关键词： 磷化合物   电池材料   磷酸铁锂   锂铁氧氮   无机聚合磷酸盐  

摘要： 化学电源或电池正从过去的一次性电池加紧向可循环使用的二次电池（或电源）发展，而且是向环境友好型、无公害的电池（或电源）方向发展。这些新型电池（或电源）的材料中，最有代表性，也是最有前途的当数磷化合物类，特别是磷酸盐电池材料以其低成本、安全无公害、电池无记忆、原料易得、高比能量等优点，近年来发展非常迅速。磷化合物或含磷材料在电池生产中，不仅用于正、负极材料和电解质材料，甚至还用作电池的封装材料等。

关键词： 锂离子电池   正极材料   磷酸铁锂   电导率  

摘要： 综述了正极材料LiFePO4的充放电原理,针对其堆积密度低和电导率差的问题,分别从包覆、掺杂、磷铁相导电网络和微观结构与形态4种改性途径出发,通过详细地分析和比较,得出以制备具有纳米孔的微米级粒子为最终目标的合成路线。最后,简要分析和展望了LiFePO4的产业化现状及合成路径。

关键词： 电池   磷酸铁锂   制备  

摘要： 对锂离子电池正极材料磷酸铁锂的制备方法进行了介绍。首先介绍了固相合成法的基本过程、研究改进情况以及优缺点,其次介绍了液相合成法即水热法、溶胶-凝胶法和共沉淀法的基本原理及研究进展,然后从非晶相掺杂和晶相掺杂两个方面对锂离子电池材料的性能改进研究情况进行了介绍,最后对材料的发展方向进行了展望。

关键词： 回转炉   磷酸铁锂   加热设备   氮气保护控制  

摘要： 根据高温固相合成磷酸铁锂的工艺要求,设计制造了一种先进的全自动连续式氮气保护回转炉。从设备的原理、结构设计到安装调试,作了详细的介绍与探讨。新型氮气保护回转炉具有结构设计新颖合理,炉膛温控精度精确,烧成物料品质好及合格率高,实现连续工业化生产,并且维修方便等优点,是高温固相合成磷酸铁锂电池正极材料生产与实验最理想的加热设备。同时,设备可在材料、化工、冶金等行业粉体材料高温固相合成方面得到广泛应用。

关键词： 锂离子电池   正极材料   磷酸铁锂   电极过程  

摘要： 本文研究了溶剂热方法成功合成纳米片状的锂离子电池正极材料LiFePO4/C,通过热重差热、XRD、FTIR、拉曼光谱、扫描电镜和透射电镜等测试手段研究了LiFePO4/C的物相特性,并运用循环伏安法(CV)、交流阻抗法(EIS)、充放电性能测试和锂离子电池锂离子扩散性能等对LiFePO4/C的电化学性能进行了研究。结果表明合成的纳米片状结构约为50nm长,包覆碳层约为5.10nm厚,这有利于LiFePO4中锂离子扩散性能的提高,对电化学性能的改善有很大帮助,减小了电化学极化,使得0.1C充放电时能够展现较高的容量164.5mAh/g(理论容量为170 mAh/g),1C充放电时也有143 mAh/g。通过交流阻抗技术对锂离子扩散性能进行了研究,研究表明LiFePO4材料形貌结构的控制有利于提高LiFePO4的电化学性能,纳米片状结构减小了锂离子扩散路径有利于提高锂离子的扩散性能并且能够充分的进行脱出和嵌入,对于合成高性能的锂离子电池材料特别是动力电池材料具有一定的启发。为开发新的性能优异的LiFePO4电池材料指出了方向----形貌结构的优化。采用容量间歇滴定技术(CITT)研究了不同电压、不同电流和不同循环次数下锂电池正极材料LiFePO4中Li+的扩散系数(D)。在0.2mA和0.4mA恒流充放电下测得扩散系数范围分别为8.8×10-16～8.9×10-14 cm2.s-1和1.2×10-16～8.5×10-14 cm2.s-1。从LiFePO4电极平衡电位3.06-3.45V之间的Tafel曲线可得阴极和阳极传递系数各为0.32～0.42和0.26～0.3,标准反应速率常数为1.58×10-9～1.30×10-8cm.s-1。通过这些动力学参数的确定,引入有限表面动力学限制对原CITT法测定的扩散系数进行修正后,在0.2mA和0.4mA恒流充放电下测得扩散系数范围分别为2.44×10-15 cm2.s-1～2.21×10-13 cm2.s-1和5.81×10-16 cm2.s-1～3.22×10-13 cm2.s-1。结果表明原CITT法由于近似无限电荷传输动力学导致测定的扩散系数比修正后要低,并且修正前后数值差别的程度和充电电流大小有关。\n 本文对恒流恒压充电机制进行了解释说明,并基于球形扩散模型对恒流过程中容量损失进行了模拟。通过模拟证实了在恒流充电过程中容量有损失,结果显示,由于电化学极化(大电流充电和较小的扩散系数、)造成的恒流过程中的容量损失能够在恒压过程中获得补偿。研究结果表明充电过程中容量损失随着充电电流的增大,离子半径的增大,扩散系数的减小而增大,因此,对于电极材料来说,较小的充电电流和离子尺寸,以及较大的扩散系数有利于电池性能的提高和减小容量损失。这部分的研究有利于对恒流恒压充电机制进行进一步的理解,也有利于对锂电池研究和设计。

关键词： 锂离子电池   磷酸铁锂   高温固相法   喷雾干燥法   溶剂热法  

摘要： 磷酸铁锂以其无毒、原材料来源广泛、比容量高、循环性能及安全性能好等显著特点,受到了人们的广泛关注,被认为是动力电池最有发展前途的正极材料,但电导率差和振实密度低是其实用化过程中必需克服的两大障碍。针对这个问题,本论文研究了合成方法对磷酸铁锂电化学性能和振实密度的影响。\n 本文的主要研究内容如下:以二氯乙腈为溶剂,用溶剂热法合成了近似花瓣形的LiFePO4/C材料,实验结果表明:与商品化的LiFePO4样品进行对比,所合成的LiFePO4/C表现出了很好的循环稳定性,在循环50次后容量几乎没有衰减。采用高温固相法合成颗粒状的LiFePO4/C正极材料,合成的材料具有较好的放电性能和循环性能,在室温下以0.1C倍率放电时,首次放电容量为161mAh/g,循环50周后比容量还保持在157mAh/g,采用喷雾干燥法合成了球形LiFePO4/C材料,振实密度测试表明:合成材料的振实密度高达1.48g/cm3,远高于非球形的LiFePO4/C材料。

关键词： 锂离子电池   正极材料   水热法   磷酸铁锂  

摘要： LiFePO4价格低廉，环境友好，结构稳定，循环性能好，安全性能好，近年来引起人们的广泛关注。本文在介绍锂离子电池和正极材料的基础上，以Fe2+盐为铁源采用水热法制备LiFePO4，并通过改进煅烧工艺来避免Fe3+杂质的出现。为了提高其充放电性能和循环性能，对LiFePO4进行了碳包覆和离子掺杂改性研究。利于XRD、ESEM对样品进行结构和形貌分析，并采用循环伏安、交流阻抗和充放电测试对样品进行电化学性能分析，得出以下结论：\n 采用水热法合成LiFePO4前驱体，并通过两种不同的煅烧方法得到最终样品。通过XRD表征研究了两种煅烧方式对于LiFePO4物相的影响。传统的煅烧方法为只在流动的氩气中煅烧前驱体，改进后的煅烧方法是在高温煅烧阶段同时放置葡萄糖和前驱体，并利用葡萄糖无氧分解来制造还原气氛。XRD测试结果表明，传统煅烧方法合成的样品中含有Fe2Oa和Li3Fe2(PO4)3杂质，改进后的煅烧方法合成的样品结构单一，没有Fe2O3和Li3Fe2(PO4)3杂质。同其他制造还原气氛的方法，如通入混合性气体相比，改进后的煅烧方法操作简单，降低成本，安全性高。\n 以葡萄糖为碳源，合成LiFePO4/C复合材料。LiFePO4/C复合材料为单一的橄榄石晶体结构，但衍射峰强度降低，结晶度降低。LiFePO4/C复合材料晶体颗粒分布均匀，平均粒径约为500nm。循环伏安测试结果表明，氧化电位发生负移，减小为3.527V，还原电位发生正移，增大为3.393V，氧化还原峰电流也随之增大。交流阻抗测试表明，LiFePO4/C复合材料的电子转移阻抗大幅度减小，为725.3Ω，Li+扩散速率也增加为1.49×10-13c㎡/s。充放电测试表明，LiFePO4/C复合材料的首次放电比容量为123.6mAh·g-1，10次循环后放电比容量为133.08 mAh·g-1。\n 采用掺杂金属离子(Mg2+、Mn2+、Ni2+、Cu2+)来提高LiFePO4的电化学性能。XRD分析结果表明掺杂各种金属并没有改变其有序的橄榄石结构，掺杂Mg的样品物相单一，但是在掺杂Mn、Ni、Cu后样品中出现了少量的Li3PO4杂质，其中Mg和Cu取代Li位，由于Mg2+的半径小于Li+的，晶胞参数减小，而Cu2+的半径大于Li+的，晶胞参数变大，Mn和Ni取代Fe位，bin2+和Ni2+的半径都大于Fe2+的，但LiNi0.1Fe0.9PO4晶胞参数减小，而LiMn0.1Fe0.9PO4增加。ESEM分析结果表明LiNi0.1Fe0.9PO4颗粒粒径分布最均匀。循环伏安测试表明LiNi0.1Fe0.9PO4材料可逆性最好，氧化峰电位减小为3.509V，还原电位增加为3.400V，氧化峰电流增加为1.22×10-5A，还原峰电流增加为1.44×10-5A。充放电测试表明LiNi0.1Fe0.9PO4的首次放电比容量为127.8mAh·g-1，10次循环后LiNi0.1Fe0.9PO4的放电比容量为126.5 mAh·g-1。

关键词： 磷酸铁锂电芯   温度敏感性   放电容量   放电电压  

摘要： 通过对磷酸铁锂单体电芯容量对温度敏感性的研究,确立了电芯放电容量较为稳定的温度区间,并通过在此温度下的放电容量和25℃放电容量的关系实验,确立了生产线简单易于操作的分容制度,同时提高了电芯容量一致性的筛选。

关键词： 锂离子电池   正极材料   磷酸铁锂   微波加热法  

摘要： 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。

关键词： 磷酸铁锂   锂离子电池   纳米级   正极材料   制备  

摘要： 锂离子电池磷酸铁锂(LiFePO4)正极材料具有比能量大、工作电压高、循环寿命长、无记忆效应、对环境友好等突出优点,但LiFePO4本身低的电子电导率和锂离子扩散系数阻碍了其在生产生活中的大规模应用,而制备纳米LiFePO4作为电极材料并进行改性可以改善其电化学性能。本文主要综述了国内外合成纳米LiFePO4的不同方法及其电化学性能,并介绍了当前LiFePO4发展所遇到的问题,指出了锂离子电池今后发展的主要方向。