℃、碳含量为8.8％左右时材料表现出最佳的电化学性能。其0.2C倍率下放电比容量可达154mAh/g;同时具有较好的高倍率性能，5.0C高倍率下亦具有约120mAh/g的可逆放电比容量;该材料亦表现出优秀的循环稳定性，其室温1.0C倍率下循环充放电1000周容量保持率达98％。\n 同时，采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法，计算了不同Mn掺杂浓度下LiFe1-xMnxPO4(x=0，0.25，0.5，0.75)的电子结构。同时采用流变相辅助碳热还原技术制备了LiFe1-xMnxPO4材料。理论计算表明:LiFePO4具有Eg=0.725eV的带隙宽度，为一典型的半导体材料。通过Fe位掺杂25％的Mn离子可最大程度的减小材料带隙宽度、降低Fe—O键及Li—O键键能，进而提高材料的电子电导率及锂离子扩散系数。实验结果亦表明:当Mn掺杂量为25％时，材料具有最优的电化学性能，其具有约158mAh/g的初始放电比容量以及551Wh/kg的比能量密度。\n 三元系材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2则通过碳酸盐共沉淀法制备，并通过液相法对其进行了LBO(Li2O-2B2O3，Li2B4O7)玻璃表面包覆改性的研究。通过XRD及SEM测试，表明LBO玻璃成功的包覆于LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2颗粒表面。电化学性能测试结果表明，由于LBO包覆层的存在，材料的循环稳定性、高温性能以及倍率性能均得到了较大幅度的提高。常温及高温(60℃)下经50周循环，材料的容量保持率分别高达99％和87％，包覆后的LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2材料在5.0C的高倍率下亦可保持约148mAh/g的可逆放电比容量。\n 最后，进行了LiFePO4及LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2二者之间的共混改性研究。结果表明:二者之间产生了较强的协同效应，实现了二者之间的优势互补。与LiFePO4材料相比，提高了正极材料的平均放电平台电压、实际比容量以及比能量密度;与LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2材料相比，提高了正极材料高倍率下的循环性能。并且当LiFePO4与LiNi1/3CoF3Mn1/3O2按1∶2的质量比例混合时，混合电极表现出最强的协同效应，有效的抑制了电极表面电荷转移电阻，提高了电极反应速率以及界面离子输运速率，改善了电极倍率性能、高倍率下的循环稳定性并且提高了电极的平均放电电压及比能量密度。

关键词： 磷酸铁锂   均相沉淀法   碳热还原法   正极材料   电化学性能  

摘要： 磷酸铁锂(LiFePO4)因其原材料来源广、理论比容量高、材料结构稳定、循环性能优良且完全没有环境污染，成为最具发展前景的锂离子正极材料。本文在简要综述锂离子电池材料及正极材料发展现状的基础上，以磷酸铁锂为研究对象，对合成工艺进行了研究。本研究首先采用均相沉淀法制备前驱体磷酸铁，再通过碳热还原法制得LiFePO4。应用SEM、XRD、热重分析及电化学手段对产物进行形貌、结构表征及性能测试。\n 在前驱体的制备过程中，考察了摩尔比(PO43-∶Fe3+)、反应液中Fe3+浓度、Fe3+滴加速度、反应温度及表面活性剂用量等对磷酸铁纯度及形貌的影响。结果表明，当摩尔比(PO43-∶Fe3+)为4、Fe3+滴加浓度0.4mol/l、滴加速度33.33ml/h、反应温度95℃以及PEG用量3％时，所制备的前驱体颗粒不仅分散性良好、平均粒径2μm且呈类球形。\n 在磷酸铁锂的制备中，主要考察了不同前驱体对其电化学性能的影响。结果表明，前驱体与锂源、碳源混合后经过煅烧制备的磷酸铁锂都具有一定的电化学性能，其中在优化条件下制得的磷酸铁为前驱体制备的磷酸铁锂，在0.2C充放电倍率下，其首轮放电比容量高达132mA·h/g，经过20次循环后，放电容量仍有129mA·h/g，循环性能优良。

关键词： 磷酸铁锂   改性处理   稀土掺杂   高温固相法   电化学性能  

摘要： 针对LiFePO4材料电导率低、高倍率性能差等缺点,采用稀土离子掺杂的方法对其进行改性研究。稀土离子掺杂能提高材料的本征电导率,优化材料的各种性能。采用高温固相法,以FeC2O4·2H2O、Li2CO3、NH4H2PO4为原料,C6H12O6·H2O为碳源,合成LiFePO4/C正极材料,并对其进行稀土掺杂改性。利用XRD、SEM、激光粒度分析仪、程控恒流充放电测试系统等手段,对各个改性样品的结构、形貌和电化学性能进行表征。\n 以Li/F e摩尔比、合成温度、合成时间和掺碳量(C/Fe摩尔比)为考察因素,设计4因素3水平的正交试验,从而确定固相法合成LiFePO4/C的最佳工艺参数,即预烧350℃-3h,合成温度700℃,合成时间8 h, Li/Fe摩尔比1.00,掺碳量(C/F e摩尔比)1.5。此条件下合成的样品在0.2C时的放电比容量可达140.6mAh/g,1C倍率放电比容量为125.7mAh/g,2C倍率放电比容量为114.6mAh/g。\n 研究了La3+、Ce3+、Nd3+、Y3+四种稀土离子掺杂对LiFePO4/C正极材料的晶体结构和电化学性能的影响。XRD测试表明,掺杂后的LiFePO4/C样品仍保持橄榄石晶体结构,各样品均为结晶完好的单一物相;SEM和粒度分析测试表明,La3+、Ce3+、Nd3+掺杂可使材料粒径减小,而Y3+掺杂样品团聚较严重;恒流充放电测试表明,La3+、Ce3+掺杂可提高材料的倍率性能,其中Ce3+掺杂效果更佳,1C、2C、5C的放电比容量分别达到128.9 mAh/g、119.5 mAh/g和104.4 mAh/g。\n 研究了Ce3+不同掺杂量对LiFePO4/C正极材料的晶体结构和电化学性能的影响。XRD测试表明,掺杂后的LiFePO4/C样品仍保持橄榄石晶体结构,各样品均为结晶完好的单一物相;SEM和粒度分析测试表明,少量掺杂(0.5%、1.0%)能够有效抑制LiFePO4/C材料晶粒的长大,随掺杂量增大(1.5%),材料颗粒粒径变大;恒流充放电测试表明,当Ce3+掺杂量为1.0%时,材料的电化学性能最好。

关键词： 锂离子电池   磷酸铁锂   产业化   生产工艺   非球磨制备  

摘要： 随着能源匮乏和环境污染问题的日益严重，锂离子电池受到极大的关注。磷酸铁锂(LiFePO4)由于价格低廉、稳定性好、无毒、循环性能好和安全性能好等优点，被认为下一代锂离子电池最有前景的正极材料。磷酸铁锂正极材料在锂离子电池上的应用，可以有效打破锂离子电池的安全性差、保护措施复杂、难以大型化以及成本过高等因素对电动汽车产业链的制约。目前，磷酸铁锂还没有大范围得到应用，主要由于技术方面的倍率性能较差、产品一致性不够好、低温性能不理想等问题，国外专利的限制以及生产成本过高等影响。磷酸铁锂材料的产业化基本上处于起步阶段，磷酸铁锤作为动力电池的正极材料的研究以及产业化过程还需要继续深入。\n 本项目采用非球磨混料方式和高温固相法相结合的生产方法，以锂盐和磷酸铁为主要原料，加入复合碳源，合成磷酸铁锂正极材料。通过与国内部分厂家生产的磷酸铁锂材料产品性能进行对比，采用本技术制备的磷酸铁锂正极材料达到了国内同类产品的先进水平(0.2C放电比容量＞150.0mAh/g，1C放电比容量＞141.2 mAh/g,振实密度为1.38～1.55 g/cm3)。本项目新工艺的主要特点为采用独特的混料方式，无需球磨混料;采用复合碳源进行碳包覆，颗粒尺寸可控。\n 本项目是在实验室研究数据基础上，设计出一套产业化实施方案，主要是通过对原材料、生产设备和生产工艺等因素的控制，将实验室的磷酸铁锂非球磨制备新工艺应用到实际的生产中，并确保所得产品的批次稳定性，以实现实验室科研成果成功地向产业化规模生产过渡。本项目拟新建生产车间（含仓储）1000m2，设计一条年产200吨磷酸铁锂正极材料的生产线，通过项目相关配套工程的设置、项目的实施进度的安排，得到项目产业化实施所需的各种数据，为磷酸铁锂正极材料的产业化生产提供设计依据。本调研报告中还对项目进行投资估算和财务分析，进行了经济的可行性研究。\n 本产业化调研报告主要包括如下几点:\n (1)产品介绍，产品技术指标的形成、项目的技术来源、与国内同类产品水平的比较以及项目的生产规模的确立等。\n (2)生产技术方案，主要包括原材料、生产设备和生产工艺以及产业化工程中主要控制问题。原材料的技术方案包括采购原材料、辅助材料等物料的供应方案，建设项目辅助生产条件的确定，以及原材料、燃料、动力消耗指标的计算;生产设备的选择原则，本项目所需主要生产设备及检测设备的确定;本项目非球磨新工艺的技术特点及生产工艺流程以及产业化生产的关键技术和关键工艺过程的控制。\n (3)相关的配套设施。包括总平面布置、辅助公用工程及设施、环境保护、劳动安全与工业卫生以及企业组织机构和劳动定员。\n (4)实施进度安排。包括土建施工和设备安装，以及产业化实施项目进度表。\n (5)投资估算和财务分析。对项目总投资和流动现金进行估算，对本项目进行财务评价，进行盈亏平衡和敏感性分析，论证该项目的经济合理性，为项目决策和审批提供可靠依据。通过分析可以得出，项目总投资1749.41万元，其中建设投资1421.26万元，流动资金328.15万元。项目达产后可实现年销售收入3000万元，年净利润575.15万元，年平均上缴税金406.91万元（年销售税金及附加15.5万元;增值税193.74万元;年所得税197.67万元），项目投资利润率30.07％，项目税后内部收益率为26％，项目所得税后静态收回期5.32年（折现率10％，包含建设期）。

关键词： 锂离子电池   正极材料   磷酸铁锂   聚吡咯包覆   金属掺杂改性   电化学性能  

摘要： 橄榄石型结构的 LiFePO4材料由于具有较高比容量(170mA·h/g)、低成本、环境友好以及优异的热稳定性等优点，被认为是最有潜力的动力型锂离子电池正极材料，有望在电动汽车和储能领域得到广泛的应用。本文对LiFePO4正极材料制备方法及改性研究方面的最新进展进行了归纳总结，并对其存在的主要问题以及今后研究的重点进行了分析，采用过渡金属元素掺杂和导电聚合物表面包覆等措施对磷酸铁锂材料进行改性研究，使其电化学性能获得显著提高。\n 传统的固相法仍是制备LiFePO4正极材料最常用的方法。但此法过程相对复杂，需要重复研磨、预烧结以及在惰性气氛下长时间的烧结，导致很难保证制备过程的可重复性。因此，开发一种简单而有效的合成路线是十分必要。本文使用以醋酸锂、磷酸铁、过量草酸以及作为碳源的少量蔗糖为起始原料，不加入任何溶剂，通过固相自引发基团置换法，结合球磨以及高温烧结快速合成了碳包覆LiFePO4/C复合正极材料。在反应过程中，草酸同时充当还原剂的作用，反应物中的结晶水在这一无溶剂固相反应中扮演了重要角色。X射线衍射(XRD)以及傅立叶红外光谱(FT-IR)分析表明，合成的 LiFePO4/C复合材料具有典型的正交晶系（空间群为Pnmb）橄榄石型结构。通过透射电镜观察到LiFePO4颗粒周围被纳米碳所包覆。电化学测量结果表明，在2.0～4.2V(vs. Li+/Li)电压区间及1C充放电倍率下，制备的LiFePO4/C复合材料循环30次后的放电比容量仍然可以保持在140mA·h/g。\n 迄今为止，如何有效提高LiFePO4正极材料在低温条件下的性能仍然是个具有挑战性的问题。为了改进LiFePO4正极材料的低温性能，制备了微量Mn掺杂的LiFePO4/C复合正极材料。微量Mn掺杂的LiFe0.98Mn0.02PO4/C复合正极材料在0℃时以1C放电容量达到其在20℃时放电容量的95%，而LiFePO4/C正极材料相应只达到85%。LiFe0.98Mn0.02PO4/C正极材料在–20℃以不同倍率放电时容量分别为124.4mA·h/g(0.1C)，99.8mA·h/g(1C)，80.7mA·h/g(2C)和70mA·h/g(5C);相对于LiFePO4/C正极材料的120.5mA·h/g(0.1C)，90.7mA·h/g(1C)，70.4mA·h/g(2C)和52.2mA·h/g(5C)有明显提高。循环伏安测试表明,微量Mn掺杂提高了Li+在LiFePO4晶格中的嵌入-脱出能力。电导率测量和场发射扫描电子显微镜观察显示微量Mn掺杂不仅使LiFePO4材料本体电导率提高，还使制备的LiFe0.98Mn0.02PO4/C正极材料晶粒细化，从而使材料的电化学嵌脱锂能力显著提高。\n 为了提高LiFePO4/C正极材料在高倍率下的高温循环性能，我们通过化学气相沉积（CVD）法制备了聚吡咯（PPy）包覆的LiFePO4/C-PPy复合材料。透射电镜观测结果发现，在LiFePO4/C-PPy复合材料中，LiFePO4/C的表面被PPy所覆盖。电化学性能测量结果发现，与未包覆的LiFePO4/C材料相比，所制备的LiFePO4/C-PPy复合材料在20℃常温下表现出优异的倍率性能，在55℃高温下表现出优异的循环性能，在5C倍率55℃下700次循环后容量保持率高达82%。究其原因是LiFePO4/C颗粒被PPy所包覆的这种特殊的结构能够改善LiFePO4/C-PPy复合材料的电子导电性，极大的降低了欧姆阻抗，从而导致了其在室温下具有优异的电化学性能。PPy对于LiFePO4/C的包覆还能有效减少Fe在LiPF6电解液中的溶解，抑制高温下Fe离子在碳电极表面的还原。\n 与橄榄石型的磷酸盐正极材料相比，近年来，具有更好的电子传导性和NASICON结构的Li3V2(PO4)3正极材料（理论容量达到197mA·h/g)受到关注。为了进一步增强LiFePO4材料的倍率及循环性能，采用高温固相反应，以NH4VO3为钒源合成了(1-x)LiFe0.5Mn0.5PO4-xLi3V2(PO4)3/C(x=0,0.1,0.2,0.25,1)改性磷酸锰铁锂复合正极材料。电化学测试表明，钒改性能明显提高磷酸锰铁锂正极材料的充放电性能，其中x=0.2时得到的0.8LiFe0.5Mn0.5PO4-0.2Li3V2(PO4)3/C(标记为LFMP-LVP/C)材料电化学性能最好，其0.1C倍率时的放电比容量为141mA·h/g。X射线衍射(XRD)分析表明LFMP-LVP/C材料的微观结构为橄榄石型LiFe0.5Mn0.5PO4/C和NASICON型Li3V2(PO4)3组成的双相结构。能量色散X射线谱(EDS)分析结果表明，Fe、Mn、V、P元素在所合成

关键词： 电动汽车   磷酸铁锂电池   生热特性   电池热管理系统  

摘要： 在社会的高速发展过程中，能源、环保等问题日益严重，电动汽车的低排放、低噪声等优点使其受到了很多国家的重视。动力电池热管理系统(BTMS)是电动汽车产业化和实用化的关键。对电池系统进行有效的热管理可以延长电池的使用寿命、最大限度发挥电池效率、扩大整车使用的环境温度范围，能够极大地促进电动汽车行业的发展。\n 首先从磷酸铁锂电池的工作原理和物理构造入手，在分析了电池内部的生热机理的基础上，建立了磷酸铁锂电池的三维有限元模型，并通过常温条件下的充放电实验和低温环境中的放电实验分别测量单体电池在不同充放电倍率下的生热率以及不同温度下的内阻。基于不同温度下的内阻数据，将Bernardi电池生热模型扩展到低温范围，利用有限元模型对磷酸铁锂电池的低温特性进行研究。研究结果表明:在低温环境中，电池极耳的生热对电池表面温度分布影响较大，靠近极耳的区域温度较高，并且当环境温度越低时，电池表面的温升相对于环境温度越高。\n 分别对采用风冷和水冷的电池热管理系统进行了仿真分析，利用计算流体力学仿真软件Fluent分析了五种不同结构的风冷方案，并且以系统内部的平均温度和温度标准差为指标，得到了相对最优的风冷电池热管理系统的几何结构;建立水冷电池热管理系统中的冷却板模型，并且通过达到稳态时的冷却板表面的平均温度、温度标准差和传热率来评估不同结构的冷却板的散热效果，经过分析，得到了相对最优的冷却板几何尺寸。\n 根据冷却板的仿真结果，设计并试制了一个针对模块的水冷电池热管理系统，并对该系统进行20A充电和40A充放电实验，对比水冷系统启动和不启动两种状态下电池表面的温升情况和电池模块内的温度梯度，结果表明，水冷系统在抑制温升和降低温度梯度方面作用显著。针对磷酸铁锂电池低温性能较差的特点，对冷却板进行加热实验、仿真验证以及优化仿真，得到了最佳的入口速度和温度的组合以获得最小的表面温度温度标准差。

关键词： 锂离子电池   磷酸铁锂   活性碳材料   三维多孔电极  

摘要： 橄榄石型结构磷酸铁锂(LiFePO4)材料具有理论容量高,循环性能好、绿色环保等优点,被认为是最具应用潜力的动力锂离子电池正极材料,只因LiFePO4固有的低电子导电率和锂离子扩散速率的缺陷制约了该材料的大规模实用化。本研究通过加入具有电容性质的活性碳(AC)材料制备LiFePO4/AC复合电极,通过采用泡沫金属集流体制备三维多孔结构LiFePO4电极,以改进LiFePO4材料的高倍率充放电性能,并对制备相关工艺参数进行了详细考察,还探讨了AC与三维多孔结构基体改善LiFePO4材料性能的实质。\n 通过流变相工艺制备的前驱体有效改善了LiFePO4/C样品的颗粒大小和表面形貌。TG-DSC测试表明,煅烧温度大于457℃时,LiFePO4晶体生成的反应开始发生。随着煅烧温度的增加,LiFePO4/C样品中剩余碳的含量下降,样品的电荷传递阻抗增加,团聚现象加剧。蔗糖加入量为铁盐质量的25%,700℃煅烧12h所得到的LiFePO4/C样品性能最优。放电倍率为0.2C时,比容量达到130mAh·g-1左右,20C放电比容量仍超过70mAh·g-1。采用流变相-碳热还原法制备了LiFePO4/JAC复合储能材料,JAC加入量为5wt%时,10C时放电比容量接近90mAh·g-1,20C放电比容量也超过了70mAh·g-1。采用流变相-碳热还原法制备的LiFePO4/石墨烯复合储能材料性能一般,10C的放电比容量接近75mAh·g-1,20C放电比容量仅为60mAh·g-1左右。采用“快充快放”的充放电制度循环过程中,采用两种复合储能材料所制备的电极工作状态正常,高倍率性能表现良好。\n 采用直接混合法制备了LiFePO4/AC复合电极,研究了AC的加入量对复合电极电化学性能的影响。AC加入量为5wt%时,以直接混合法制备的LiFePO4/JAC和LiFePO4/SAC复合电极,不同倍率下的放电比容量分别为120和115mAh·g-1(5C)、100和105mAh·g-1(10C)以及70和85mAh·g-1左右(20C)。研究了AC在充放电过程中的变化趋势,并得到了LiFePO4/AC复合电极交流阻抗曲线的等效电路。分析得到了AC对改善LiFePO4材料充放电性能的机理:1.适量AC的加入可以改善LiFePO4/电极附近反应活性基团和离子的局部富集度,保证了高倍率充放电时对反应离子的需求;***的加入抑制了LiFePO4颗粒在电极中的接触,减小了电极内阻;***的双电层快速充电响应有利于LiFePO4材料的法拉第反应,增加了LiFePO4材料的活性,改善了样品的高倍率性能。\n 制备了三维多孔结构的LiFePO4电极,当活性物质配比mLiFePO4:mAB:mPVDF=8:1:1,电极厚度250μm,活性物质面密度约为90g·m-2时制备的泡沫镍集流体LiFePO4电极具有最优的性能。分别制备了石墨和Li4Ti5O12材料的三维结构电极,并将其与三维LiFePO4电极装配成全电池测试其充放电性能。LiFePO4-石墨电池性能一般,1C放电比容量约为75mAh·g-1;LiFePO4-Li4Ti5O12电池性能表现优异,1C放电比容量为120mAh·g-1左右,10C比容量接近70mAh·g-1,300次(1C)循环容量保持率100%。\n 通过电镀铝的方式对泡沫镍基体进行表面修饰,选用AlCl3-LiAlH4-THF镀液体系,电流密度为0.45A/dm2,450℃下热处理1h得到的铝镀层最为均匀致密。以所制备的泡沫铝为集流体制备的三维结构LiFePO4电极其在电解液中的稳定性显著增加。\n 构建了三维集流体LiFePO4电极内部电势分布的数学模型,并对其在线性极化区的反应过电势分布进行了数学模拟。结果表明,阴极反应过电势随着固相反应物厚度的增加向远离集流体方向逐渐降低,说明活性物质的利用率在逐渐减小。电解液的液相电阻使降低趋势减缓。

关键词： 锂离子电池   LiFePO4   正极材料   流变相反应  

摘要： 用流变相法成功地合成了分别掺杂Y和Mo的非整比磷酸铁锂(LixY0.01FePO4和LixMo0.01FePO4),并用XRD和SEM技术对其结构和形貌进行了表征,结果表明:LixY0.01FePO4和LixMo0.01FePO4仍然保持LiFePO4的晶体结构,但晶胞参数略有变化;两种晶体颗粒分布较均匀,其平均粒径分布在0.5～1.0μm范围。用电池综合测试技术,对目标产物的电化学性能进行了测试,当在低倍率下(0.05 C)充、放电时,LixY0.01FePO4和LixMo0.01FePO4材料的初始放电比容量分别为135、130 mAh/g;当在较高倍率(0.5 C)下充、放电时,两种掺杂的LiFePO4材料仍分别具有初始放电比容量为108、106 mAh/g,但LixY0.01FePO4却比LixMo0.01FePO4表现更好的循环性能。并对非整比掺杂磷酸铁锂材料的改性机理进行了分析。

关键词： LiFePO4   纳米线阵列   氧化铝模板   溶胶凝胶法  

摘要： 以多孔阳极氧化铝(AAO)为模板,采用溶胶-凝胶法和模板法结合的方法制备了LiFePO4纳米线阵列,实验考察了煅烧温度、气氛等主要工艺参数对纳米线阵列形貌晶型的影响,并用SEM、XRD对纳米线的结构、成分和形貌进行了表征。结果表明:制备的LiFePO4纳米线阵列的直径约为200 nm,长度为60μm,长径比达到300,纳米线阵列的直径主要取决于模板的孔径,长度接近于模板的厚度。采用不同结构尺寸的AAO模板,可实现纳米线阵列的可控制备。最后在实验基础上,对纳米线阵列的形成机理进行了分析。