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   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： 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。

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： 磷酸铁锂电池   LiFePO4   变频电源   充电放电管理   电池寿命  

摘要： 无柴油发电机组的集装箱轮胎式龙门起重机的设计前景因一种全新的电能储存元件的使用变得越来越实际。采用磷酸铁锂电池来提供电能,使得轮胎式龙门起重机的转场问题得到根本性的解决。

关键词： LiFePO4电池组   氧化还原飞梭   平衡  

摘要： LiFePO4电池以其卓越的安全性和良好的综合电化学性能成为目前众多锂电池公司与EV/HEV制造公司关注的重点,然而由于LiFePO4电池在材料及工艺等方面还存在一些问题,使得LiFePO4电池在配组使用的时候,电池的一致性和其性能会随着使用时间推移有一定程度的下降。介绍了一种专门用于LiFePO4电池的电解液添加剂-氧化还原飞梭的基本性能和作用原理,为LiFePO4电池在EV/HEV中的大规模商业应用提供了一个现实的解决方案。

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

摘要： 磷酸铁锂由于具有环境友好、资源丰富、价格便宜、稳定性好和理论容量(170mAhg-1)高的优点，被认为是最具有发展前景的锂离子电池正极材料之一，尤其适合用作动力电池正极材料。由于本征电导率和锂离子扩散系数低的缺点，大倍率充放电时实际可逆放电容量低，阻碍了它的商业应用。针对其缺陷，本文探索了磷酸铁锂制备的新方法——熔盐法，旨在控制磷酸铁锂的形貌，降低合成温度，减小其晶粒尺寸，缩短锂离子扩散距离，最终改善材料的电化学性能。在此基础上，通过少量的镁对锂位和铁位进行掺杂，提高材料本征电导率和离子扩散速率的方法来改善材料的电化学性能。主要获得以下结论：\n 1.采用TG-DSC对前躯体进行热重差热分析，并对合成条件进行优化，确定了在600℃煅烧12h制备磷酸铁锂最佳工艺。\n 2.采用XRD、SEM和TEM对所合成的材料进行结构和形貌进行表征，结果表明在采用熔盐法制备的磷酸铁锂材料物相为橄榄石结构、其晶型发育完整；颗粒均匀，呈类球形，尺寸在200m左右；无定型C均匀分布在磷酸铁锂颗粒之间。\n 3.充放电性能测试结果表明在600℃下，锂钠比为1∶4，煅烧12小时条件下制备的材料在0.2C和0.5C倍率下最高放电容量分别达到144.6 mAh·g-1和122.3mAh·g-1，并具有良好的循环性能；采用循环伏安和交流阻抗对制备的材料进行测试，结果表明磷酸铁锂的锂脱嵌反应为可逆氧化还原反应，该电化学反应受锂离子扩散控制，材料的电荷转移电阻Rct仅400Ω。\n 4.研究了镁含量，烧结时间，烧结温度对磷酸铁锂的物理和电化学性能影响，在600℃下煅烧8小时制备磷酸铁锂材料具有良好的充放电和循环性能。锂位掺杂镁为6％时以0.1C，0.2C，1C首次放电容量分别达到131.0mAhg-1、120.4 mAhg-1和109.3 mAhg-1，二十次容量为108.3 mAhg-1；铁位掺杂镁为3％时以0.1C，0.2C，1C放电容量分别达到150.3 mAhg-1，141.1mAhg-1，115.1 mAhg-1,并具有良好的循环性能。循环伏安测试表明镁对掺杂提高了材料的可逆性，降低了材料的极化，交流阻抗测试得出锂位和铁位掺杂材料的电荷转移电阻Rct分别为450Ω和500Ω，锂离子的扩散系数分别为8.5748*10-17m2s-1和9.0275*10-17m2s-1。

关键词： 锂离子电池   正极材料   磷酸铁锂   制备方法   电化学性能  

摘要： 由于橄榄石结构的LiFePO4具有能量密度高、原料价格低廉、环境友好和安全性高等优点而成为最受关注的锂离子电池正极材料。\n 本文以自制Li3PO4为前驱体，在水热条件下与FeSO4·7H2O反应制备得到纯相LiFePO4，并通过碳包覆和Cu2+掺杂对其进行了有效改性，获得了适合高电流密度放电的LiFePO4正极材料。主要内容如下：\n 以Li3PO4为原料，采用水热法可以制备出粒径均一的LiFePO4，通过改变水热温度研究了水热温度对材料理化性能和电化学性能的影响，并根据均相成核理论对以Li3PO4为原料制备LiFePO4材料的反应机理进行了探讨，在150-200℃的温度范围内升高水热反应温度，产物LiFePO4正极材料颗粒明显减小，从而减小了锂离子的扩散路径，增大锂离子的扩散系数，使材料具有更好的电化学性能。\n 在200℃水热温度下，通过改变反应时间对材料的晶体生长过程进行了研究，实验结果说明，随着时间的延长，晶体形貌会更加规整，反应时间为24 h制备的材料，颗粒的形貌规整，具有更高的电化学性能，0.5 C放电的比容量为理论容量(170 mAh·g-1)的79.4％，1C倍率循环100次后材料的比容保持率为首次的92.4％。\n 加入不同量的蔗糖经过后期热处理对材料进行碳包覆，通过对复合正极材料LiFePO4/C进行充放电测试、循环伏安测试和交流阻抗分析，确定最佳的蔗糖加入量为10％(质量比)，以0.2 C、0.5 C、1 C、2 C、5 C和10 C倍率电流放电材料的放电比容量分别为156.2 mAh·g-1、151.5 mAh·g-1、140.7 mAh·g-1、130.3 mAh·g-1、119.5 mAh·g-1和99.6 mAh·g-1，以1 C倍率放电，循环100次后容量保持率为96.1％，表现出很好的倍率放电性能和循环性能。\n 在10％蔗糖量碳包覆材料LiFePO4/C的基础上研究了不同掺杂量对材料理化性能和电化学性能的影响，研究结果证明部分Cu2+被掺入到LiFePO4晶体晶格中，并根据杂质缺陷理论对Cu2+掺杂机理进行了探讨。通过对Li1-xCuxFePO4/C复合正极材料进行充放电测试、循环伏安测试和交流阻抗分析，证明1％Cu2+掺杂能有效地提高Li1-xCuxFePO4/C复合正极材料的电导率和锂离子扩散系数。室温下，1C倍率的放电比容量为150.3 mAh·g-1，10C倍率的放电比容量为108.7 mAh·g-1，以1C倍率放电，循环100次后容量保持率为97％，表现出非常好的倍率放电性能和循环性能。材料同样具有很好的低温性能，-30℃下的放电比容量达到97 mAh·g-1。

关键词： 磷酸铁锂   锂离子电池   制备方法   正极材料   种用   均匀混合   惰性气氛   化合物  

摘要： 据介绍,该方法系将金属铁粉、锂的化合物、磷的化合物按照Li,Fe,P原子比为（0.95～1.1）∶1∶1进行配料,再加入碳或者碳的前驱体,在介质中均匀混合1～20h,然后干燥、造粒，再在惰性气氛中300～500℃条件下处理1～2h，