关键词： 磷酸铁锂   水热法   掺杂   高温固相法   机械化学活化法   橄榄石型  

摘要： 本文采用传统高温固相法、机械化学活化法和水热法三种方法制备正极材料LiFePO<,4>。研究发现，三种方法都可以得到橄榄石型的LiFePO<,4>正极材料。其中，水热法制备的LiFePO<,4>为纯相，并且材料颗粒呈规整的片状，粒径分布均匀，都为2μm左右，小倍率下的充放电比容量和循环性能都明显优于其他两种方法所得的LiFePO<,4>材料。\n 系统研究了水热法制备LiFePO<,4>时，反映温度、反应时间和填充度对所得LiFePO<,4>材料晶体结构、外观形貌和电化学性能的影响。结果表明，将反应釜填充90％，并于190℃下反应6h，所得样品的电性能最好，小倍率(0.1C)充放电时比容量可以达到140.2mAh·g<\'-1>和132.9mAh·g<\'-1>。\n 为提高材料的电性能，在制备LiFePo<,4>后掺杂导电碳黑和在制备过程中掺加金属离子，得到了LiFePO<,4>/C复合物、LiFe<,0.9>Mg<,0.1>PO<,4>和LiFe<,0.9>Mn<,0.

关键词： 磷酸铁锂   金属氧化物   离子掺杂   电化学性能   LiFePO4   锂离子电池   正极材料  

摘要： 采用氧化物前驱体对磷酸铁锂(LiFePO4)进行少量金属离子掺杂,并用XRD ,SEM 和恒电流充放电对掺杂的LiFePO4 进行了研究。结果表明,少量的掺杂离子在很大程度上提高了LiFePO4 的电化学性能,特别是大电流放电性能。1.0 m ol% 的Nb5+掺杂LiFePO4 的0.1 C 放电容量约150 m Ah·g-1;即使在3 C 倍率下放电,也有117 m Ah·g-1 的容量。掺杂的效果与掺杂离子的半径、价态密切相关,半径小、价态高的离子对提高LiFePO4 的电化学性能有利。在掺杂量较小时(<2.0 m ol% ),掺杂效果与掺杂离子的浓度关系不大。

关键词： 锂离子电池   正极材料   磷酸铁锂   电极动力学  

摘要： 本文在详细评述了锂离子电池及其正极材料研究进展的基础上，选取铁系正极材料中最具发展前景的LiFeP04为研究对象，对其合成工艺、材料改性、结构表征、电化学性能以及电极动力学性能进行了详细研究。\n 利用DTA-TG技术对合成LiFePO<,4>的前驱体进行表征。采用高温固相法合成锂离子电池正极材料LiFePO<,4>，研究了合成条件对LiFePO<,4>物理性能及其电化学性能的影响，并对LiFePO<,4>的合成条件进行优化。结果表明，不同合成条件下得到的LiFePO<,4>充放电曲线相似，都具有3.4V左右的放电电压平台，反应温度和时间对产物结构和性能有较大影响。合成温度过低，有杂相生成，影响了LiFePO<,4>的电化学性质；合成温度过高，晶粒长大，比表面积下降，容量减少。650℃下焙烧20h合成出的样品颗粒小，粒径均匀，电化学性能最佳，以0.1C倍率充放电，首次放电容量为111.6 mAh·g<\'-1>。 \n 采用表面改性的方法对LiFePO<,4>进行改性研究，以碳凝胶作为碳添加剂，制备了复合型LiFePbO<,4>／C锂离子电池正极材料。研究了不同掺碳量和合成温度对样品性能的影响。利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜和碳硫分析方法对所得样品的晶体结构、表面形貌，含碳量进行分析研究。实验结果表明，产物样品中的碳含量分别为0％、5％、10％、22％，所得样品均为单一的橄榄石型晶体结构，碳的加入使LiFePO<,4>颗粒粒径减小。另外，碳分散于晶体颗粒之间，增强了颗粒之间的导电性。对合成的样品进行电化学性能测试表明，掺碳后的LiFePO<,4>放电比容量和循环性能都得到显著改善。其中，650℃合成20h，含碳量为22％的LiFePO<,4>／C在0.1C倍率下放电，首次放电容量达152.8 mAh·g<\'-1>，充放电循环6次后容量为151.9 mAh·g<\'-1>，容量仅衰减0.6％。通过交流阻抗法研究两种材料的电极动力学行为，结果表明，对LiFePO<,4>进行包覆碳处理，可以减小材料的电荷转移反应电阻R<,ct>，提高材料的充放电性能。根据LiFePO<,4>/C样品的循环伏安曲线，仅在3.4V左右出现一对氧化还原峰，说明只有一种氧化还原反应发生。采用恒电位阶跃法研究了锂离子在LiFePO<,4>／C中的扩散系数的数量级为10<\'-16>-10-<,14>cm<\'2>·S<\'-1>。 \n 采用体相掺杂的方法对LiFePO<,4>进行了改性研究，用Mg元素对LiFePO<,4>进行掺杂，研究了Mg掺杂量对LiFePO<,4>性能的影响，通过对LiFe<,l-x>Mg<,x>PO<,4>(x=O.01，0.05，O.

关键词： 锂离子电池   正极材料   磷酸铁锂   碳凝胶  

摘要： 以碳凝胶作为碳添加剂, 采用固相法制备了复合型LiFePO4 /C锂离子电池正极材料。研究了不同掺碳量对样品性能的影响。利用X射线衍射仪、扫描电镜和碳硫(质量分数)分析方法对所得样品的晶体结构、表面形貌、含碳量进行分析研究。结果表明: 样品中的碳含量(质量分数)分别为 0%、5%、10%、22%, 所得样品均为单一的橄榄石型晶体结构, 碳的加入使LiFePO4 颗粒粒径减小。另外, 碳分散于晶体颗粒之间, 增强了颗粒之间的导电性。合成样品的电化学性能测试结果表明, 掺碳后的LiFePO4 放电比容量和循环性能都得到显著改善。其中,含碳量为 22%的LiFePO4 /C在 0 1C倍率下放电, 首次放电容量达 143 4mA·h/g, 充放电循环 6次后电容量为142 7mA·h/g, 容量仅衰减 0 7%。

关键词： 磷酸铁锂   正极材料   锂离子电池   制备方法  

摘要： 橄榄石型结构LiFePO4因其结构特征和潜在的低成本而有望成为下一代锂离子电池正极材料。但是要使LiFePO4 商业化必须开发出适于规模化生产高性能LiFePO4正极材料的工艺。本文在综合分析LiFePO4制备方法、导电性改善及填充密度提高途径的基础上,认为可借鉴Ni-MH电池正极材料球形Ni(OH)2制备技术发展经验,从理论上深入研究LiFePO4 的形成过程,通过控制橄榄石型结构LiFePO4材料的结晶度、晶粒大小及形貌、元素分布、界面结构来满足高容量、大比功率及长循环寿命的要求。

关键词： 锂离子电池正极材料   磷酸铁锂   微波合成   碳掺杂  

摘要： 采用微波合成技术合成锂离子电池正极材料LiFePO4,并进行碳掺杂,合成出复合材料LiFePO4/C.通过XRD,SEM和恒电流充放电实验,研究了材料结构形貌和电化学性能.结果表明,掺碳量4％时,采用40mA/g进行充放电,材料比容量可以达到109mAh/g,高倍率性能也有一定程度的提高.

关键词： 锂离子电池   正极材料   掺杂   容量   氧化钴锂   氧化镍锂   氧化锰锂   磷酸铁锂  

摘要： 介绍了锂离子正极材料氧化钴锂、氧化镍锂、氧化锰锂、磷酸铁锂等研究开发和现状,对其特性进行了较为全面的总结。

关键词： 磷酸铁锂   水热法   掺杂  

摘要： 本文采用传统高温固相法、机械化学活化法和水热法三种方法制备正极材料LiFePO4。研究发现,三种方法都可以得到橄榄石型的LiFePO4正极材料。其中,水热法制备的LiFePO4为纯相,并且材料颗粒呈规整的片状,粒径分布均匀,都为2μm左右,小倍率下的充放电比容量和循环性能都明显优于其他两种方法所得的LiFePO4材料。 系统研究了水热法制备LiFePO4时,反映温度、反应时间和填充度对所得LiFePO4材料晶体结构、外观形貌和电化学性能的影响。结果表明,将反应釜填充90%,并于190℃下反应6h,所得样品的电性能最好,小倍率（0.1C）充放电时比容量可以达到140.2mAh·g-1和132.9mAh·g-1。 为提高材料的电性能,在制备LiFePO4后掺杂导电碳黑和在制备过程中掺加金属离子,得到了LiFePO4/C复合物、LiFe0.9Mg0.1PO4和LiFe0.9Mn0.1PO4,并研究了改性方法对材料的影响。研究表明,两种改性方法都不会影响材料的晶体结构,并且掺碳可以提高材料的小倍率下的比容量和循环性能;掺杂金属离子,杂质离子可以增大Li+在晶格中的扩散系数,从而改善材料的倍率性能和大倍率下的循环性能。

关键词： 锂离子电池   正极材料   磷酸铁锂   固相法   掺杂   共沉淀法   循环性能  

摘要： 磷酸铁锂（LiFePO4）作为新型锂离子电池正极材料具有高安全性、低成本、高温性能好、环境友好等优点,因而成为目前电池界竞相开发与研究的热点。本文以磷酸铁锂作为研究目标,系统地对其合成工艺、材料改性、结构表征、电化学性能以及电极动力学性能等方面进行了研究。 利用TG-DSC、XRD、SEM、LSD、CV、EIS以及充放电测试等方法研究了橄榄石型LiFePO4正极材料的合成工艺。通过单因素实验及正交实验对合成过程中所用原料、焙烧温度、焙烧时间、惰性气氛流量等工艺参数进行了优化,确定了合成磷酸铁锂最佳的工艺条件。 首次将TG-DTA热分析技术应用于研究LiFePO4正极材料固相合成的动力学过程。运用Doyle-Ozawa法和Kissinger法计算合成过程中各个反应阶段的表观活化能、反应级数、频率因子等动力学参数,为磷酸铁锂固相合成过程的进一步放大和研究提供了预测依据。 采用不同类型的碳导电剂前驱物对LiFePO4正极材料进行表面包覆改性。实验表明,葡萄糖及甘油等有机导电剂前驱物具有较好的改性效果。考虑到适当的掺碳量对于LiFePO4正极材料容量和密度的综合优化是十分必要的,本文对葡萄糖的加入量进行了筛选。结果表明,当葡萄糖的加入量为10%时,样品具有良好的充放电动力学特性,具有较高的充放电容量及稳定的循环性能。 本文对磷酸铁锂正极材料的离子掺杂改性进行了系统的研究。从产物的结构和电化学性能方面考察了掺杂离子的改性效果,并尝试从金属离子半径、价态和LiFePO4晶格内部缺陷等方面分析离子掺杂改性的机制,提出了离子选择的标准,即采用离子半径与Li+相近,但具有更高价态的金属离子进行Li位掺杂能够取得较好的改性效果。 尝试对共沉淀法进行改进,利用自制的加料装置通过控制原料的滴加速度从而控制前驱物沉淀的生成速率,最终达到均匀沉淀。并成功利用该法对LiFePO4进行表面包覆改性,取得了较好的效果。 测定了锂离子在LiFePO4中脱嵌的OCV曲线及微分容量曲线。运用EIS技术测定了LiFePO4正极材料中锂离子的固相扩散系数。对橄榄石型LiFePO4材料中锂离子的扩散系数随锂离子在材料中嵌入组成的变化规律进行了探讨。

关键词： 锂离子电池   磷酸铁锂   合成   改性  

摘要： 本文在详细评述了锂离子电池及其正极材料研究进展的基础上,选取铁系正极材料中最具发展前景的LiFePO4为研究对象,对其合成工艺、材料改性、结构表征、电化学性能以及电极动力学性能进行了详细研究。 利用DTA-TG技术对合成LiFePO4的前驱体进行表征。采用高温固相法合成锂离子电池正极材料LiFePO4,研究了合成条件对LiFePO4物理性能及其电化学性能的影响,并对LiFePO4的合成条件进行优化。结果表明,不同合成条件下得到的LiFePO4充放电曲线相似,都具有3.4V左右的放电电压平台,反应温度和时间对产物结构和性能有较大影响.合成温度过低,有杂相生成,影响了LiFePO4的电化学性质;合成温度过高,晶粒长大,比表面积下降,容量减少。650℃下焙烧20h合成出的样品颗粒小,粒径均匀,电化学性能最佳,以0.1C倍率充放电,首次放电容量为111.6mAh·g-1。 采用表面改性的方法对LiFePO4进行改性研究,以碳凝胶作为碳添加剂,制备了复合型LiFePO4/C锂离子电池正极材料。研究了不同掺碳量和合成温度对样品性能的影响。利用X射线衍射（XRD）、扫描电镜和碳硫分析方法对所得样品的晶体结构、表面形貌,含碳量进行分析研究。实验结果表明,产物样品中的碳含量分别为0%、5%、10%、22%,所得样品均为单一的橄榄石型晶体结构,碳的加入使LiFePO4颗粒粒径减小。另外,碳分散于晶体颗粒之间,增强了颗粒之间的导电性。对合成的样品进行电化学性能测试表明,掺碳后的LiFePO4放电比容量和循环性能都得到显著改善。其中,650℃合成20h,含碳量为22%的LiFePO4╱C在0.1C倍率下放电,首次放电容量达152.8 mAh·g-1,充放电循环6次后容量为151.9 mAh·g-1,容量仅衰减0.6%。通过交流阻抗法研究两种材料的电极动力学行为,结果表明,对LiFePO4进行包覆碳处理,可以减小材料的电荷转移反应电阻Rct,提高材料的充放电性能。根据LiFePO4╱C样品的循环伏安曲线,仅在3.4V左右出现一对氧化还原峰,说明只有一种氧化还原反应发生。采用恒电位阶跃法研究了锂离子在LiFePO4/C中的扩散系数的数量级为10-16-10-14cm2·s-1。 采用体相掺杂的方法对LiFePO4进行了改性研究,用Mg元素对LiFePO4进行掺杂,研究了Mg掺杂量对LiFePO4性能的影响,通