关键词： 磷酸铁锂电池组   电池管理系统   管理策略   动态均衡   模块化设计   电动汽车  

摘要： 能源安全和气候变暖是人类社会在21世纪面临的两大挑战，各国政府正在加紧开发和推广新能源汽车特别是电动汽车，动力电池及其管理技术作为影响未来电动汽车发展和推广的关键技术之一，受到各国政府和汽车企业的关注和重视。磷酸铁锂动力电池作为近年来研制成功的新型锂离子二次电池，以其高能量，高功率密度，大电流充放电能力，极好的安全性，循环寿命长等优点有望成为未来车用动力电池市场的主力军。本文以燃料电池汽车(FCEV)作为应用环境，选用磷酸铁锂电池组作为应用对象，致力于电池管理系统(BMS)的设计及电池组动态均衡管理的研究。\n 本文首先对磷酸铁锂动力电池进行了充放电性能实验和一致性分析，研究和提出了适合于燃料电池汽车磷酸铁锂电池组的管理策略，包括磷酸铁锂电池SOC估算策略、高压管理策略、系统运行低功耗管理策略、充放电保护策略、热管理策略等。\n 接着，针对车用电池组普遍存在的不一致现象，对电池均衡管理做了重点分析和研究，提出了基于非能耗电感式均衡方法的改进型高效动态均衡方案，对其进行了详细的理论验证，并结合实际应用，给出了均衡电路中主要元器件的选型方法，同时对其具体控制策略进行了探讨。\n 最后，根据燃料电池汽车的应用需要，提出了一种基于模块化的分布式检测控制管理方案。该方案的硬件系统主要由主控模块、电压-温度检测模块、总电压.电流检测模块、动态均衡模块构成，可通过增减电压-温度检测模块数量来满足不同电池串联数量和配置情况的需要；软件方面，结合前文提出的磷酸铁锂电池组管理策略和硬件结构，对电池管理系统的3层CAN网络通信、热管理、SOC估算、数据存储、故障处理策略、电压-温度检测、总电压-电流检测和动态均衡等核心问题进行了深入分析和模块化编程。其中，主控模块数据存储单元软件设计采用了优化的存储策略，大大节约了存储空间。\n 本文设计的电池管理系统达到了对燃料电池汽车车用磷酸铁锂电池组进行监测和管理预期的各项参数指标，系统具有结构精练，可靠性高，可扩展性强，维护方便等优点，拟应用于“楚天3号”燃料电池电动轿车。

关键词： 锂离子电池   磷酸铁锂   掺杂处理   局域结构  

摘要： 电动汽车的发展需要锂离子动力电池性能的提高,锂离子动力电池的瓶颈是其正极材料。传统的正极材料钴酸锂无论从价格还是性能都不能满足电动汽车动力电池的要求,磷酸铁锂(LiFePO4)的出现为正极材料的更新换代带来了希望。LiFePO4由于原材料丰富、无污染、循环稳定、安全等优点,很适合作锂离子动力电池的正极材料。LiFePO4主要缺点是导电性差,这使得其大倍率性能较差,国内外的研究者针对这一问题开展了广泛的研究。基于同步辐射的X射线吸收精细结构谱学(XAFS)具有元素选择性及局域敏感等特点,本论文将XAFS技术应用到LiFePO4掺杂以及局域结构的研究中,在以下几个方面获得了创新性结果:\n 1)掺杂元素能否进入LiFePO4品格一直是一个有争议的问题,之前有报道利用XRD的方法分别得出V占据LiFePO4的Fe位及P位不同的结论。本文结合X射线吸收近边谱与扩展边谱,研究了V在掺杂LiFePO4中的占位问题。我们的实验谱分析以及理论谱计算均表明V不能占据LiFePO4品格的Fe位及P位,在1％的浓度下V以类似Li3V2(PO4)3的形式存在。\n 2)改进制备方法是LiFePO4研究的重要方向,也是降低LiFePO4成本的关键所在。本文分别利用固相烧结法与水热反应法制备了LiFePO4,实验发现它们电化学性能存在差异。我们首次利用X射线吸收谱技术研究了两种方法制备样品的结构差异,发现水热法样品中存在较大的结构无序度,提高反应温度可以改善水热法制备LiFePO4的结晶度,相应提高其电化学性能。\n 3)不同文献对固相烧结法制备LiFePO4的工艺条件报道不同。本论文研究反应温度及反应时间对LiFePO4电化学性能的影响,探索了LiFePO4最有效的制备工艺；同时利用SEM、XRD,并结合XANES技术,研究制备工艺对LiFePO4形貌、物相、局域结构的影响,从而理解LiFePO4电化学性能的影响因素。\n 4)MWCN工具有良好的电子导电性,其作为LiFePO4的导电剂性能研究还不是很充分。本论文在固相法制备LiFePO4原材料中加入MWCNT,研究它作为LiFePO4的导电剂的性能。我们发现化学气相沉积法制备的MWCNT分散性较差,不适合单独作为LiFeP04的导电剂。

关键词： 锂离子电池   正级材料   水热合成法   磷酸铁锂   磷酸钒锂   结构表征  

摘要： 本论文分别以水和水／乙醇混合溶剂为反应介质,用水热法制备了聚苯胺掺杂的磷酸铁锂(PAn-LiFePO4)正极材料。同时,用水热法对反应原料进行了预处理,制备了碳包覆的磷酸钒锂[Li3V2(PO4)3／C]正极材料。研究了原料、反应条件、反应介质等因素对产物性能的影响,优化了反应条件,利用红外光谱、X射线衍射、元素分析等对产物的结构进行了分析,并对产物的倍率性能、循环性能、伏安特性等进行了测试。\n 以水作为水热反应介质,当LiOH、FeSO4、NH4H2PO4的摩尔比为2:1:1时,在160℃下反应12小时可以制备出纯相的LiFePO4正极材料,但材料的循环性能较差。运用水热法一步合成了聚苯胺掺杂的磷酸铁锂正极材料(PAn-LiFePO4),聚苯胺掺入量为20wt％时,0.1C倍率下磷酸铁锂的初始容量达到160mAh／g,循环50周后容量保持率达到95.9％。扫描电镜观察结果显示,聚苯胺颗粒分布在磷酸铁锂颗粒的表面和颗粒之间,提高了材料的导电性能。\n 以无水乙醇与水的混合溶剂作为水热反应介质制备PAn-LiFePO4正极材料,乙醇和水的比例对磷酸铁锂的结构没有明显影响,但产物性能优于以水为反应介质所得产物。当乙醇与水的体积比为1:2时产物的性能更优,0.1C倍率下,其容量达到160mAh／g,1C倍率下循环50周后容量保持率达到96.3％。扫描电镜观察结果显示,混合溶剂介质中得到的磷酸铁锂颗粒为规整的菱形片状结构,粒径均匀,比表面积大,产物的电化学性能因此得到改善。\n 用水热法制备了Li3V2(PO4)3／C正极材料。由水热处理后的原料,高温烧结温度缩短为2小时,与传统的高温固相法相比,反应时间缩短了近90％,烧结温度有明显降低。800℃烧结得到的样品在0.1C放电倍率下,初始放电容量为177mAh／g,达到其理论容量的90％,1C倍率下循环50周容量保持率达92.3％,放电倍率为2C时,其放电容量仍可达到125mAh／g,表现出较好的电化学性能。

关键词： 磷酸铁锂电池   电池组   管理系统   SOC估算   故障诊断  

摘要： 近年来,纯电动汽车成为我国汽车行业发展的热点。由于在能量密度和放电功率等方面具有优良性能,磷酸铁锂电池目前已经成为纯电动汽车的主要候选能源之一。本文根据JYLF320电动汽车开发项目,设计并开发了一套电动汽车磷酸铁锂电池组管理系统。研究成果具有一定的理论价值与较好的工程应用价值。 通过搭建测试平台,对磷酸铁锂电池的放电特性进行了实验与分析,分析实验结果发现：磷酸铁锂电池的放电过程可以分为开始、平台和结束三个明显不同的阶段,平台阶段电压下降速度缓慢；不同放电倍率对电池的容量影响不大；温度对电池容量的影响较大。结合应用环境,设计了电池管理系统的总体结构,系统由数据采集模块、状态监测报警模块、SOC估算模块、故障诊断模块和通讯模块组成。 根据磷酸铁锂电池的放电特性,系统采用基于安时计量法的SOC估算方法,考虑效率、温度等多种影响因素,同时,为了更加准确地获知电池的容量,提出了在电动汽车定期维护时对可用容量进行离线校准,以提高安时计量法的精度；另外,系统以放电至截止电压修正SOC值为0,充电至充电截止电压并达到满充电标准时修正SOC值为1,达到消除累积误差的目的,适合实车使用。 通过对电池性能劣化的原因和单体电池不一致对电池组的影响分析,根据电池性能劣化与外在表现之间的关系,结合电动汽车使用与维护特点,提出了一种电池故障诊断方法——车载自动诊断与人工试验诊断相结合的诊断方法。车载自动诊断是在行车过程中通过电池校正实际容量C实际、平台阶段结束点前的校正实际容量C实际和电池端电压U对个别性能明显劣化的电池做出诊断；人工试验诊断是在电动汽车定期维护时根据可用容量C、电池充电过程中的电池端电压U和电池壳温差ΔT对故障电池进行剔除。 根据电动汽车项目的总体设计目标,系统采用主从结构,设计并开发了电池管理系统硬件和软件。开发的系统已投入实车运行试验,初步的实车运行试验结果表明,整个系统能够实现电池管理系统的设计功能,其SOC估算精度与电池故障诊断效果良好。

关键词： 磷酸铁锂   锂离子动力电池   高功率   掺杂   正极材料  

摘要： 当前,以“低碳经济、循环经济”为主题的新型工业化正推动着新能源汽车产业的快速发展。混合动力汽车（HEV）是目前发展最快的新能源汽车,而高功率型锂离子动力电池是目前能很好地满足混合动力汽车用电池要求的高性能电池。正极材料是制备高功率型锂离子动力电池最关键的材料之一。LiFePO4材料由于具有循环寿命长、热稳定性好、绿色环保、资源丰富和价格低廉等优点,是高功率型锂离子动力电池的首选正极材料。但是,LiFePO4材料的电子导电率和锂离子扩散速率低,导致高倍率充放电性能差,这极大地制约了其在高功率型锂离子动力电池中应用。 本论文以高温固相两步加热法制备了LiFePO4/C材料,并采用XRD、SEM及电化学测试方法对材料的结构、形貌和电化学性能进行了表征,研究了焙烧温度、反应碳源及碳源加入量对材料性能的影响。结果表明,在700℃的焙烧温度下,以葡萄糖为碳源制得的含碳量为6.4%的LiFePO4/C材料具有规则的橄榄石型结构及最佳的电化学性能。恒流充放电测试表明,在1C、2C及4C倍率下放电,材料的放电比容量分别为126.2 mAh/g、111.8 mAh/g及88.2 mAh/g,材料具有良好的倍率放电性能。 掺杂是改进LiFePO4/C性能的一条有效途径。在最佳合成工艺条件下,采用高温固相两步加热法制备了掺杂Zr4+的LiZryFe1-2yPO4/C（y=0, 0.01, 0.03, 0.05）和掺杂Y3+的LiYyFe1-1.5yPO4 /C（y=0, 0.01, 0.02, 0.03）。并采用XRD、SEM、恒流充放电、循环伏安等方法研究了Zr4+和Y3+掺杂量对材料性能的影响。结果表明,LiZr0.03Fe0.94PO4 /C在掺杂Zr4+的系列样品中结晶性最好,颗粒粒径细小、分布均匀,具有最佳的电化学可逆性,1C、2C及4C的放电比容量分别高达137.6mAh/g、128.7mAh/g及114.1mAh/g;而LiY0.02Fe0.97PO4 /C在掺杂Y3+的系列样品中具有最佳的电化学性能,1C、2C及4C的放电比容量能分别达到130.0mAh/g、119.9mAh/g及105.2mAh/g。 分别以LiZr0.03Fe0.94PO4/C、中间相炭微球（MCMB）为正、负极活性物质,成功研制出额定容量为32000mAh的高功率型3095170型方型钢壳锂离子动力电池。重点研究了电池的荷电特性、功率特性和安全性能。测试结果表明,3095170型锂离子动力电池10C倍率的持续放电质量比能量和质量比功率分别高达70.58Wh/Kg和832W/Kg,1C循环450周,容量保持率在86%以上。安全性能测试表明,电池可靠性高,各项技术指标均达到了设计要求。

关键词： 锂离子电池   正极材料   LiFePO4   碳源   金属离子掺杂   电导率   电化学性能  

摘要： 近些年来,锂离子电池正极材料LiFePO4因具有资源丰富、价格便宜、热稳定性、循环性能较好、环境相容性及安全性能好等优点备受关注。但LiFePO4的电导率、Li+化学扩散系数均较低,振实密度不高成为其应用的主要障碍,而且制约了其在充放电过程中的比容量和倍率性能的发挥。通过在合成LiFePO4的原料中添加碳及掺杂离子、优化合成工艺及制备纳米颗粒等方法来改善其电化学性能是行之有效的方法。本文在前人研究的基础上,开展了以下工作： 1.以FeC2O4-2H2O为铁源,乙炔黑、多孔碳、石墨,葡萄糖、蔗糖、淀粉,聚乙烯醇、酚醛树脂及环氧树脂为碳源,采用固相反应法制备LiFePO4/C复合材料,初步探讨了碳的结合方式对LiFePO4导电机制的影响。在九种碳源中,聚乙烯醇热解后合成的LiFePO4/C复合材料电导率高达5.76×10-2S·cm-1,其放电比容量,倍率性能及循环性能最佳,这可能与C(碳)网在LiFePO4颗粒的“面”包裹结构为其充放电过程中电子的运输提供了通道有关。 2.以球形FePO4-2H2O为铁源,采用碳热还原法制备了LiFePO4正极材料,并对锂源、合成温度及碳含量对LiFePO4性能的影响进行了研究：锂源对于LiFePO4正极材料的形貌、电导率、振实密度及充放电比容量都有较大的影响,以LiOHH2O为原料合成的试样其倍率性能较好,试样在C/20、C/10、C/5及1.0C倍率下的放电比容量为142.56、122.39、84.50及65.56mAh-g-’；合成温度对试样的电子电导率影响不大,但对试样的微观结构影响较大,从而显著地影响试样的充放电特性,650℃为较为合适的合成温度；碳含量可以显著影响试样的电导率,过多的碳的加入对于试样电化学的提高作用不明显,其加入量的合理值在5wt.%。 3.采用Mg2+、Cr3+及Ti4+为掺杂离子制备了一系列掺杂的LiFePO4试样,并对LiFePO4及其掺杂化合物进行了第一性原理计算研究：掺杂提高了材料的电导率,其数量级在～***-1,掺杂有利于提高材料的振实密度,提高材料的倍率放电性能。研究结果表明,在Fe位每单位LiFePO4分子式摩尔掺杂量为0.02atom的Ti试样的电化学性能最好,以1C倍率进行充、放电时,放电容量为98.74mAh.g-’,放电倍率增加到3.0C时,试样的放电容量为83.08mAh-g-’,其倍率性能较好。通过掺杂试样的电子结构分析,掺杂降低了LiFePO4的能隙值,有利于提高材料的电子电导率,而且高价离子掺杂可能在一定程度上提高其离子电导率。 4.以FePO4/PANI前躯体为原料制备了纳米级的LiFePO4正极材料,并对LiFePO4进行了碳包覆和Ti掺杂改性研究：合成纳米材料缩短了固相反应中离子的扩散路径,有利于掺杂离子进入LiFePO4晶格,并增加了掺杂元素均匀分布的几率；Ti掺杂纳米级的LiFePO4/C试样在提高电子电导率数值上的作用不是很明显,但在一定程度上提高了离子扩散的速度；试样LiFe0.96Ti0.02PO4/C获得了良好的碳包覆结构,纳米级颗粒大小均匀,其结晶度高,晶粒尺寸小,电化学性能得到很大的改善,具有优异的平台性能和倍率性能,试样在C/10、C/2、1.0C、3.0C及5.0C倍率下的放电比容量为159.02、154.43、148.49、136.88及121.95mAh-g-’。

关键词： 电动汽车   磷酸铁锂电池   耐久性   因素耦合   OCV曲线簇  

摘要： 高安全性、长循环寿命的磷酸铁锂电池在纯电动汽车上得到了广泛应用，磷酸铁锂电池性能研究是搭建动力电池管理系统（Battery management system, BMS）必需的基础工作之一，对提高纯电动汽车的安全性和经济性具有重要意义。 本论文主要研究了磷酸铁锂电池的基本性能、多应力加速下的循环耐久性以及估算电池荷电状态（State-of-charge, SOC）的主要方法。 电池主要基本性能参数如容量、内阻、开路电压（Open-circuit-voltage, OCV）等随环境与工况的变化呈现高度的非线性。在电池基本性能研究中，首先，通过稳态放电实验研究了电池容量与电流倍率等因素的关系；其次，利用阶跃法研究了电池不同SOC下的充放电欧姆内阻和极化内阻；再次，实验得到了电池的开路电压曲线，并探讨了获取稳定开路电压曲线的合理实验方法；最后，研究了不同环境温度对电池容量、内阻和开路电压等参数的影响。 在电池耐久性研究中，建立了电池寿命预测模型。该模型全面考虑了电池寿命的多个影响因素，如环境温度、放电倍率、放电截止电压、充电倍率和充电截止电压等，通过对照实验，证实了因素间耦合性的存在，得到了耦合强度与应力水平的关系，分析了不同应力水平下的耦合性对寿命衰减的影响程度。进而，提出了基于耦合强度判断和多因素输入的寿命建模方法，并基于模型的因素敏感性分析了各因素对电池寿命影响的权重。在循环进入稳定衰减期后，这一考虑了因素间耦合性的耐久性模型对电池寿命的预测误差达到15%以内。 在电池SOC估算方法的研究中，分别使用了模型算法和改进的安时积分方法。直接使用模型算法的估算结果波动过大，结合卡尔曼滤波等递归算法一并使用可取得稳定的SOC估算结果。将多因素标定的SOC-OCV曲线簇替代传统的单一曲线用于校准安时积分方法中的SOC初值，可显著提高其校准精度，扩大方法在SOC区间上的适用范围，并提高初值校正的频率，减小误差累积。采用这一SOC-OCV曲线簇方法进行SOC初值校准，在SOC小于40%或大于70%的区间上，其精度在5%以内，而在40%至70%的区间内，精度在15%以内。 论文涉及的实验方法和主要结论对于混合动力汽车及其他类型的锂离子电池也具有一定的通用性。

关键词： 电动汽车   荷电状态SOC   电池监控系统   CAN总线   磷酸铁锂电池  

摘要： 本文研究了磷酸铁锂电池充放电特性和电池电量的估算方法,采用分布式采集并集中处理的系统结构,设计了电车电池监控系统。实现了电动车用锂电池单体及整组进行实时监控、充放电控制、电流电压巡检、温度检测、预报警等功能,从而延长了电池的使用寿命,提高了电池能量效率以及运行的可靠性。 本文设计了基于ARM处理器的分布式采集节点,采用CAN总线通信,能够准确采集电压、电流、温度等参数,并简单介绍了均衡充放电控制思想；中心管理单元采用Linux系统,使用MiniGUI设计人机交互界面,可与行车电脑结合,具有良好的扩展性。本文的监控系统采用“安时法和开路电压法相结合”的估计策略,并考虑了电池老化等因素估算电池电量,克服了传统只使用电池电压估算电量的缺点,提供更准确有效的电池管理。

关键词： 磷酸铁锂   磷酸锰锂   磷化铁   非化学计量   离子共替换  

摘要： 橄榄石型磷酸铁锂(LiFePO4)和磷酸锰锂(LiMnPO4)作为新一代锂离子电池正极材料,以其高安全性、低成本、充放电平台平稳、循环性能稳定和环境友好等优点引起了广泛的关注,但是橄榄石结构材料普遍存在振实密度低、电子电导率差和锂离子扩散速率慢的问题,严重地阻碍了材料的应用。本文以LiFePO4和LiMnPO4为研究对象,以提高其电化学性能为主要目的,采用改进的固相法、共沉淀法、溶胶凝胶法等合成材料。使用X射线衍射、扫描电镜、能谱、原子吸收光谱、拉曼光谱、电化学阻抗谱、循环伏安以及充放电测试等分析手段研究材料的晶体结构、表面形貌和电化学性能。 本文采用高温固相法和共沉淀法合成了镁掺杂LiFePO4/C复合材料,研究了掺杂效应对材料电化学性能的影响。首先分析了固相法的反应历程,比较不同温度合成材料的结构和性能,发现750℃是合成LiFePO4的最佳温度。根据优化的合成路线制备了Mg掺杂LiFePO4,其中LiFe0.98Mg0.02PO4/C材料具有最高的放电容量和最好的倍率性能,0.1 C时的可逆容量达到150 mAh g-1。通过共沉淀法加入适量的镁,能够有效地抑制草酸亚铁晶体生长,以此为原料将会影响LiFePO4的粒径和尺寸分布,达到细化晶粒的效果。由于草酸镁比草酸亚铁的溶度积大,多次清洗导致前驱体中的镁含量远低于添加量,所以最终产物中的镁含量几乎可以忽略。共沉淀法制备的样品中,粒径小的材料电极极化更小,性能最佳。 合成碳包覆LiFePO4过程中,由于经历碳热还原反应,生成高导电性Fe2P的同时还有非活性Li3PO4与之伴生。Li3PO4是绝缘材料,它的存在会增加材料的表面阻抗导致LiFePO4容量下降。我们采用非化学计量方式添加过量的Fe和P,成功的减少甚至抑制非活性Li3PO4的形成,使材料的放电容量比化学计量样品提高10～44(?)Ah·g-1。研究不同条件下合成的非化学计量样品的结构、形貌和电化学性能,发现Fe和P过量3wt.%的前驱体,在400℃预烧10 h,然后在750℃煅烧10h,样品表现出良好的电化学性能。 为了进一步提高LiFePO4的性能,本文提出了非化学计量方式合成富铁和贫铁型LiFe1±xPO4材料,适当减少或增加LiFePO4中的铁含量,均有利于改善材料的电化学性能。采用溶液法、球磨法和溶胶-凝胶法合成了贫铁型材料LiFe0.99PO4,种方法均显示非化学计量样品具有更高的放电容量,比化学计量样品高4-16其中溶胶-凝胶法制备的mAh·g-1。显示出最好的电化学性能,0.1 C的LiFe0.99PO4放电容量达到150 mAh·g-1。同样采用溶胶-凝胶法制备了富铁型LiFe1+xPO4 (x=0.01,0.03,0.06和0.13)材料,当x=0.03时,材料具有最好的性能,0.1 C和5C释放的容量分别为152和103 mAh·g-1。为研究非化学计量方式对材料电化学性能的影响,比较了贫铁型LiFe0.99PO4和富铁型LiFe1.01PO4的性能,材料在恒温25℃进行充放电测试,两个样品均显示出良好的倍率性能和循环能力,但是LiFe0.99PO4具有更高的放电容量,0.1 C和5C的容量分别为158和120 mAh·g-1。 LiMnPO4的理论比容量为171 mAh·g-1,相对金属锂的电极电势为4.1 V,与LiFePO4相比,其能量密度更高。本文分析了固相法制备碳包覆LiMnPO4的热反应,研究了温度对材料性能的影响,发现800℃合成的材料性能最好。为从根本上提高锂离子的脱／嵌能力,本文提出铁-镁共替换,制备出LiMn0.9Fe0.05Mg0.05P·O4/C复合材料,与仅铁替换或单纯碳包覆材料相比,Fe-Mg共替换产生协同效应,该材料表现出非常优秀的电化学性能,在0.1 C、1C和5C时的容量分别为140、117和62 mAh·g-1。

关键词： 微波溶剂热   四氧化三钴   磷酸铁锂   自组装   形貌与结构  

摘要： 锂离子电池具有比能量高、工作电压高、循环寿命长、安全无污染等优点,是一种新型绿色环保能源,目前在与国民经济和人民生活息息相关的领域中广泛应用,而电极材料是影响锂电池性能的关键部分,它的性能高低直接影响到锂电池性能的好坏。本论文采用微波溶剂热法,围绕锂离子电池负极材料（Co3O4）和正极材料（LiFePO4）展开研究,主要工作包括以下几方面: 采用微波溶剂热法,以Co（NO3）2·6H2O为原料,尿素为沉淀剂,制备碱式碳酸钴化合物,微波合成温度,保温时间和前驱体中的CO32-和OH-离子在前驱体的尺寸和形貌上起到主导作用。在110℃保温1h,合成了长棒状前驱体,经过350℃煅烧2h,得到具有一维纳米结构的链状Co3O4粉体,其结构特征是由10-20nm的Co3O4纳米晶粒沿着[110]晶轴方向自组装而成的。在140℃保温3h,合成了片状Co3O4前驱体,前驱体经过煅烧热分解后,得到由纳米晶粒自组装而成的规则介孔结构的Co3O4纳米板。通过电化学性能测试表明,350℃煅烧2h得到的Co3O4纳米链作为锂电池负极材料具有较好的循环容量性能,在400 mA g-1电流密度下,经过100次循环后,可逆容量仍能保持在600 mAh g-1,表现出了极其优异的电化学性能。 采用微波溶剂热方法,以Co（NO3）2·6H2O为原料,氢氧化钾为沉淀剂,在140°C保温3 h制备了β-Co（OH）2纳米板,将其于350℃煅烧2h,得到介孔的六边形结构Co3O4纳米板,500℃煅烧2h得到Co3O4纳米环,热处理温度对样品的形貌结构影响较大。介孔六边形结构的Co3O4纳米板作为锂电池负极材料具有较好的电化学性能,其首次不可逆容量低于18.1%,具有超高容量,以及良好的循环性能,经过100次循环后,其可逆容量仍能保持在900 mA h g-1。 采用微波溶剂热法,以Co（NO3）2·6H2O为原料,尿素为沉淀剂,并与多壁碳纳米管复合,制备了MWNTs/Co3O4复合材料。对样品的物相组成、微观结构、形貌和电化学性能等进行了表征及测试。结果表明:复合一定量MWNTs后,Co3O4纳米线变细,电化学电容性能有较大提高,其中n（Co3O4）:n（MWNTs）= 2:1样品具有较好的电化学电容行为,其比电容达到369.5 F g-1,并且具有良好的稳定性能以及较好的电容阻抗性能。 采用微波溶剂热法合成LiFePO4粉体,使用无机盐为原料和PEG-4000为表面活性剂。实验结果表明,在相同微波合成条件下,不同原料和表面活性剂对样品形貌结构影响较大,这是由于溶液的pH值和表面活性剂引导晶粒生长决定的。实验中合成了单晶粒的菱形结构和二次颗粒的梭形结构LiFePO4晶体。LiFePO4二次颗粒是由单晶粒自组装而成,颗粒尺寸在1-5μm之间,单晶粒呈长棒状,直径约100nm,长约500nm。对LiFePO4进行了改性研究,首先在制备的LiFePO4晶粒表面吸附葡萄糖,然后在3%H2+97%N2气氛中于700℃保温2h碳化热处理,形成一种LiFePO4-C核壳结构。这大大增加了LiFePO4/C复合材料的电导率,锂离子扩散系数和迁移能力明显增大。对LiFePO4掺杂Mn2+离子改性研究发现:掺杂一定量的金属离子得到LiMnxFe1-xPO4结构样品,少量Mn2+离子掺杂没有破坏LiFePO4晶体结构,并且金属Mn2+离子增加了晶格缺陷,使得锂离子的嵌入与脱出能力明显提高,提高了材料的电化学性能。