81 锂源对LiFePO4正极材料电化学性能的影响 (第十五届全国电化学会议-锂电专场论文集)
新型锂离子电池正极材料LiFePO4的合成及改性研究
新型锂离子电池正极材料LiFePO4的合成及改性研究一、概述随着新能源汽车、储能设备等领域的快速发展，锂离子电池作为关键能源存储技术，其性能与安全性要求日益提高。
在众多正极材料中，磷酸铁锂（LiFePO4）因其高热稳定性、高安全性、高比容量及环保特性，成为了研究的热点。
磷酸铁锂的导电性差和离子扩散速度低等问题限制了其性能的进一步提升。
针对磷酸铁锂的合成工艺优化及改性研究具有重要意义。
本文首先介绍了磷酸铁锂的主要合成方法，包括液相法和固相法，并分析了各种方法的优缺点。
在此基础上，本文选择了工业化生产中最常用的高温固相烧结法作为研究对象，对其工艺流程及原理进行了详细阐述。
针对磷酸铁锂的导电性和离子扩散速度问题，本文探讨了多种改性方法，包括金属离子掺杂、表面包覆等，以期提高磷酸铁锂的电化学性能。
本文通过优化高温固相反应法的合成工艺，制备出了性能优异的磷酸铁锂材料。
通过Ni2离子掺杂实验，探究了金属离子掺杂对磷酸铁锂正极材料性能的影响。
本文还研究了Cu微粒包覆和PVA（聚乙烯醇）碳包覆对磷酸铁锂正极材料性能的改善效果。
实验结果表明，这些改性方法均能有效提高磷酸铁锂的导电性和离子扩散速度，从而提升其电化学性能。
本文对新型锂离子电池正极材料磷酸铁锂的合成及改性进行了深入研究，旨在为解决磷酸铁锂的性能瓶颈问题提供新的思路和方法。
通过本文的研究，相信能为磷酸铁锂在锂离子电池领域的应用提供有力的理论支撑和实践指导。
1. 锂离子电池的发展背景及应用领域锂离子电池，作为一种高效、环保的可充电电池，自20世纪70年代由埃克森美孚的化学家斯坦利惠廷汉姆提出以来，便凭借其高能量密度、无记忆效应和低自放电等特性，在能源存储领域占据了举足轻重的地位。
随着科技的不断进步和环保意识的日益增强，锂离子电池在便携式电子设备、电动汽车以及军事和航空航天等诸多领域得到了广泛的应用。
在便携式电子设备领域，锂离子电池因其高能量密度和长循环寿命，成为了智能手机、平板电脑等设备的首选电源。
锂离子电池正极材料LiFePO4电化学性能
图１ ｎ和 １ ｂ分别 为蔗 糖 和乙炔 黑作 为碳添 加剂 合成 ＬＦＰ ｘ射 线衍 射 图。图 中可 以发 现 ｉｅＯ 的 ２种
谢志刚 பைடு நூலகம்
（ 庆文理学院 重 重 庆 ４２ ６ ） ０ １ ８
摘
要
分别采用蔗糖和 乙炔黑作为碳添加剂 ， 高温固相法 合成 ＬＦ Ｐ ｉｅ Ｏ 复合物 ， 利用 ｘ射线衍射 、 扫描 电子
显微镜和充放电等测试技术对其晶体结构 、 观形貌 和电化学性 能进 行 了研究 。结果表 明 ， 表 合成 的ＬＦ Ｐ ｉｅ Ｏ 均 为单一的橄 榄石型晶体结构。采用蔗糖包覆 的 ＬＦ Ｐ ｉｅ Ｏ 具有更好 的电化学性能 ， ０ ２Ｃ充放 电。 以 ． 首次放 电比 容量为 １８ ６ｍ ・ ／ ，Ｏ次循环后放电容量仍为 １０ ３ｍ ・ ／ ４ ． Ａ ｈ ｇ２ ４ ． Ａ ｈ ｇ
Ｌ２ Ｏ 、ｅ ２ ４・ Ｈ２ Ｎ Ｈ Ｐ ４庶 糖 、 ｉ ３Ｆ Ｃ ０ ２ ０、 Ｈ４ ２ Ｏ 、 Ｃ 乙炔黑 、 水 乙醇 、 Ｖ Ｆ均 为分 析 纯试 剂 。Ｓｅ ｅ ｓＤ ０ 无 ＰＤ ｉ ｎ ５ ０ ｍ
型 ｘ射线 衍射 仪 （ 国西 门子公 司 ）Ｃ Ｋ 德 ，ｕ ａ辐射 源 ， 电压 ３ Ｖ， 管 ６ｋ 扫描速 度 ４／ ｉ。 ￣ｍｎ 扫描 范 围 １。 ０ ０ ～８ 。
维普资讯
第２ ４巷 第 ２期
２０ ０ ７年 ２月
应 用 化 学
ＣＨＩ Ｓ ＯＵＲＮ Ｐ Ｉ ＨＥＭＩ Ｔ Ｙ ＮＥ Ｅ Ｊ ＡＬ ＯＦ ＡＰ Ｌ ＥＤ Ｃ Ｓ Ｒ
Ｖｏ ． ４ Ｎｏ ２ １２ ．
Ｆｂ ２０ ｅ ．ｏ ７
锂 离 子 电 池 正 极 材 料 Ｌ Ｆ Ｐ 电 化 学 性 能 ｉｅ Ｏ４
磷酸铁锂正极材料制备及其应用的研究
磷酸铁锂正极材料制备及其应用的研究一、本文概述随着全球能源危机的日益加剧，以及环境保护意识的日益增强，新能源及其相关技术的研究与发展已成为全球科研领域的热点。
磷酸铁锂正极材料作为一种高效、环保、安全的电池材料，在新能源汽车、储能系统等领域具有广泛的应用前景。
本文旨在深入探讨磷酸铁锂正极材料的制备方法、性能优化以及其在实际应用中的挑战与解决方案。
文章首先将对磷酸铁锂正极材料的基本性质、特点进行概述，包括其晶体结构、电化学性能以及在实际应用中的优势等。
接着，将详细介绍磷酸铁锂正极材料的制备方法，包括固相法、液相法、溶胶凝胶法等，并分析各种方法的优缺点。
在此基础上，文章将重点讨论如何通过工艺优化、掺杂改性等手段提升磷酸铁锂正极材料的性能，包括提高比容量、改善循环稳定性、提高倍率性能等。
文章还将关注磷酸铁锂正极材料在实际应用中面临的挑战，如电池的能量密度、安全性、成本等问题，并探讨相应的解决方案。
文章将总结磷酸铁锂正极材料的研究现状和发展趋势，为未来的研究提供参考和借鉴。
本文旨在全面、系统地介绍磷酸铁锂正极材料的制备技术、性能优化及其在新能源领域的应用，以期为相关领域的研究者和实践者提供有价值的参考和启示。
二、磷酸铁锂正极材料的制备方法磷酸铁锂正极材料的制备方法多种多样，主要包括固相法、液相法、溶胶凝胶法、微波合成法等。
每种方法都有其独特的优点和适用条件，选择适合的方法对于制备出性能优良的磷酸铁锂正极材料至关重要。
固相法是一种传统的制备方法，主要通过将铁源、磷源和锂源混合后进行高温固相反应来制备磷酸铁锂。
这种方法操作简单，易于工业化生产，但制备出的材料颗粒较大，均匀性较差。
液相法则是通过溶液中的化学反应来制备磷酸铁锂，包括共沉淀法、溶胶凝胶法等。
液相法制备的材料颗粒较小，均匀性好，但制备过程相对复杂，对设备要求较高。
溶胶凝胶法是一种介于固相法和液相法之间的制备方法，通过将原料溶解在溶剂中形成溶胶，再经过凝胶化、干燥和热处理等步骤来制备磷酸铁锂。
磷酸铁锂正极材料制备方法比较
磷酸铁锂正极材料制备方法比较磷酸铁锂（LiFePO4）是一种重要的正极材料，具有高能量密度、良好的循环性能和较高的安全性。
目前，有多种制备LiFePO4正极材料的方法，其中包括传统的固相法、湿法合成法和电化学沉积法。
下面将分别对这三种方法进行比较。
传统的固相法是最早应用的LiFePO4制备方法之一、该方法以磷酸铁和一氧化碳作为原料，在高温下进行固态反应得到LiFePO4、这种方法具有工艺简单、成本低等优点，但存在一些问题。
首先，固相法制备过程中温度较高，易导致材料内部出现晶格缺陷，从而降低电化学性能。
其次，由于原料固相反应速率较慢，需要较长的反应时间，生产效率较低。
此外，由于固相反应过程中的高温，还会产生一些有害气体的排放，对环境造成一定的污染。
湿法合成法是近年来发展起来的一种制备LiFePO4正极材料的方法。
该方法通过在水或有机溶剂中分散Fe3+和Li+，然后加入适量的磷酸盐源和还原剂，在高温下进行反应得到LiFePO4、与固相法相比，湿法合成法具有以下优点：首先，反应温度相对较低，有利于减少晶格缺陷的形成，提高材料的电化学性能；其次，加入溶剂可以促进反应物的扩散和反应的进行，提高了反应速率和制备效率。
然而，湿法合成法也存在一些问题，如：溶剂的使用会增加材料的制备成本；还原剂的选择和使用需要一定的技术和经验；在反应过程中还会产生一些有机废物，对环境造成一定的污染。
电化学沉积法是一种较新的制备LiFePO4正极材料的方法。
该方法是通过在电解液中加入相应的金属盐，将电解液导电后，施加外加电压在电极上沉积所需的金属离子。
电化学沉积法具有以下优点：首先，制备过程中温度较低，可以减少材料内部缺陷，提高材料的电化学性能；其次，电化学沉积法可以实现材料的精确控制，如控制颗粒大小、形状等，提高材料的结构和性能。
但是，电化学沉积法也存在一些问题，如：制备过程中要求电解液中离子的浓度和稳定性较高，对实验条件有一定的要求；电化学沉积法的制备速率相对较慢，无法大规模工业化生产。
水热合成法制备锂离子电池正极材料LiFePO4的研究
水热合成法制备锂离子电池正极材料LiFePO4的研究随着电子产品的广泛应用和新能源汽车的普及，锂离子电池作为一种高性能、高安全性的电池，备受青睐。
其中，锂铁磷酸铁（LiFePO4）是一种锂离子电池正极材料，具有高能量密度、长循环寿命、高安全性等优点。
水热合成法是一种制备LiFePO4的有效方法，本文将介绍水热合成法的基本原理、优点以及最新研究进展。
一、水热合成法的基本原理水热合成法是一种将物质在高温高压下进行反应的方法，其基本操作如下：首先将原料（如铁源、磷源、锂源等）混合均匀，在加入适量的溶剂后进行搅拌。
然后将混合物转移到高压反应釜中，在高温高压下加热反应一段时间。
反应完毕后，将反应物进行干燥、研磨等后处理，即可制备出LiFePO4。
水热合成法的原理在于，高温高压下的体系中，溶解度会增加，同时反应速率也随之加快。
此外，该方法操作简单、反应条件温和，还可控制材料的形貌、孔径大小等微观结构特征。
二、水热合成法的优点1.高纯度：水热合成法在制备过程中，反应体系为封闭状态，反应过程被避免了氧化、碳化等不干净的杂质，可制备出高纯度的LiFePO4材料。
2.可控性好：水热合成法中的溶剂、反应温度、反应时间等条件可以控制，从而获得不同形貌的材料。
例如，在水热合成法中使用类似PEG（聚乙二醇）等有机物作为添加剂，可获得具有球形或片形的纳米材料。
由此可见，水热合成法可制备多种形貌不同的LiFePO4材料，从而满足不同应用场景的需求。
3.节约成本：水热合成法不需要使用昂贵的前驱体材料或催化剂，反应条件简单，操作容易掌握，因此制备成本较低。
三、最新研究进展1.组装成电池性能优异：国内外很多研究表明，利用水热合成法制备的LiFePO4作为正极材料组装成锂离子电池性能优异。
例如，有学者报道使用水热法反应32 h可获得分散、细小的LiFePO4纳米颗粒，该材料组装成的电池循环100圈后容量保持率为95%。
其他学者研究发现，通过水热合成法制备的LiFePO4材料，可使锂离子电池的充放电效率更高、容量更大、寿命更长。
固相法合成磷酸铁锂
摘要橄榄石型的磷酸铁锂（LiFePO4）作为新型锂离子电池正极材料，它具有价格低廉，热稳定性好，对环境无毒，可逆性好，并且其中大阴离子可稳定其结构，防止铁离子溶解，使其成为最具潜力的正极材料之一。
但是LiFePO4极低的本征电子电导率和锂离子扩散系数严重影响其电化学性能，并阻碍它的应用。
因此需从提高LiFePO4材料的电子传导性和锂离子传导性着手来对其进行改性研究。
本实验以Li2CO3为锂源，FeC2O2·2H2O为铁源，以NH4H2PO4为磷源，以淀粉为碳源按不同比例混合，采用球磨法处理原材料，经喷雾干燥制得前驱体。
采用不同的烧成温度并应用充放电测试等方法，系统的研究温度对LiFePO4性能的影响。
结果表明在0.1C倍率充放电时600℃下合成的材料具有较好的放电容量为151.6mAh/g。
关键词：锂离子电池；正极材料；磷酸铁锂；固相法；温度影响AbstractOlivine-type LiFePO4 as a new lithium ion battery cathode material, it has low price, good thermal stability, environmental non-toxic, good reversibility, and anion of which can stabilize the structure to prevent the dissolution of iron ions , making it one of the most promising cathode material.But LiFePO4 low intrinsic electronic conductivity and lithium ion diffusion coefficient seriously affect its electrochemical performance, and hinder its application.Therefore required to improve the LiFePO4 material from the electronic conductivity and lithium ion conductivity to proceed to its modification.In this experiment, Li2CO3 as lithium, FeC2O2.2H2O,Fe2O3 as iron source, NH4H2PO4 as the phosphorus source, using starch as carbon source mixed in different proportions, handling of raw materials by ball milling, spray-dried precursor obtained. Sintering temperature and different charge-discharge testing methods applied to study the impact of temperature on the performance of LiFePO4.Results show thatLiFePO4 cells showed an enhanced cycling performance and a high discharge capacity of 151.6mAh g-1at 0.1 CKeywords：Lithium ion battery; Cathode material; Lithium iron phosphate, Solid State Method ;temperature effect目录1绪论 (1)1.1锂离子电池的发展 (1)1.2锂离子电池材料的研究进展 (5)1.3磷酸铁锂正极材料 (13)1.4本论文的研究内容和研究方法 (22)2实验方案及测试方法 (23)2.1实验原料 (23)2.2实验设备 (23)2.3 试验方法 (24)2.4 电池的制作 (25)3实验结果分析与讨论 (27)3.1 焙烧温度对产物性能的影响 (28)3.2合成温度对草酸亚铁制备磷酸铁锂性能的影响 (29)4 结论 (34)参考文献 (35)致谢 (42)附录 (43)III1 外文文献原文 (43)2 外文文献译文 (50)IV1绪论1.1锂离子电池的发展1.1.1锂离子电池的诞生电池的发展史可以追溯到公元纪年左右，那时人们就对电池有了原始认识，但是一直到1800年意大利人伏打（V olt）发明了人类历史上第一套电源装置，才使人们开始对电池原理有所了解，并使电池得到了应用。
锂电池基础知识及正极材料简介
➢ 正极材料-LiFePO4
LiFePO4在1997年由Goodenough 首次报道可以作为锂离子电池正 极材料。
LiFePO4为橄榄石型结构，为正交晶 系，属Pmnb空间群，Fe与Li形成FeO6和 LiO6八面体，P形成PO4四面体。与c轴 平行的Li+的为连续直线链，可以沿着c轴 形成二维扩散运动，自由地脱出或嵌入。 理论容量为170 mAh/g。具有价格低廉、 电化学性能好、对环境友好无污染等优 点。
（2）一致性差，由于碳包覆对磷酸铁锂性能影响非常敏感，造成磷酸铁锂 产品的一致性较差。此外由于目前磷酸铁锂生产标准不统一（如原料就有： 草酸亚铁、磷酸铁、铁红）也造成产品一致性差。
（3）电压平台低，容量一般，压实密度低，因而能量密度低。
（4）倍率性能较低，低温性能差。
3 磷酸铁锂正极材料的制备及改性方法
磷酸铁锂生产工艺主要有水热法和固相法两种，其中水热法目前只有 原加拿大PHOSTECH等极少数企业生产，成本高昂，目前PHOSTECH由 于拥有专利可以有少量产品销售，中国市场几乎全部采用高温固相法。 固相法生产磷酸铁锂按铁原料不同划分为：草酸亚铁工艺、铁红工艺、 磷酸铁工艺。
其中中国市场主要是草酸亚铁工艺和磷酸铁工艺为主。草酸亚铁工、 艺、由于收率低、产能小、前工序混料消耗大量酒精，成本也居高不下。 磷酸铁工艺尽管原料成本较高，但收率大、产能大，产品性能好，且前 工序混料可以采用水球磨和砂磨，采用喷雾干燥，成本与草酸亚铁工艺 相当，因而未来主流工艺可能趋向磷酸铁工艺。
锂离子电池
六要素
隔膜
包装膜
电极端子
Ni(Cu)、Al, 电子 通道, 连接外电路
软包装, 硬壳, 提供良好的电
化学环境
LMnO2/LiMn2O4
锂离子电池正极材料LiFePO4的制备及电化学性能测试中期进展报告
年月日
注：每名学生填写一份，并由指导教师填写意见、签字后，返还学生归档
二：拟进行的工作及进度安排
1、第12-13周：第二阶段实验，将第一阶段制得的LiFePO4进行样品表征及电化学性能测试并查阅最新资料；
2、第14-15周：结题验收，撰写毕业论文；
3、第16-17周：评阅答辩，成绩评定，资料归档。
三：存在的问题及采取措施
1.尽量减少杂质的介入，原料采用分析纯，尽量严格按照比例进行调配。
2、基本完成与本论文内容相关的一篇外文文献的翻译；
3、撰写开题报告；
4、按照实验要求原料Li2CO3、Fe2O3、NH4H2PO4、PEG400均为分析纯，将Li2CO3、Fe2O3、NH4H2PO4按化学计量比配料，用乙醇作为介质球磨混合6h，烘干。量取一定量的PEG400(Fe：C=1：2)与其充分混合。把混合好的原料放人管式炉中，在氮气保护下于680℃下热处理10h，得到最终产物。我们得到如下结论：利用PEG作为固相还原制备了LiFePO4正极材料，能够得到单一的橄榄石型晶体；高温下PEG的裂解有效地抑制了晶体的生长，形成多孔状的表面结构，材料呈现出良好的循环性能；表明长链的有机物作为新型的碳源在LiFePO4合成中发挥重要作用；廉价三氧化二铁的应用，为LiFePO4的低成本制备提供了有效方法。
2.英文文献存在大量专业词汇，翻译困难。通过查阅字典基本能够翻译，理解。
2010年05月14日
指导教师评价意见
1．设计（论文）进展情况评价
（基本完成计划、部分完成计划、没有完成计划）
2．学生工作态度情况评价
（认真、一般、较差）
3．已完成设计（论文）质量评价
（较好、一般、较差）
4．设计（论文）不足之处及改进意见
不同碳源对LiFePO_4_C电化学性能的影响
第30卷第3期福建师范大学学报（自然科学版）Vol.30，No.3（2014年5月）Journal of Fujian Normal University （Natural Science Edition ）May 2014文章编号：1000-5277（2014）03-0047-06不同碳源对LiFePO 4/C 电化学性能的影响黄艳丹，余蕊冰，杨艳敏，林应斌，赖恒，黄志高（福建师范大学物理与能源学院，福建省量子调控与新能源材料重点实验室，福建福州350117）摘要：分别以蔗糖、柠檬酸、酒石酸为碳源，采用高温固相法制备了LiFePO 4/C 正极复合材料．利用X-射线衍射(XＲD )、热重差热分析(TGA )、扫描电子显微镜(SEM )、拉曼光谱(Ｒaman )、充放电测试、循环伏安及交流阻抗测试系统研究了不同碳源包覆对材料微结构及电化学性能的影响．XＲD 结果表明合成的材料均具有单一的橄榄石型结构;热重差热分析表明3个样品的质量度分数均为7%．SEM 结果发现以蔗糖为碳源的LiFePO 4/C 团聚现象严重，以柠檬酸为碳源的LiFePO 4/C 颗粒最大，以酒石酸为碳源的LiFePO 4/C 颗粒最小．Ｒaman 表明以蔗糖或酒石酸为碳源的LiFePO 4/C 具有很好的石墨化碳．电化学性能表明以酒石酸为碳源的LiFePO 4/C 具有最佳的倍率和循环性能．关键词：锂离子电池;LiFePO 4/C ;高温固相法;碳源中图分类号：O469文献标志码：A收稿日期：2013-10-26基金项目：国家973计划项目（2011CBA00200）；国家自然科学基金资助项目（11344008）；福建省自然科学基金资助项目（2013J01007）通信作者：黄志高（1964-），男，教授，博士，从事新能源材料研究．zghuang@Effect of Carbon Source on Electrochemical Properties of LiFePO 4/CHUANG Yan-dan ，YU Ｒui-bing ，YANG Yan-min ，LIN Ying-bin ，LAI Heng ，HUANG Zhi-gao（College of Physics and Energy ，Fujian Normal University ，Fujian Provincial KeyLaboratory of Quantum Manipulation and New Energy Materials ，Fuzhou 350117，China ）Abstract ：Olivine LiFePO 4/C cathode materials were successfully prepared by solid state reac-tion with different carbon source （sucrose ，citric acid and tartaric acid ），and the effect of carbon source on the structure and the electrochemical performances were systematically investigated by XＲD ，TGA ，SEM ，Ｒaman ，charge-discharge test ，cyclic voltammetry （CV ），and AC imped-ance．Analysis from XＲD results show that all-prepared powers can be indexed to be a single-phase of an orthorhombic olivine-type structure．Thermogravimetric analysis （TGA ）reveals that the carbon content in every sample is about 7%．More particle agglomeration is found in LiFePO 4/C using su-crose as carbon source ，LiFePO 4/C using citric acid as carbon source has largest particle-size while LiFePO 4/C using tartaric acid as carbon source has smallest particle-size．Ｒaman spectra demon-strate LiFePO 4/C using sucrose or tartaric acid as carbon source has well-graphitized carbon．Analy-sis from the electrochemical measurements indicate that LiFePO 4/C prepared by tartaric acid shows best electrochemical performances．Key words ：lithium-ion battery ；LiFePO 4/C ；solid state reaction ；carbon source锂离子电池作为新型二次电池的代表，以其消耗低、能量密度高、寿命长等优点，在逐步应用中已显示出巨大的优势，被广泛应用于便携式电子产品以及混合动力电动车等［1－3］．与传统的LiCoO 2、LiMn 2O 4等正极材料相比，LiFePO 4材料的制备原料来源广泛、环境相容性好，用作正极材料时具有热稳定性好、循环性能优良、安全性高以及比容量高（170mAh ·g －1）等优点，是极具潜力的高能福建师范大学学报（自然科学版）2014年动力电池正极材料［4－5］．然而LiFePO 4较低的电子传导率和离子扩散系数是阻碍其功率型应用的主要因素［6－7］．许多研究结果表明，表面碳包覆是提高LiFePO 4电导率的主要途径之一［8－9］．Ｒavet 等［10］首先对LiFePO 4颗粒进行碳包覆，合成了LiFePO 4/C 复合材料，极大提高了材料的动力学性能及循环性能，10次循环后，样品放电容量保持率为96%，提高了近一倍．Molenda ［11］等采用高温固相法添加聚合物合成LiFePO 4/C 复合材料，其电导率实现了7个数量级的提高，在0.1C 下放电比容量约为130mAh ·g －1．Wu ［12］等用多元醇法复合LiFePO 4、碳纳米管以及单层石墨烯，形成三维复合材料，在0.1C 下放电比容量稳定在160mAh ·g －1．虽然以葡萄糖、柠檬酸、蔗糖和酒石酸为碳源固相法制备LiFePO 4/C 的相关研究报道很多，但碳源在裂解过程中对材料微结构及电化学性能的影响研究不够深入．本文分别以蔗糖、柠檬酸和酒石酸为碳源，利用高温固相法合成LiFePO 4/C 正极材料，在碳包覆质量分数均为7%的前提下，研究不同碳源对材料微结构及其电化学性能的影响．1实验部分1.1样品制备按物质的量比n （Li ）ʒn （Fe ）ʒn （P ）=1ʒ1ʒ1称取一定化学计量的分析纯LiC 2H 3O 2、C 2FeO 4·2H 2O 和NH 4H 2PO 4分散于装有无水乙醇的玛瑙罐中，分别加入碳质量分数为7%的蔗糖、柠檬酸、酒石酸作为还原剂和碳源，在160r ·min －1的转速下球磨48h．将所得前驱体置于鼓风干燥箱中，70ħ干燥10h ，直至无水乙醇完全挥发．将所得前驱体置于管式炉中，在Ar 气保护下350ħ恒温加热6h 后在700ħ下煅烧12h ，随炉冷却至室温后取出，得到不同碳源包覆的LiFePO 4/C 正极材料粉末．1.2电池组装将LiFePO 4/C 正极活性材料、导电炭黑（Super P ）和聚偏氟乙烯（PVDF ）按质量比8ʒ1ʒ1混合，分散于适量N-甲基吡咯烷酮（NMP ）有机溶剂中搅拌成泥浆状，并均匀涂敷于铝箔后置于真空干燥箱中，110ħ真空干燥12h．使用专用模具切片，将其裁成直径为12.5mm 的圆片，在充满高纯Ar 的手套箱中，将所得电极作为正极，锂片作为参考负极，微孔聚丙烯（Celgard 2300）作为隔膜，以1mol ·L －1LiPF6/EC +DEC +EMC （体积比为1ʒ1ʒ1）为电解液，组装成CＲ2025扣式电池．组装后的电池静置12h 后进行电化学性能测试．1.3材料表征及电化学性能测试图1不同碳源合成的LiFePO 4/C 样品的XＲD 图谱Fig.1XＲD patterns of LiFePO 4/C composites with different carbon sources采用理学Ｒigaku MiniFlex ⅡX 射线衍射仪对材料进行物相结构分析，测试使用Cu-K α辐射源，扫描角度从15ʎ 65ʎ．采用耐驰STA 449F3同步热分析仪测定LiFePO 4/C 材料中的碳含量；采用JSM-7500LV 型扫描电子显微镜（SEM ）观测样品的颗粒大小和表面形貌特征；采用Ｒenishaw 光谱仪记录拉曼光谱，测试范围从100 2500cm －1．采用武汉蓝电电池测试系统（LAND CT-2001A ），用恒流－恒压的充电方式对电池进行充放电性能测试．测试电压范围为2.5 4.3V．采用上海华辰的电化学工作站（CHI660C ）在2.5 4.3V 电压区间内对模拟电池进行循环伏安特性测试，扫描速率为0.05mV ·s －1，同时也进行了交流阻抗性能测试，频率范围为0.01 100kHz ，振幅为5mV．2结果与讨论图1给出了不同有机物作为碳源合成的LiFePO 4/C 样品的XＲD 图谱，其中样品A 、B 、C 分别为以蔗糖、柠檬酸、酒石酸为碳源包覆的样品．从图1可以看到，样品的衍射峰均与标准XＲD 图（JCPDS 83－2092）一致，具有单一的橄榄石结构，属于正交晶系（Pnma 空间群）［13］．XＲD 图中未84第3期黄艳丹等：不同碳源对LiFePO 4/C 电化学性能的影响发现其他杂相衍射峰且衍射峰形尖锐有序，表明晶型结构完整，结晶度高．图2为LiFePO 4/C 样品的SEM 图谱．从图2可以发现碳纳米颗粒分布在LiFePO 4颗粒表面，碳的存在可以有效抑制生长过程中LiFePO 4晶粒的长大，进而缩短锂离子在晶粒之间的扩散距离，有利于增强材料的离子扩散速率，提高材料的电导率［14］．SEM 结果还发现以蔗糖为碳源的LiFePO 4/C 团聚现象严重（图2（a ））；以酒石酸为碳源的LiFePO 4/C 颗粒最小（图2（c ））；以柠檬酸酸为碳源的LiFePO 4/C 颗粒最大，且存在部分游离状态的碳纳米微粒（图2（b ））．这是因为柠檬酸的分解温度较低［15］，使其不能在LiFePO 4晶体生长阶段有效抑制晶体的生长，因此其颗粒最大．图2不同碳源合成的LiFePO 4/C 样品的SEM 图Fig.2The SEM images of LiFePO 4/C composites with different carbon sources图3是样品A 、B 、C 的热重曲线，升温速率为5ħ·min -1，气氛环境体积分数为80%氮气和20%氧气的混合气，测试范围是30 900ħ．从热重曲线可以发现3个样品的碳质量分数几乎一致，均为7.6%．图4给出了不同碳源包覆合成的LiFePO 4/C 样品的拉曼光谱，从图4明显发现在1335cm －1以及1590cm －1附近出现了两个宽度较宽的特征驼峰，D 峰代表的是无定形碳的振动模式，G 峰代表了石墨化碳的振动模式［16］．通过计算，得到样品A 、B 、C 的特征峰的强度之比（I G /I D ）分别为0.625，0.523，0.627，说明酒石酸制备的样品C 和A 的表面比B 具有更大的石墨化碳的比例，这对应于较佳的导电性和较低的接触电阻［17］．图3不同碳源合成的LiFePO 4/C 样品的热重曲线Fig.3The TGA curves of LiFePO 4/Ccomposites 图4不同碳源合成的LiFePO 4/C 样品的拉曼光谱Fig.4Ｒaman spectra of LiFePO 4/C samples 图5为不同碳源合成的LiFePO 4/C 样品在室温下以0.5C 充放电的首次充放电曲线．从图5可以看出，A 、B 、C 3个样品的充放电平台电压差依次为0.12，0.28，0.07V ，以样品C 有最小的极化，样品B 的放电比容量较低，且平台较倾斜．这主要是因为柠檬酸分解形成的无定型碳比例大，导致LiFePO 4颗粒的接触不够好、降低了颗粒之间、LiFePO 4与碳层之间导电效果．蔗糖和酒石酸分解形成的石墨化碳的比例较大，导致LiFePO 4颗粒的接触较好、电导率得到明显提高，从而改善了它们的电化学性能［18］．图6给出不同有机物为碳源合成的LiFePO 4/C 样品的循环伏安特性曲线，扫描速率为0.05mV ·s －1、扫描范围为2.5 4.3V．由图6可见，样品均有一对明显且尖锐的氧化还原峰，对应LiFePO 494福建师范大学学报（自然科学版）2014年材料在相应电位下脱嵌锂离子时Fe2+/Fe3+之间的转化［19］．样品A的峰形最尖锐，峰电流最强，表明以蔗糖为碳源合成的LiFePO4/C样品的充放电动力学性能较强［20］．A、B、C三个样品的Fe2+/ Fe3+电对氧化还原电位差分别为0.251，0.296，0.245V．以样品C的电位差最小，说明其具有最小的极化，一定程度上也表明了该材料具有更好的Li+脱嵌可逆性，循环性能最为稳定［21］．图5不同碳源合成的LiFePO4/C 样品在0.5C下的首次充放电曲线Fig.5First cycle charge-discharge curvesof LiFePO4/C samples at0.5C图6不同碳源合成的LiFePO4/C样品的循环伏安特性曲线Fig.6Cyclic voltammograms of LiFePO4/C samples图7为不同有机物为碳源合成的LiFePO4/C样品电极在不同倍率（0.5，1.0，2.0，3.0，0.5C）下的放电比容量．结果表明，以酒石酸为碳源制备的LiFePO4/C样品具有最好的倍率性能和循环性能，在0.5，3C下其放电比容量分别为145，102mAh·g－1；以柠檬酸为碳源制备的LiFePO4/C样品的倍率性能最差，在0.5，3C下其放电比容量分别为137，49mAh·g－1．样品倍率性能的改善主要归因于材料电导率的提高，这与循环伏安分析结果即极化减小结果相对应．图7样品的倍率（0.5，1，2，3C）性能Fig.7Ｒate performances of Samples at0.5，1，2，3C图8不同碳源合成的LiFePO4/C样品的交流阻抗图谱及等效电路图Fig.8Nyquist plots and equivalent circuit of LiFePO4/C samples after80cycles at charged state图8为不同有机物为碳源合成的LiFePO4/C样品电极在0.5C下循环50次后的电化学阻抗谱．图谱是由高频区的低压圆弧和低频区的斜线组成．圆弧反映了在电极和电解液接触面发生电荷转移时Li+的脱嵌过程，低频的斜线反映了锂离子扩散过程中所引起的Warburg阻抗．采用Zsimpwin软件对交流阻抗图谱进行模拟电路分析，等效电路如插图所示，在等效电路中，Ｒs为电解液的总电阻，即欧姆电阻；Ｒct表示电荷传递极化电阻，即电化学阻抗．双电层电容和SEI膜电容由恒相位原件（CPE）替代，Zw为Warburg阻抗［22］，由等效电路模拟得到的样品A、B、C的电荷传递极化电阻Ｒct 分别为332，809，264Ω．因此，样品C最有利于Li+在电极界面的脱出与嵌入，具有最好的电化学性能．锂离子在样品A、B和C电极中的扩散系数可根据阻抗谱中低频率部分进行计算，计算公式05第3期黄艳丹等：不同碳源对LiFePO 4/C 电化学性能的影响为［23］D +Li =2ＲT 槡2n 2F 2σw ()AC 2=2Ｒ2T 2n 4F 4σ2w A 2C 2，（1）式中Ｒ为气体常数，A 为电极的表面积，n 为反应电荷数，F 为法拉第常数，C 为锂离子浓度，σw 为图9低频率区样品A 、B 和C 的Z' ω－1/2曲线Fig.9Z'vs．plots in the low frequency of Sample A ，B andC Warburg 系数．交流阻抗的实部Z'与Warburg 系数σw 的关系为［24］Z'=ＲS +Ｒct +σωω－1/2．（2）图9为低频率区的Z'和ω－1/2之间的线性关系曲线，可以计算出锂离子在样品A 、B 和C 电极中的扩散系数分别为 2.07746ˑ10－11，3.13351ˑ10－12，4.12187ˑ10－11cm 2·s －1．以柠檬酸作为碳源烧结的颗粒最大，其锂离子扩散路径最长．虽然以蔗糖作为碳源烧结的与酒石酸源的颗粒相当，但团聚现象严重，颗粒与颗粒之间的界限不甚分明，影响了其电锂离子扩散速率．以酒石酸作为碳源烧结的颗粒最小且团聚现象最小，活性表面积最大，因此其表现出最佳的电化学性能．3实验结论本文利用高温固相法，成功制备了不同碳源（蔗糖、柠檬酸、酒石酸）包覆合成碳含量均为7.6%的LiFePO 4/C 正极材料．包覆碳后得到的样品具有单一的橄榄石结构．电化学性能测试表明以酒石酸为碳源的LiFePO 4/C 正极材料具有最佳的倍率性能和循环性能，这主要归因于其表面包覆的碳具有最佳的石墨化程度，即具有最高的电子电导率．同时交流阻抗测试表明，以酒石酸为碳源的LiFePO 4/C 正极材料具有最小的电荷迁移电阻和最大的锂离子扩散系数，这是因为该材料具有最小的颗粒和最小的团聚现象．参考文献:［1］Maschler T G ，Friedrich B ，Weyhe Ｒ，et al．Development of a recycling process for Li-ion batteries ［J ］．Journal ofPower Sources ，2012，207：173－182．［2］Chen M ，Du C Y ，Song B ，et al．High-performance LiFePO 4cathode material from FePO 4microspheres with carbonnanotube networks embedded for lithium ion batteries ［J ］．Journal of Power Sources ，2013，223：100－106．［3］Hu X S ，Bi L S 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LiFePO4C锂离子电池正极材料的制备及结构与性能研究的开题报告
LiFePO4C锂离子电池正极材料的制备及结构与性能研究的开题报告题目：LiFePO4C锂离子电池正极材料的制备及结构与性能研究研究背景：随着新能源汽车的发展，锂离子电池作为一种高能量密度、高效率、环保的电池，受到了越来越广泛的关注和应用。
其中，正极材料是锂离子电池中的核心材料之一，其性能关系到电池的能量密度、循环寿命和安全性。
近年来，LiFePO4作为一种新型的锂离子电池正极材料，由于其具有高电化学稳定性、良好的循环性能、长寿命和较高的比能量等优点，成为了研究热点。
但是，LiFePO4的电化学性能与传统的三元材料相比，仍存在一定的不足之处，如低的导电性和离子扩散系数等。
因此，如何进一步提高LiFePO4的性能，成为了当前的重点研究方向。
研究内容：本课题拟通过制备LiFePO4C复合材料，从材料结构与性能的角度探究其对LiFePO4电化学性能的影响，具体研究内容包括：（1）通过共沉淀法制备LiFePO4粉末；（2）采用碳源添加剂控制制备过程中的炭化程度，制备出LiFePO4C复合材料；（3）通过XRD、TEM、SEM等手段对样品的结构与形貌进行表征；（4）通过充放电测试和电化学阻抗谱等方法，研究LiFePO4C复合材料对LiFePO4电化学性能的影响及机理。
研究目标：本课题的目标是通过制备LiFePO4C复合材料，探究其对LiFePO4电化学性能的影响及机理，具体目标包括：（1）制备出纯度较高、颗粒分布均匀的LiFePO4粉末；（2）制备出具有一定炭化程度的LiFePO4C复合材料；（3）详细表征样品的结构与形貌，并探究LiFePO4C复合材料对LiFePO4电化学性能的影响及机理；（4）在提高电化学性能的基础上，探索LiFePO4C复合材料的应用前景。
研究方法：本课题将采用共沉淀法制备LiFePO4粉末，采用不同的碳源添加剂控制制备过程中的炭化程度，制备出LiFePO4C复合材料；然后通过XRD、TEM、SEM等手段对样品的结构与形貌进行表征，并通过充放电测试和电化学阻抗谱等方法，研究LiFePO4C复合材料对LiFePO4电化学性能的影响及机理。
《储能科学与技术》2020年第9卷主要栏目分类索引
2020年第9卷储能科学与技术《储能科学与技术》2020年第9卷主要栏目分类索引（括号中数字依次表示年-期-起始页）学术争鸣锂硫二次电池之我见……………………………………（2020-1-1）锂硫电池的实用化挑战………………………………（2020-2-593）关于动力电池梯次利用的一些思考…………………（2020-2-598）钠离子电池机遇与挑战………………………………（2020-3-757）电化学电容器正名…………………………………（2020-4-1009）热点点评锂电池百篇论文点评（2019.10.01—2019.11.30）……（2020-1-5）锂电池百篇论文点评（2019.12.1—2020.01.31）…（2020-2-603）锂电池百篇论文点评（2020.02.01—2020.03.31）…（2020-3-762）锂电池百篇论文点评（2020.04.01—2020.05.31）………………………………………………………（2020-4-1015）锂电池百篇论文点评（2020.06.01—2020.07.31）………………………………………………………（2020-5-1428）锂电池百篇论文点评（2020.08.01—2020.09.30）………………………………………………………（2020-6-1812）储能材料与器件MOFs及其衍生物作为锂离子电池电极的研究进……（2020-1-18）钾离子电池负极材料研究进展………………………（2020-1-25）燃料电池传热传质分析进展综述……………………（2020-1-40）络合剂对铁基普鲁士蓝结构及储钠性能的影响……（2020-1-57）高温热处理对三维多孔石墨烯电化学性能的影响…（2020-1-65）石墨烯导电添加剂在锂离子电池正极中的应用……（2020-1-70）实用化软包装锂硫电池电解液的研究………………（2020-1-82）高温相变蓄热电暖器的数值模拟及验证……………（2020-1-88）泡沫铁对石蜡相变储热过程的影响…………………（2020-1-94）石蜡相变材料蓄热过程的模拟研究…………………（2020-1-101）金属泡沫/石蜡复合相变材料的制备及热性能研究…（2020-1-109）非水氧化还原液流电池研究进展……………………（2020-2-617）预锂化对锂离子电池贮存寿命的影响………………（2020-2-626）凝胶聚合物电解质在固态超级电容器中的研究进展…………………………………………………………（2020-3-776）无纺布隔膜用于锂离子电池的研究进展……………（2020-3-784）水合盐热化学储热材料的研究进展…………………（2020-3-791）基于超级电容器的MnO2二元复合材料研究进展…（2020-3-797）AgF预处理稳定化锂负极及其在锂氧气电池中的应用…………………………………………………………（2020-3-807）高镍三元锂离子电池循环衰减分析及改善…………（2020-3-813）水热-炭化法制备菱角壳基硬炭及其储锂性能……（2020-3-818）高首效长寿命硅碳复合材料的制备及其电化学性能…………………………………………………………（2020-3-826）基于三维分层结构的锂离子电池电化学-热耦合仿真及极耳优化…………………………………………………………（2020-3-831）弯曲角度对扁平热管传热性能的影响………………（2020-3-840）熔盐法再生修复退役三元动力电池正极材料………（2020-3-848）泡沫铅板栅的比表面积对铅酸电池性能的影响……（2020-3-856）石墨烯在锂离子电容器中的应用研究进展………（2020-4-1030）冷冻干燥辅助合成MnO/还原氧化石墨烯复合物及其电化学性能………………………………………………………（2020-4-1044）高倍率双层碳包覆硅基复合材料的制备研究……（2020-4-1052）极耳排布对AGM铅炭电池性能的影响……………（2020-4-1060）Sm对La0.5Nd0.35-xSmxMg0.15Ni3.5合金晶体结构和储氢性能的影响………………………………………………（2020-4-1066）储释冷循环对岩石材料性能的影响………………（2020-4-1074）矩形单元蓄热特性及结构优化……………………（2020-4-1082）低熔点四元硝酸盐圆管内受迫对流换热特性……（2020-4-1091）泡沫铁/石蜡复合相变储能材料放热过程及其热量传递规律………………………………………………………（2020-4-1098）纳米增强型复合相变材料的传热特性………………（2020-4-1105）铌元素在锂离子电池中的应用……………………（2020-5-1443）有机物衍生的锂硫电池正极材料研究进展………（2020-5-1454）赝电容特性的三维SnS2/碳复合材料的制备及其储锂性能………………………………………………………（2020-5-1467）NASICON结构Li1+xAlxTi2−x(PO4)3（0≤x≤0.5）固体电解质研究进展………………………………………………（2020-5-1472）锂离子电池极片层数对热积累效应的影响………（2020-5-1489）锌空气电池非贵金属双功能阴极催化剂研究进展………………………………………………………（2020-5-1497）液晶电解质在锂离子电池中的应用进展…………（2020-6-1595）基于溶解沉积机制锂硫电池的研究进展简评……（2020-6-1606）锂离子电池硅基负极比容量提升的研究进展……（2020-6-1614）锂金属电池电解液组分调控的研究进展…………（2020-6-1629）废旧锂离子电池有机酸湿法冶金回收技术研究进展………………………………………………………（2020-6-1641）纳米二氧化硅改性PV APB水凝胶电解质及其在超级电容器中的应用………………………………………………………（2020-6-1651）石墨烯氮掺杂调控及对电容特性影响机制研究进展………………………………………………………（2020-6-1657）铁基氧化还原液流电池研究进展及展望…………（2020-6-1668）锌镍单液流电池发展现状…………………………（2020-6-1678）电化学还原二氧化碳电解器相关研究概述及展望………………………………………………………（2020-6-1691）助熔剂法制备单晶LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2正极材料……（2020-6-1702）涂碳铝箔对磷酸铁锂电池性能的影响……………（2020-6-1714）石墨烯面间距和碳纳米管直径对双电层电容器电容的影响………………………………………………………（2020-6-1720）基于水合盐的热化学吸附储热技术研究进展……（2020-6-1729）木质素在储能领域中的应用研究进展……………（2020-6-1737）基于微通道平板换热器的相变材料放热性能影响研究………………………………………………………（2020-6-1747）新型低熔点混合熔盐储热材料的开发……………（2020-6-1755）溶胶凝胶燃烧合成纳米NiO对太阳盐微结构和热性能的影响………………………………………………………（2020-6-1760）月桂酸/十四醇/二氧化硅定形相变材料的制备及性能研究………………………………………………………（2020-6-1768）高温熔盐基纳米流体热物性的稳定性研究………（2020-6-1775）板式相变储能单元的蓄热特性及其优化…………（2020-6-1784）基于热电制冷的动力电池模组散热性能研究……（2020-6-1790）基于LBM的三角腔固液相变模拟…………………（2020-6-1798）高速储能飞轮转子芯轴-轮毂连接结构优化设计…（2020-6-1806）储能系统与工程基于IFA-EKF的锂电池SOC估算……………………（2020-1-117）基于多尺度锂离子电池电化学及热行为仿真实验研究…………………………………………………………（2020-1-124）MM第6期《储能科学与技术》2020年第9卷主要栏目分类索引基于高斯过程回归的锂离子电池SOC估计…………（2020-1-131）基于ACO-BP神经网络的锂离子电池容量衰退预测…………………………………………………………（2020-1-138）基于改进EKF算法变温度下的动力锂电池SOC估算…………………………………………………………（2020-1-145）基于化学吸/脱附固态储氢的PEMFC动力系统耦合特性研究…………………………………………………………（2020-1-152）一种考虑可再生能源不确定性的分布式储能电站选址定容规划方法…………………………………………………………（2020-1-162）基于变分模态分解的混合储能容量优化配置………（2020-1-170）一种适用于复合储能的双向DC/DC变换器…………（2020-1-178）基于蒙特卡罗源荷不确定性处理的独立微网优化配置…………………………………………………………（2020-1-186）复杂运营环境下快充型公交充电策略优化方法……（2020-1-195）应用于城轨列车混合储能系统的能量管理策略……（2020-1-204）基于相变蓄冷技术的冷链集装箱性能研究…………（2020-1-211）清洁供暖储热技术现状与趋势………………………（2020-3-861）电动汽车混合储能系统自适应能量管理策略研究…（2020-3-878）基于液体介质的锂离子动力电池热管理系统实验分析…………………………………………………………（2020-3-885）基于储能效率分析的CAES地下储气库容积分析……2020-3-892）基于准PR控制的飞轮储能UPS系统………………（2020-3-901）基于磁悬浮储能飞轮阵列的地铁直流电能循环利用系统及实验研究…………………………………………………………（2020-3-910）基于天牛须搜索遗传算法的风光柴储互补发电系统容量优化配置研究…………………………………………………（2020-3-918）基于SVPWM的二极管箝位逆变器中点电压控制…（2020-3-927）飞跨电容型三电平电路在超级电容能馈系统中的应用研究…………………………………………………………（2020-3-935）半球形顶太阳能蓄热水箱内置错层隔板结构及运行参数优化…………………………………………………………（2020-3-942）针刺和挤压作用下动力电池热失控特性与机理综述…………………………………………………………（2020-4-1113）高能量密度锂离子电池结构工程化技术探讨………（2020-4-1127）锂离子电池低温充电老化建模及其充电策略优化…（2020-4-1137）基于自适应扩展卡尔曼滤波的锂离子电池荷电状态估计…………………………………………………………（2020-4-1147）基于粒子群算法的最小二乘支持向量机电池状态估计…………………………………………………………（2020-4-1153）基于三矢量的储能型准Z源光伏逆变器模型预测电流控制…………………………………………………………（2020-4-1159）基于外部储能式动力电池放电均衡系统仿真研究…（2020-4-1167）基于热电制冷的车用太阳能空调系统………………（2020-4-1178）锂离子电池电力储能系统消防安全现状分析……（2020-5-1505）三元软包动力锂电池热安全性……………………（2020-5-1517）成组结构对锂离子电池相变热管理性能的影响…（2020-5-1526）韩国锂离子电池储能电站安全事故的分析及思考………………………………………………………（2020-5-1539）基于特征组合堆叠融合集成学习的锂离子动力电池SOC估算………………………………………………………（2020-5-1548）大规模电池储能调频应用运行效益评估…………（2020-6-1828）跨季节复合储热系统储/释热特性…………………（2020-6-1837）基于分布式能源系统的蓄冷蓄热技术应用现状…（2020-6-1847）某型集装箱储能电池模块的热设计研究及优化…（2020-6-1858）某型集装箱储能电池组冷却风道设计及优化……（2020-6-1864）集装箱储能系统降能耗技术………………………（2020-6-1872）参与一次调频的双馈式可变速抽水蓄能机组运行控制………………………………………………………（2020-6-1878）空冷型质子交换膜燃料电池系统效率的实验研究………………………………………………………（2020-6-1885）用户侧电化学储能装置最优系统配置与充放电策略研究………………………………………………………（2020-6-1890）西北电网储能独立参与电网调峰的模拟分析……（2020-6-1897）基于多模式协调的飞轮储能系统故障穿越控制方法………………………………………………………（2020-6-1905）内燃机增压-压缩空气储能冷热电联产系统………（2020-6-1917）新储能体系氟离子穿梭电池研究进展……………………………（2020-1-217）储能测试与评价三元锂离子动力电池热失控及火灾特性研究………（2020-1-239）圆柱形高镍三元锂离子电池高温热失控实验研究…（2020-1-249）交互多模型无迹卡尔曼滤波算法预测锂电池SOC…（2020-1-257）锂离子电池组结构热仿真……………………………（2020-1-266）磷酸铁锂动力电池备电工况寿命试验研究及分析…（2020-2-638）全钒液流电池建模与流量特性分析…………………（2020-2-645）基于反馈最小二乘支持向量机锂离子状态估计……（2020-3-951）基于高斯混合回归的锂离子电池SOC估计…………（2020-3-958）高电压锂离子电池间歇式循环失效分析及改善……（2020-3-964）基于锂离子电池简化电化学模型的参数辨识………（2020-3-969）基于反激变换器的串联电池组新型均衡方法研究…（2020-3-979）基于动态综合型等效电路模型的动力电池特性分析…………………………………………………………（2020-3-986）811型动力电池内部温度及生热特性测试与分析…（2020-3-993）飞轮储能游梁式抽油机仿真分析……………………（2020-4-1186）基于自适应CKF的老化锂电池SOC估计…………（2020-4-1193）一种改进的支持向量机回归的电池状态估计……（2020-4-1200）基于高斯过程回归的UKF锂离子电池SOC估计…（2020-4-1206）基于EEMD-GSGRU的锂电池寿命预测……………（2020-5-1566）燃料电池物流车城市应用准备度评价……………（2020-5-1574）基于IBA-PF的锂电池SOC估算……………………（2020-5-1585）锂离子电池安全预警方法综述……………………（2020-6-1926）基于BMS的锂离子电池建模方法综述……………（2020-6-1933）基于BP-PSO算法的锂电池低温充电策略优化……（2020-6-1940）基于分布估计算法LSSVM的锂电池SOC预测……（2020-6-1948）基于改进粒子滤波的锂电池SOH预测……………（2020-6-1954）三元锂离子电池多目标热优化……………………（2020-6-1961）基于LSTM-DaNN的动力电池SOC估算方法……（2020-6-1969）锂电池满充容量的自适应估计方法………………（2020-6-1976）基于载波移相调制的模块化多电平电池储能系统直流侧建模………………………………………………………（2020-6-1982）耦合温度的锂离子电池机理建模及仿真试验………（20206-1991）储能标准与规范锂离子电池储能系统BMS的功能安全分析与设计…（2020-1-271）储能系统锂离子电池国内外安全标准对比分析……（2020-1-279）锂离子电池热失控泄漏物与毒性检测方法（2020-2-草案）…………………………………………………………（2020-2-633）储能经济技术性分析电化学储能在发电侧的应用…………………………（2020-1-287）基于文献计量的储能技术国际发展态势分析………（2020-1-296）分布式储能发展的国际政策与市场规则分析………（2020-1-306）MMI2020年第9卷储能科学与技术庆祝陈立泉院士八十寿辰专刊基于碳酸酯基电解液的4.5V电池……………………（2020-2-319）电解液组成对固相转化机制硫电极性能的影响……（2020-2-331）全固态锂硫电池正极中离子输运与电子传递的平衡…………………………………………………………（2020-2-339）P2-O3复合相富锂锰基正极材料的合成及性能研究…………………………………………………………（2020-2-346）锂离子电池正极材料β-Li0.3V2O5的电化学性能研究…………………………………………………………（2020-2-353）低温熔融盐辅助高效回收废旧三元正极材料………（2020-2-361）锂合金薄膜层保护金属锂负极的机理………………（2020-2-368）尖晶石锰酸锂正极在Water-in-salt电解液中的电化学性能…………………………………………………………（2020-2-375）探究锡在钠离子电池层状铬基正极材料中的作用…（2020-2-385）基于多氟代醚和碳酸酯共溶剂的钠离子电池电解液特性…………………………………………………………（2020-2-392）动力电池轻度电滥用积累造成的性能和安全性劣化研究…………………………………………………………（2020-2-400）三元前驱体微观形貌结构对LiNi0.85Co0.10Mn0.05O2正极材料性能的影响……………………………………………（2020-2-409）固体氧化物燃料电池高催化活性阴极材料SrFeFxO3-x-δ…………………………………………………………（2020-2-415）压缩空气储能系统膨胀机调节级配气特性数值研究…………………………………………………………（2020-2-425）低熔点混合硝酸熔盐的制备及性能分析……………（2020-2-435）原位合成纳米ZnO对太阳盐比热容的影响…………（2020-2-440）高能量密度锂电池开发策略…………………………（2020-2-448）锂离子固体电解质研究中的电化学测试方法………（2020-2-479）基于硫化物固体电解质全固态锂电池界面特性研究进展…………………………………………………………（2020-2-501）钠离子电池：从基础研究到工程化探索……………（2020-2-515）固态电解质锂镧锆氧（LLZO）的研究进展………（2020-2-523）三元NCM锂离子电池高电压电解质的研究进展…（2020-2-538）双离子电池研究进展…………………………………（2020-2-551）锂离子电池纳米硅碳负极材料研究进展……………（2020-2-569）高安全性锂电池电解液研究与应用…………………（2020-2-583）未来科学城储能技术专刊锂离子电池全生命周期内评估参数及评估方法综述…………………………………………………………（2020-3-657）电池储能技术研究进展及展望………………………（2020-3-670）燃料电池车载储氢瓶结构对加氢温升的影响………（2020-3-679）燃料电池系统氢气利用率的试验研究………………（2020-3-684）可再生能源电解制氢成本分析………………………（2020-3-688）基于国产三型瓶的氢气加注技术开发………………（2020-3-696）35MPa/70MPa加氢机加注性能综合评价研究……（2020-3-702）碳布电极材料对全钒液流电池性能的影响…………（2020-3-707）全钒液流电池碳纤维纸电极的表面改性……………（2020-3-714）潮汐式地热能储能供热调峰系统效益分析…………（2020-3-720）陆上风场液流电池储能经济性分析…………………（2020-3-725）钢铁行业中低温烟气余热相变储热装置特性分析…（2020-3-730）基于价值流分析的微网储能系统建模与控制方法…（2020-3-735）水溶性沥青基多孔炭的电性能………………………（2020-3-743）铁-铬液流电池250kW/1.5MW·h示范电站建设案例分析…………………………………………………………（2020-3-751）储能专利基于专利的无机固态锂电池电解质技术发展研究………………………………………………………（2020-3-1001）高比特性高压锂离子电池组技术专利分析………（2020-4-1214）储能教育储能科学与技术专业本科生培养计划的建议……（2020-4-1220）钠离子电池技术专刊钠离子电池标准制定的必要性……………………（2020-5-1225）非水系钠离子电池的电解质研究进展……………（2020-5-1234）钠离子无机固体电解质研究进展…………………（2020-5-1251）钠离子硫化物固态电解质研究进展………………（2020-5-1266）NASICON结构钠离子固体电解质及固态钠电池应用研究进展………………………………………………………（2020-5-1284）钠离子电池聚合物电解质研究进展………………（2020-5-1300）钠离子电池电解质安全性：改善策略与研究进展………………………………………………………（2020-5-1309）钠离子电池金属氧/硫/硒化物负极材料研究进展…（2020-5-1318）钠离子电池层状氧化物正极：层间滑移，相变与性能………………………………………………………（2020-5-1327）钠离子电池层状正极材料研究进展………………（2020-5-1340）钠离子电池钒基聚阴离子型正极材料的发展现状与应用挑战………………………………………………………（2020-5-1350）基于无机钠离子导体的固态钠电池研究进展……（2020-5-1370）过渡金属氧化物微纳阵列在钠离子电池中的研究进展………………………………………………………（2020-5-1383）钠离子电池层状氧化物正极材料的表面修饰研究………………………………………………………（2020-5-1396）以废旧锰酸锂正极为原料制备Li0.25Na0.6MnO2钠离子电池正极材料的研究…………………………………………（2020-5-1402）钠离子电池正极材料VOPO4·2H2O纳米片的合成与电化学性能…………………………………………………（2020-5-1410）钠离子电池层状过渡金属氧化物中阴离子氧的氧化还原反应活性调控………………………………………………（2020-5-1416）产经动态普星聚能继续深耕储能市场：植根长三角，放眼全世界………………………………………………………（2020-5-1593）MMII。
不同锂源对LiFePO4正极材料电化学性能的影响
Ｅｆ ｅ ｔｏ ｆ ｅ ｅ ｔＬｉＳ ｕ ｃ ｓ ｏ ｅ ｔ ｏ ｈ ｍ ｉ ａ ｆ ｃ ｆＤｉ ｆ・ ｎ ｏ ｒ ｅ ｎ Ｅｌ ｃ ｒ ｃ ｅ ｃ ｌ ｒ
Ｐｅ ｆ ｒ ａ ｃ ｆ Ｌｉ ＰＯ４Ｃａ ｈｏ ｅ Ｍ ａ ｅ ｉ ｌ ｒ ｏ ｍ ｎ ｅ ｏ Ｆｅ ｔ ｄ ｔｒａ
ｔ ｓ ｓｔ ｔ ｔ ｅ ｅ ｓｂ ｌｔ ｎｄ ｔ ｏｌｒｚ ｔｏ ｆｔ ａ ｅ ｔ ｈａ ｈｅ ｒ ｖ ｒ ｉ ｉｉｙ ａ ｈｅ ｐ ａ ｉａ ｉ ｎ ｏ ｈｅ ｓ ｍｐｌ ｙ ｈｅ ｉ２ ａ ｅ ｔ ｅ Ｈ ｒ ｈ Ｏ ｂｅ ｔａ ｈｅ ｓ ａｌ ｓ ． ｓ ｎｄ ｔ ｍ ｌｅ ｔ Ｋｅ ｒ ｓ ｎ ｇ ｎ ｃ ｏｎ ｔ ｌ ｙ ｗｏ ｄ ：ｉ ｏｒ ａ ｉ ｎ ｍｅ ａ ｍａ ｅ ｉ ｌ ｌｔ ｉ ｔ ｒａ ； ｉｈ ｕｍ ｉｏ ｐｈ ｓ ｈａ ｅ ＣＨ３ ｒｎ ｏ ｐ ｔ； ＣＯＯＬｉ ・ ２Ｈ２ ； ｃ ｒ ｏｔ ｒ １ Ｏ ａ ｂ ｈｅ ｍａ
的 晶体 结 构 及 表 面 形 貌 进 行表 征 ， 过充 放 电 和循 环 伏 安 测 试 电 化 学 性 能 。结 果 显 示 ， 乙 酸 锂 为 锂 源 通 以
制 得 的 样 品 颗粒 粒径 最小 、 电化 学性 能最 佳 。 以 ｃ ２ ／ｏ倍 率 充 放 电 ， 次 放 电 比容 量 达 到 １３ ３ｍＡ ・ ／ 首 ４ ． ｈ ｇ 。该 样 品具 有 稳 定 的 循 环行 为 ， Ｃ １ 以 ／ ０倍 率 循 环 １ ５次 后 放 电容 量 为 初 始 值 的 ９ 。循 环 伏 安 曲 线 ８
ＢＵ ｉｍｉ Ｌ — ｎ，ＱＩ Ｘｉ—ｕ ｎ，Ｓ Ｎ ｕｊ ａ ＵＮ ｅｌ ｎ ，Ｗ Ｕ ｅ Ｘｕ —ｉ ｇ ａ Ｗ ｉ
（ ｏｌ ｇ ｆＥｎｖｒ ｍｅ ｔ ｌａ ｄ Ｃｈ ｍｉａ ｇｎ ｅｉｇ，Ｙａ ｓ ａ ｉｅ ｓｔ Ｃ ｌ ｅｏ ｅ ｉｏｎ ｎ ａ ｎ ｅ ｃｌＥｎ ｉｅ ｒｎ ｎ ｈ ｎ Ｕｎ ｖ ｒｉｙ，Ｑｉ ｕ ｎｇ ａ ｂ ｉ０ ６ ０４，Ｃｈｎ ） ｎｈ ａ ｄ ｏ Ｈｅ ｅ ６ ０ ｉａ
LiFePO4正极水性粘结剂的研究进展
Abstract: Lithium ion phosphate (LiFePO4) has been investigated as the mainstream cathode in lithium-ion power batteries because of its high safety, low cost and environment friendly. As an inactive but crucial component of the electrode, the binder has great impact on the electrochemical performances of lithium-ion batteries. In this paper, research progress of water soluble binders used in LiFePO4 cathode for lithium-ion batteries is reviewed, and the existing issues and potential challenges of present research are pointed out. Finally, the future development of water soluble binders is also prospected. Key words: lithium ion phosphate; cathode material; water soluble binder; lithium-ion battery; research progress
除了通过对 LiFePO4 活性材料本身进行改性优 化外，粘结剂作为锂离子电池的重要非活性成分，其 性能的优劣也直接影响电池的电化学性能。 粘结剂是用来将电极活性物质和导电剂粘附在 集流体上的高分子化合物。长期以来，在锂离子电 池工业的规模化生产中，主要采用聚偏氟乙烯 （ PVDF ）作粘结剂、有机溶剂 N- 甲基吡咯烷酮 （NMP）等作分散剂。但由于 PVDF 存在自身的缺 点，如电子和离子导电性差，在电解液中有一定的 溶胀，且与金属锂、LixC6 在较高温度下发生放热反 应，存在较大的安全隐患[18]。此外，PVDF 的杨氏 模量相对较高，极片的柔韧性不够好，吸水后分子 量下降，粘性变差，因此，对环境的湿度要求比较 高，能耗大，生产成本高。同时 PVDF 使用的有机
LiFe0.8Mn0.2PO4正极材料的改性及低温电化学性能研究
LiFe0.8Mn0.2PO4正极材料的改性及低温电化学性能研究LiFe0.8Mn0.2PO4正极材料的改性及低温电化学性能研究引言：在电池技术的发展中，锂离子电池广泛应用于移动电子设备、电动交通工具等领域。
而正极材料的性能决定了电池的能量密度、功率密度以及循环寿命等关键性能指标。
近年来，锂离子电池正极材料的改性研究备受关注。
本文以LiFe0.8Mn0.2PO4正极材料为研究对象，探讨了其改性对低温电化学性能的影响。
一、材料制备本次研究使用溶胶-凝胶法制备了未改性的LiFe0.8Mn0.2PO4样品。
首先，以锂醇酸和D（NH4）2C4H4O6分别为锂源和铁源，通过溶剂热法合成了前驱体。
然后，前驱体与稀盐酸反应生成适合电池制备的LiFe0.8Mn0.2PO4沉淀。
最后，通过烘干和高温煅烧得到最终的LiFe0.8Mn0.2PO4样品。
二、改性方法为了提高LiFe0.8Mn0.2PO4材料的低温电化学性能，本文采用了两种改性方法：表面包覆和杂质掺杂。
1. 表面包覆将制备好的LiFe0.8Mn0.2PO4样品与Li3PO4进行共烧制备表面包覆样品。
包覆层可以提高材料的电子和离子传导性以及抑制结构的层状金属氧化物的生长。
表面包覆材料可以通过球磨和高温煅烧来实现。
2. 杂质掺杂本文采用Ga3+和Al3+掺杂LiFe0.8Mn0.2PO4材料，通过共沉淀法合成了掺杂样品。
杂质掺杂可以改变材料的晶格结构、晶粒尺寸和电子结构，从而改善材料的离子传输和电化学性能。
三、低温电化学性能研究结果通过恒流充放电测试和交流阻抗测试，研究了未改性、表面包覆和杂质掺杂样品的低温电化学性能。
1. 未改性材料在低温下，未改性的LiFe0.8Mn0.2PO4材料表现出较低的放电容量和循环寿命。
这是由于低温下材料的离子传输受到限制，导致锂离子插入/脱出速率减慢。
2. 表面包覆材料采用表面包覆方法改性后，LiFe0.8Mn0.2PO4材料在低温下表现出更好的电化学性能。
磷酸亚铁锂磁化
磷酸亚铁锂磁化全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：磷酸亚铁锂（LiFePO4）是一种新型的锂离子电池正极材料，具有高能量密度、高放电平台和优越的循环性能等优点，被广泛应用于电动汽车、电动自行车、数码产品等领域。
磷酸亚铁锂磁化是指将磷酸亚铁锂颗粒通过磁场进行特殊处理，使其具备一定的磁响应性能，从而提高电池的性能和安全性。
磁化处理是磷酸亚铁锂电池材料研究领域的一个重要方向。
通过磁场处理可以改善材料的结晶度、颗粒大小和分散性等物理性质，从而提高电池的性能。
磁场处理不仅可以提高电池的放电性能和循环寿命，还可以增加电池的安全性，减少热失控的风险。
磁化处理的原理是通过外加磁场的作用，调控磷酸亚铁锂颗粒内部的结构和磁矩排列，改变其电子输运性能和离子扩散速率，从而提高电池的性能。
磷酸亚铁锂磁化的过程包括磁化前的颗粒制备、磁场处理和磁化后的性能测试等环节。
目前，磷酸亚铁锂磁化技术已经取得了一定的进展，磁场处理对改善电池的性能具有一定的促进作用。
例如，磁化后的磷酸亚铁锂颗粒结晶度更高、颗粒大小更均匀，提高了电极材料的电子传导率和离子扩散性能，从而提高了电池的性能和循环寿命。
除了提高电池性能外，磷酸亚铁锂磁化还可以增加电池的安全性。
传统磷酸亚铁锂电池存在过充和过放等安全隐患，容易引发热失控和爆炸等严重事故。
磁化处理可以提高电池的热稳定性和耐过充/过放性能，减少热失控的风险，提高电池的安全性。
总的来说，磷酸亚铁锂磁化是一种有效的提高电池性能和安全性的技术手段，有着广阔的应用前景。
随着新能源汽车市场的迅速发展，对高性能、高安全性的锂离子电池需求日益增加，磷酸亚铁锂磁化技术将会成为未来电池研究的重要方向，为新能源汽车的发展提供更加可靠的动力源。
第二篇示例：磷酸亚铁锂是一种具有重要应用价值的材料，特别是在磁化方面具有广泛应用。
磁性材料是一种具有磁性的材料，可以吸引或排斥其他物质，常用于电子产品、医疗设备、磁学相关研究等领域。
磷酸铁锂正极材料中的含锂量
磷酸铁锂正极材料中的含锂量一、磷酸铁锂正极材料的概述磷酸铁锂正极材料（LiFePO4）是一种常用的锂离子电池正极材料，具有较高的能量密度、良好的安全性能和较低的成本等优点。
磷酸铁锂正极材料在锂离子电池中起着储存和释放锂离子的作用，对电池的电化学性能具有重要影响。
二、含锂量的影响含锂量是磷酸铁锂正极材料中的重要参数，对磷酸铁锂的物理性能和电化学性能具有显著影响。
1.晶体结构：磷酸铁锂的晶体结构对其电化学性能具有重要影响。
研究表明，随着含锂量的增加，磷酸铁锂的晶体结构逐渐完善，晶格常数逐渐增大，有助于提高锂离子的扩散速率和倍率性能。
2.容量：磷酸铁锂的容量与其含锂量密切相关。
随着含锂量的增加，磷酸铁锂的容量逐渐升高。
然而，当含锂量过高时，会导致晶体结构的不稳定，降低材料的循环性能。
因此，选择合适的含锂量对于获得高性能的磷酸铁锂正极材料至关重要。
3.充放电性能：含锂量的高低对磷酸铁锂的充放电性能也有影响。
研究表明，高含锂量的磷酸铁锂具有更快的充放电速度和更高的能量密度。
同时，含锂量对磷酸铁锂的电压平台也有影响，进而影响电池的能量效率。
三、磷酸铁锂正极材料的制备方法目前制备磷酸铁锂的方法主要包括固相法和液相法两大类。
1.固相法：固相法是最早制备磷酸铁锂的方法，也是目前工业上广泛采用的方法。
该方法是将铁源、磷源和锂源按一定比例混合后，在高温下进行反应，合成磷酸铁锂粉体。
固相法具有工艺简单、成本较低等优点，但缺点是合成温度较高、合成周期较长、不易控制粒径和形貌等。
2.液相法：液相法是制备磷酸铁锂的一种常用方法，包括溶胶-凝胶法、共沉淀法、乳化干燥法等。
液相法可以在相对较低的温度下合成磷酸铁锂粉体，并且可以控制粉体的形貌和粒径。
液相法的缺点是合成过程中需要使用有机溶剂或有害气体，生产成本较高，且不易实现大规模生产。
四、总结与展望磷酸铁锂正极材料作为重要的锂离子电池材料之一，在电动汽车、储能等领域有着广泛的应用前景。
锂离子电池正极材料LiFePO4的研究进展
锂离子电池正极材料LiFePO4的研究进展朱广燕; 陈效华; 翟丽娟; 秦兆东; 刘志远【期刊名称】《《电源技术》》【年(卷),期】2010(034)011【总页数】5页(P1201-1205)【关键词】锂离子电池; 正极材料; LiFePO4【作者】朱广燕; 陈效华; 翟丽娟; 秦兆东; 刘志远【作者单位】奇瑞汽车股份有限公司中央研究院安徽芜湖 241006【正文语种】中文【中图分类】TM912.9锂离子电池自商品化以来，正极材料始终是电池领域的研究热点。
目前，主要使用的正极材料有LiCoO2、LiNiO2、Li-Cox Ni1－x O2、LiMn2O4、LiFePO4等。
LiCoO2已经实现商品化，但其价格过高，毒性较大，并且钴的资源有限；LiNiO2的合成比较困难；LiMn2O4则存在理论容量低、循环性能较差的缺点。
随着锂离子电池用量的迅猛增加和电动汽车对大容量锂离子电池的需求，迫切需要发展具有高安全性、高能量密度、高功率、循环寿命长、高环保及低价格的锂离子电池，为此需要开发出环境友好、原料资源丰富、性能优异的锂离子电池正极材料[1]。
自1997年A.K.Padhi等[2]首次提出LiFePO4可作为锂离子电池正极材料以来，由于其具有价格便宜、无毒、环境相容性好、矿藏丰富、较高的比容量（理论比容量170mAh/g，比能量550 Wh/kg）和较高的工作电压（3.4V，以金属锂为负极）、充放电压平缓、循环寿命长、高温性能和安全性能好等优点，LiFePO4材料已经成为电池工作者竞相研究的热点，并有望成为下一代锂离子电池的主导正极材料。
本文就近几年LiFePO4的研究进展进行了综述，并对未来可能发展的趋势阐述了笔者的观点。
1 LiFePO4的结构LiFePO4在自然界中以磷铁锂矿的形式存在，通常与LiMnPO4伴生，为橄榄石型结构，属于正交晶系，其空间群为Pnma[3]。
O原子以稍微扭曲的六方紧密堆积方式排列，只能为Li+提供有限的通道，使得室温下Li+在其中的迁移速率很小。
LiFePO4涂层厚度对锂离子电池电化学性能的影响
LiFePO4涂层厚度对锂离子电池电化学性能的影响施柳柳;陈怡沁;周静红;周兴贵【摘要】以LiFePO4为正极材料制备不同电极涂层厚度的扣式半电池,利用恒电流充放电、循环伏安、交流阻抗等测试手段对电池电化学性能进行了测试,探讨了涂层厚度对电池充放电性能、循环性能、阻抗等的影响,并结合阻抗谱图拟合分析Li+在极片内的扩散速率,揭示了涂层厚度影响电化学性能的作用机制.研究结果表明:涂层厚度增加,一方面使得锂离子的传递距离加长,另一方面在同等压实压力作用下得到的涂层孔隙率有所增加,造成实际传质路径减小,因此存在最佳厚度以实现最优电化学性能.在实验研究范围内,当涂覆湿膜厚度为120μm时,锂离子表观扩散系数达1.76×10-12 cm2/s,表现出最优的电化学性能,1C的充放电倍率下,首次放电比容量可达145.8 mAh/g.【期刊名称】《电子元件与材料》【年(卷),期】2019(038)005【总页数】6页(P52-56,62)【关键词】锂离子电池;磷酸铁锂;涂层厚度;电化学性能;表观扩散系数【作者】施柳柳;陈怡沁;周静红;周兴贵【作者单位】华东理工大学化工学院,上海 200237;华东理工大学化工学院,上海200237;华东理工大学化工学院,上海 200237;华东理工大学化工学院,上海200237【正文语种】中文【中图分类】TQ15221世纪以来,锂离子电池在新能源汽车等领域得到广泛运用,其电化学性能取决于电解质组成和电极材料的组成与结构。
在诸多电极材料中,LiFePO4以其高安全性及高循环稳定性得到青睐,人们也对其低振实密度、低电导率及低离子传质速率[1]的缺陷采取了碳包覆[2-6]或离子掺杂[7]等改性措施,但对于LiFePO4材料本身的研究已越来接近其理论容量,几乎没有提升的空间。
为了进一步提高LiFePO4电池的性能,研究者们将目光转向了电极的制备工艺。
其中,浆料涂布的工艺参数对电池放电性能有直接的影响。
Li_(3)PO_(4)的生成条件研究及其对LiFePO_(4)正极材料性能的影响
Li_(3)PO_(4)的生成条件研究及其对LiFePO_(4)正极材料性能的影响方秀利;朱玲玲;陆仁杰;孙兵;杨继明【期刊名称】《河南化工》【年(卷),期】2024(41)2【摘要】研究了磷酸铁锂(LiFePO_(4))制造过程中共生磷酸锂(Li_(3)PO_(4))的生产条件,总结出混料锂铁比例、研磨粒径以及烧结工艺对共生磷酸锂(Li_(3)PO_(4))含量的影响规律。
实验结果表明,Li/Fe比例>1.04,研磨粒度>1.0μm,烧成温度达到820℃条件下,容易造成磷酸铁锂中Li_(3)PO_(4)杂质的生成。
实验证明,当磷酸铁锂中Li_(3)PO_(4)含量升高会带来LiFePO_(4)正极材料充放电性能和电阻的增大,不利于材料电化学性能的发挥。
【总页数】5页(P14-17)【作者】方秀利;朱玲玲;陆仁杰;孙兵;杨继明【作者单位】中天新兴材料有限公司;中天电子材料有限公司【正文语种】中文【中图分类】TQ152【相关文献】1.乳酸锂兼做锂源和碳源制备高性能Li_(3)V_(2)(PO_(4))_(3)/C复合正极材料2.快离子导体Li_(1.5)Y_(0.5)Zr_(1.5)(PO_(4))_(3)包覆层对富镍三元正极材料电化学性能的影响3.Li_(1.3)Al_(0.3)Ti_(0.7)(PO_(4))_(3)包覆对高镍三元正极材料电化学性能的影响4.PO_(4)^(3-)掺杂和AlF_(3)包覆协同增强Li_(1.2)Ni_(0.13)Co_(0.13)Mn_(0.54_O_(2)正极材料电化学性能5.Sc^(3+)掺杂对碳热还原法制备Li_(3)V_(2)(PO_(4))_(3)/C正极材料储锂性能的影响因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
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锂源对LiFePO4正极材料电化学性能的影响
卜立敏，孙学亮，吴伟，秦秀娟*，邵光杰*
(燕山大学环境与化学工程学院，河北，秦皇岛，066004，E-mail：qinxj@)
1997年Goodenough研究小组[1]合成了LiFePO4并发现用该物质作为锂离子电池正极材料具有较高的理论比容量170mAh/g，接近商品化正极材料LiCoO2的实际放电比容量。
橄榄石型LiFePO4具有可逆比容量高（170 mAh/g），充放电电压适中（3.4V）、无毒廉价、结构稳定等优点，所以引起研究者们的极大关注。
但在制备LiFePO4的原料中，不同的锂源对电池电化学性能的影响却很少有人研究。
不同的锂源化合物，其物理和化学性质不同，所以在制备LiFePO4正极材料的过程中对产物的结构和电化学性能有很大影响，因此探讨采用不同的锂源为反应原材料是很有研究意义的。
本工作选用三种不同的锂源（乙酸锂CH3COOLi ·2H2O、氢氧化锂LiOH ·H2O、碳酸锂Li2CO3）来制备LiFePO4正极材料，探讨锂源种类对LiFePO4电化学性能的影响。
1.实验部分
1.1样品制备
将(1) :CH3COOLi ·2H2O (AR) 、Fe2O3 (AR) 和NH4H2PO4 (AR)；(2) :LiOH ·H2O (AR) 、Fe2O3 (AR) 和NH4H2PO4 (AR)；(3) : Li2CO3 (AR) 、Fe2O3 (AR) 和NH4H2PO4 (AR)分别按一定物质的量比混合，并加入蔗糖(AR) (其中碳占产物质量的20 %)，将适量无水乙醇加入混合样中研磨均匀，干燥后置于井式炉中，在流动氮气气氛下于300 ℃恒温下加热5h，使其充分分解，冷却，研磨。
然后置于井式炉中，在流动氮气气氛下于700 ℃恒温加热24 h ,自然冷却后研磨制得样品(a)、样品(b)、样品(c)。
1.2 样品表征
用日本理学株式会社公司D-max-2500/PC型X-射线衍射仪对制得的样品进行物相分析。
测试条件为：铜(Cu)靶Kα射线、管电压为40 kV、管电流为100mA、扫描范围2θ=10~80°、波长λ=0.15406nm、扫描速率为2 °/min-1。
1.3 样品的电化学性能测试
以NMP为溶剂，将LiFePO4：乙炔黑：PVDF按质量比80：15：5混合均匀，然后将其均匀涂在预处理过的铝箔上，将制好的电极片于120℃真空干燥12h左右，压片后得到正极片。
电极片的直径为14mm，其中包括活性物质的量在5mg~10mg。
在充满氩气的手套箱中，以金属锂片为负极，1mol/LLiPF6/EC（碳酸乙烯酯）+DMC（碳酸二甲酯）(1:1)为电解液，Celgard2500为隔膜，组装成扣式电池。
实验采用武汉金诺电子有限公司制造的Land电池测试系统检测样品的充放电性能，充放电电压控制在2.4-4.2V。
2结果与讨论
2.1 XRD分析
XRD分析结果表明，不同锂源制备的样品各个衍射峰与LiFePO4的标准图峰基本上一一对应，说明样品中的主要晶相是橄榄石型的LiFePO4，空间群为Pmnb。
在 XRD 图谱上观察不到晶态碳的衍射峰，这说明添加的碳以无定型态存在，不会影响LiFePO4的晶体结构。
根据谢乐公式：D=Κλ/βcosθ，其中K为常数0.9，λ为X射线波长，对CuKα为0.15406 nm；分别计算出了不同锂源制备样品的平均粒径D，样品(a)：D=49.94nm、样品(b)：D=52.76nm、样品(c)：D=59.03nm。
说明采用不同的锂源，对LiFePO4的生成过程和最终产物的平均粒径有比较显著的影响。
样品颗粒粒径愈小，扩散系数低的Li+离子愈容易嵌入颗粒中心部分，活性物质的利用率愈大，因此乙酸锂是三种锂源中最好的锂源。
2.2充放电性能分析
图1为不同锂源制备的样品以C/20倍率进行的充放电曲线图。
从图中可以看出，充电电压平台在3.43~3.55V之间，放电在3.35~3.4V之间，充放电电压非常平稳，以不同锂源a、b和c制备的样品的首次放电比容量分别为118.1、127.5、143.3mAh/g。
各样品比容量的差异主要是样品颗粒粒径不同的反映。
LiFePO4/C正极材料在脱锂和嵌锂时伴随着LiFePO4/ FePO4两相界面在颗粒内部的移动[1]。
LiFePO 4颗粒粒径愈大，扩散系数低的Li +离子愈难嵌入颗粒中心部分，活性物质的利用率愈小从而导致LiFePO 4放电比容量愈小。
这是以乙酸锂为锂源制备的样品具有更高的初始放电容量的原因。
2.3 循环性能分析
图2是不同锂源制备的样品的循环性能图，将分别以不同锂源制备的LiFePO 4/C 正极材料组装成扣式电池，在室温下以C/10倍率对样品进行循环性能测试，考察其经过15次循环后，循环性能的变化。
从图中可以看出，经过15次循环后，以乙酸锂为锂源制备的样品放电比容量在第三次循环达到最大值，第七次循环后比容量基本不再衰减。
其中首次放电容量达到137.2mAh/g ，在循环15次后，放电容量保持在134.5mAh/g ，为初始值的98%。
而以氢氧化锂、碳酸锂为锂源制备的样品其比容量衰减明显。
这说明以乙酸锂为锂源制备的样品其循环性能较优越。
2.2
2.42.62.8
3.03.23.43.63.8
4.04.2
4.4
P o t e n t i a l /V
Capacity/(mAh/g)
8090
100110120130140150160170
C a p a c i t y /(m A h /g )
Cycle number
图1 各样品首次充放电曲线
Fig 1 Initial charge-discharge curves of the samples
图2 各样品的循环性能曲线
Fig.2 Cycle performance curves of different samples
3. 结论
1）用不同的锂源制备LiFePO 4对正极材料的电化学性能具有显著的影响，探讨锂源在LiFePO 4形成过程中的作用具有重要的意义。
2）以乙酸锂、氢氧化锂、碳酸锂三种锂源用碳热还原法在700℃、氮气保护下烧结24h 均可得到结晶良好的LiFePO 4正极材料。
其中：以乙酸锂为锂源制得的样品颗粒粒径最小、电化学性能最佳，是颇有应用前景的一种锂源。
参考文献：
[1] PADHI A.K, NANJUNDASWAMY K.S, GOODENOUGH J. B. Journal of Electrochemical Societ y, 1997,144(4): 1188-1194.
Synthesis of LiFePO 4 cathode material by different Li sources and its Electrochemical
performance
BO Li-min ， SUN Xue-liang ，WU Wei ，Qin Xiu-juan *，SHAO Guang-jie *
(College of Environmental and Chemical Engineering, Yanshan University, Qinhuangdao, Hebei
066004,E-mail:qinxj@)。