关键词： 无机非金属材料   锂离子电池   磷酸铁锂   正极材料   合成   改性  

摘要： 锂离子电池正极材料正在向着高比能量、长寿命、低成本、环境友好的方向发展,而具有橄榄石结构的LiFePO_4正极材料以其结构稳定、成本低、无污染等优点成为21世纪最理想的绿色电源,但自身也存在缺点。综述了锂离子电池正极材料LiFePO_4的研究进展。系统地阐述了LiFePO_4的晶体结构特征及性能、多种合成方法以及掺杂多种导电材料和控制晶体生长制备纳米粉体对材料性能的影响。对该材料的应用前景进行了展望,并提出了下一步可能的研究趋势。

关键词： 锂离子电池   磷酸铁锂   电池性能   锂离子动力电池   正极材料   环境友好   循环性能   性能优异  

摘要： 磷酸铁锂（LiFePO4）因其无毒、对环境友好、原材料来源丰富、比容量高、循环性能好、安全性能优异等特点已被公认为突破正极材料制约的新一代安全低成本高容量大功率型动力或储能锂离子电池首选正极材料，已成为我国及世界主要发达国家锂离子动力电池的重点发展方向。

关键词： 正极材料   磷酸铁锂   锂离子电池   安全性能   性能优异   环境友好   原料来源   批量生产  

摘要： 磷酸铁锂材料具有安全性能好、循环性能优异、环境友好、原料来源广泛等特点，被公认为新一代锂离子电池首选正极材料，已成为当今世界上主要发达同家的重点研究和发展方向。目前，仅有美国、加拿大少数公司实现了批量生产。

关键词： 锂离子电池   正极材料   LiFePO4   金属离子掺杂  

摘要： 用化学沉淀法制备了Mg2+、Al3+、Ti4+、V5+和Ni2+掺杂的磷酸铁锂,用恒电流充放电方法测量掺杂LiFePO4的充放电性能,用X射线衍射和里特沃尔特方法表征了掺杂LiFePO4的晶体结构。研究表明,少量金属离子掺杂能有效地提高LiFePO4的大电流放电性能,其中Li1-xTixFePO4、Li1-xVxFePO4和Li1-xNixFePO4以2C速率充放电时,放电比容量在120mAh/g以上,循环20次后容量保持率在80%以上。主要原因是掺杂金属离子以固溶体形式存在,并占据锂的位置,改变了晶体中原子间距离和位置,引起晶胞收缩和Li-O原子间平均距离增加,形成了有利于锂离子脱嵌的结构。

关键词： 磷酸铁锂   锂离子电池   碳   复合材料  

摘要： 采用固相反应法制备了LiFe0.7Mn0.3PO4-C复合材料。用x射线衍射、扫描电镜和电化学测试对符合材料的结构、形貌和电化学性能进行了研究。结果表明，LiFe0.7Mn0.3PO4-C具有单一的橄榄石结构,碳的加入影响了LiFe0.7Mn0.3O4的表面形貌。LiFe0.7Mn0.3PO4-C复合材料的颗粒大小在100-200nm之间，碳均匀地包覆在LiFe0.7Mn0.3O4颗粒的表面．与LiFe0.7Mn0.3O4相比，LiFe0.7Mn0.3PO4-C复合材料具有更高的可逆比容量、更好的循环性能：0.1C放电时LiFe0.7Mn0.3O4-C复合材料的可逆容量达到141mAh／g，60次循环后平均每次循环的容量损失只有0．19％，而相同条件下60次循环后LiFe0.7Mn0.3O4平均每次循环的容量损失为0．53％，表明碳的加入有效地改善了LiFe0.7Mn0.3O4的电化学性能。

关键词： 锂离子电池   磷酸铁锂   正极材料   固相法  

摘要： 采用改进的固相反应法制备了掺碳的磷酸铁锂正极材料,并用XRD,SEM,元素分析,红外光谱及激光粒度分布仪等对样品进行了测试分析。结果表明,样品具有单一的橄榄石结构和较好的放电平台(约3.4V),粒度较小粒径分布均匀,0.1C首次放电比容量为137.8mAh/g,循环20次后容量保持率为92.6%,以1C倍率首次放电比容量为129.6mAh/g,循环20次后容量下降10.8%。

关键词： 锂离子电池   电动工具   安全可靠   磷酸铁锂  

摘要： 由于环境、价格等因素,镉镍、氢镍电池正逐渐被锂离子电池等新型电池所替代。资源丰富、廉价的磷酸铁锂正极材料的成功开发和应用,使锂离子电池的安全可靠性有了新的提高,特别是其高功率、长循环寿命等性能已完全能满足电动工具的要求。电池选对组合技术、多支电池串联使用技术及电动工具制造技术的有机结合和相互整合,将推动和促进锂离子电池在电动工具上的应用。

关键词： 磷酸铁锂   锂离子电池   碳   掺杂  

摘要： 采用固相反应法在650℃合成了LiFe0.7Mn0.3PO4/C。采用X-射线衍射\扫描电镜和电化学测试对材料的结构、表面形貌和电化学性能进行了表征.结果表明,LiFe0.7Mn0.3PO4具有单一的橄榄石结构。碳的加入有效地改变了LiFe0.7Mn0.3PO4的表面形貌。LiFe0.7Mn0.3PO4/C的平均粒度在100-200nm,碳均匀地分布在LiFe0.7Mn0.3PO4的表面。与LiFe0.7Mn0.3PO4相比,LiFe0.7Mn0.3PO4/C具有更高的可逆容量和更好的循环性能以及优秀的倍率性能:0.1C时LiFe0.7Mn0.3PO4/C的可逆容量达到141mAh.g-1,60次循环后平均每周的容量损失只有0.19%,而LiFe0.7Mn0.3PO4平均每周的容量损失只有0.53%,表明碳的加入有效地改善了LiFe0.7Mn0.3PO4的电化学性能。

关键词： 锂离子电池   正极材料   磷酸铁锂   溶剂热法   碳热还原法  

摘要： 本论文主要关注锂离子电池新型正极材料磷酸铁锂的制备、结构和性能。主要包括以下两部分内容：溶剂热法制备LiFePO4与形貌控制机理的研究；碳热还原法制备LiFePO4温度条件的选择。\n通过控制材料的尺寸和在材料中添加碳等导电材料可以有效增加LiFePO4的充放电能力和倍率放电性能。与传统的固相法相比，水热法(溶剂热法)能够在较低的温度下得到高度结晶的产品，并且反应时间短、能耗少，目前在LiFePO4的合成中已有应用。但水热合成的LiFePO4颗粒容易形成Li、Fe错位，同时在颗粒表面会形成Fe2O3等杂质，因此合成的过程需要严格控制。\n我们用溶剂热法在H2O和异丙醇的混合溶剂中合成了橄榄石结构的LiFePO4晶体。FESEM结果表明，LiFePO4产品的形貌与导电添加剂密切相关，当改变导电添加剂的种类 (蔗糖、碳黑和石墨)时，我们分别得到了棒状和方块状的LiFePO4颗粒。TEM和选区电子衍射(SAED)的结果表明，棒状的LiFePO4晶体沿着[201]方向取向生长。取向机理可能在于添加剂对晶体生长的吸附阻止作用。充放电测试表明，溶剂热合成的LiFePO4（添加蔗糖）具有145.2 mAh•g-1的可逆容量和良好的循环保持能力，而且还表现出优良的倍率放电性能和高温特性，其4C放电容量为98.1 mAh•g-1，保持了0.1C容量的67.6%，并且放电电压平台仍然保持在3.12 V (***)。\n除了因为电导率低和离子传导率低引起的放电倍率差，LiFePO4另一个主要问题是合成过程中Fe2+的氧化。因此我们采用碳热还原的方法，用便宜易得的Fe2O3作为铁源，反应物中混入过量的碳。利用碳作为还原剂和导电剂，可以解决在原料混合加工过程中可能引发的氧化反应，得到高纯的LiFePO4材料。由于反应物的不同会导致样品烧结的最佳温度不同，因此我们初步考察了反应温度对LiFePO4的物理和化学影响，特别是对其电化学性能的影响。\n我们用碳热还原法在不同的烧结温度下制备了LiFePO4样品。SEM测试表明，碳热还原法对温度的依赖较大，在不同的反应温度下，可以得到不同形貌的LiFePO4样品。在温度为700℃或更低温度时，可以得到形貌较为均匀的样品，更高温度下的LiFePO4颗粒则由于杂质的生成和碳的减少而急剧变大。XRD测试表明，反应温度在550℃－700℃之间时，可以得到不含杂质的纯的LiFePO4 \n晶体。温度高于700℃时，原料中过多的碳还原了PO43-，导致Fe2P杂质的生成。而温度过低时，LiFePO4易结晶不完全，并会产生Fe2O3和Li3Fe2(PO4)3杂质。充放电测试表明，700℃下合成的样品具有143.0mAh•g-1的可逆容

关键词： 锂离子电池   正极材料   磷酸铁锂   导电率   导电碳   放电性能   合成条件  

摘要： 作为锂离子电池正极材料，橄榄石型磷酸铁锂(LiFeP04)具有比容量高、循环可逆性能好、原料丰富易得、价格便宜、安全性能高等突出优点，是最有发展前景的锂离子(动力)电池正极材料之一。但与其它锂离子电池正极材料相比，其导电率很低，在高倍率充放电条件下存在比容量大幅度衰减的现象，从而严重地阻碍了LiFePO<,4>作为锂离子动力蓄电池正极活性物质的实用化进程。本文通过Mg<\'2+>掺杂的方法来改善LiFePO<,4>的导电性能和高倍率充放电性能；LiFe<,0.4>Mn<,0.6>PO<,4>材料由于可以得到一个平均放电电压为3.6V的高容量，而受到越来越多的关注。针对LiFe<,0.4>Mn<,0.6>PO<,4>随着充放电倍率的增加，材料的比容量与4.0V电压平台急剧下降的这一缺点，通过掺杂导电碳的方式来提高其电性能并优化了合成条件。取得了以下的主要结论：\n (1)研究了Mg<\'2+>在铁位掺杂对LiFe<,0.4>Mn<,0.6>PO<,4>复合材料电性能的影响。结果表明，随着Mg2+掺杂量的增加，LiFe<,0.4>Mn<,0.6>PO<,4>复合材料的充放电容量、循环性能和倍率性能都得NT显著的提高，但掺杂量继续增加时，复合材料的电性能又有所下降。在x=O.05，O.1，0.15，0.2几种掺杂量中，以x=0.10的样品LiFe<,0.4>Mn<,0.6>PO<,4>的电性能最佳，首次放电比容量为143.2mAh/g，循环30次后的容量保持率为98.2％，2C放电比容量为119.1mAh/g，相当于2C容量的83.2％。XRD测试表明，复合材料均保持了橄榄石型晶态结构，随着Mg<\'2+>掺杂量的增大，晶胞参数和晶胞体积均发生递减。研究了MgMg<\'2+>在锂位掺杂对LiFe<,0.4>Mn<,0.6>PO<,4>复合材料电性能的影响。结果表明，在x=0.005，0.01，0.015，0.02几种掺杂范围内，LiFe<,0.4>Mn<,0.6>PO<,4>的电性能均有了不同程度的提高，其中以x=0.01样品LiFe<,0.4>Mn<,0.6>PO<,4>的电性能最佳。其首次放电容量为137.8mAh/g，循环30次后容量保持率为97.0％，2C放电比容量为110.9mAh/g，相当于0.2C容量的80.5％。XRD分析结果表明，复合材料均保持了橄榄石型晶态结构，MgMg<\'2+>在锂位掺杂后，晶胞参数和晶胞体积均有所减少。\n (2)在用高温固相法合成LiFe<,0.4>Mn<,0.6>PO<,4>的过程中，研究了煅烧温度、煅烧时间对其电性能的影响。研究结果表明，煅烧温度、煅烧时间对LiFe<,0.4>Mn<,0.6>PO<,4>材料的电性能均有影响。在煅烧温度为650℃，煅烧时间为24h的条件下所得LiFe<,0.4>Mn<,0.6>PO<,4>材料的首次放电比容量达到最大值，达74.6mAh/g，但也仅为LiFe<,0.4>Mn<,0.6>PO<,4>理论放电比容量的43.8％。通过碳掺杂来提高LiFe<,0.4>Mn<,0.6>PO<,4>材料的电性能。对所得碳掺杂LiFe<,0.4>Mn<,0.6>PO<,4>复合材料的充放电测试结果表明，掺碳能有效地改善LiFe<,0.4>Mn<,0.6>PO<,4>料的容量、循环性能以及倍率性能。但是掺杂碳的种类和含量不同，对LiFe<,0.4>Mn<,0.6>PO<,4>材料导电性能的改善程度不一样。其中以蔗糖为碳添加剂，含碳量为5％的LiFe<,0.4>Mn<,0.6>PO<,4>/C(5.0wt.％)复合材料粒径最为细小，其电性能也最佳。0.2C首次放电比容量为136.7mAh/g，循环15次后的放电比容量为125.1mAh/g，容量保持率高达91.5％。该材料1.0C、2.0C放电比容量分别为128.3mAh/g、110.2mAh/g，分别相当于其0.2C容量的9