硼掺杂磷酸铁锂正极材料提高倍率

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正极材料掺杂技术

正极材料掺杂技术

正极材料掺杂技术正极材料掺杂技术是一项关键的能源领域研究技术,能够显著提升电池的性能和容量。

本文将介绍正极材料掺杂技术的原理、应用和未来发展方向。

一、原理正极材料是锂离子电池中的重要组成部分,其性能直接影响电池的储能能力和循环寿命。

正极材料掺杂技术通过在正极材料中引入其他元素,改变其晶体结构和电子结构,从而提高电池的性能。

常见的掺杂元素包括过渡金属离子、多元金属离子和非金属离子等。

掺杂技术的原理主要有两个方面。

首先,掺杂元素能够改变正极材料的晶格结构,增加材料的晶格缺陷和杂质位点,从而提高电池的离子传输速率和扩散系数。

其次,掺杂元素能够改变正极材料的电子结构,增加电荷传输通道和电子迁移速率,提高电池的导电性能和反应动力学。

二、应用正极材料掺杂技术在锂离子电池领域有着广泛的应用。

首先,掺杂技术可以提高正极材料的容量和循环寿命。

例如,以过渡金属离子掺杂的锂铁磷酸盐材料,能够显著提高电池的容量和循环寿命。

其次,掺杂技术可以改善正极材料的电导率和电化学性能。

例如,以多元金属离子掺杂的锰酸锂材料,能够提高电池的能量密度和功率密度。

正极材料掺杂技术还可以应用于其他能源领域,如超级电容器和燃料电池。

通过掺杂技术改善材料的电化学性能,可以提高超级电容器的能量密度和功率密度,增强燃料电池的催化性能和稳定性。

三、未来发展方向正极材料掺杂技术在能源领域具有巨大的潜力和发展空间。

未来的研究方向主要包括以下几个方面:1. 探索更多的掺杂元素和方法。

目前已有的掺杂元素和方法虽然取得了一定的成果,但仍然存在着一些问题和挑战。

因此,需要进一步研究和开发新的掺杂元素和方法,以提高正极材料的性能和稳定性。

2. 优化掺杂材料的结构和性能。

掺杂技术不仅可以改变正极材料的晶体结构和电子结构,还可以改变其形貌和表面性质。

因此,需要进一步优化掺杂材料的结构和性能,以提高电池的能量密度和循环寿命。

3. 探索新的应用领域和市场。

正极材料掺杂技术不仅可以应用于锂离子电池领域,还可以应用于其他能源领域,如超级电容器和燃料电池。

li正极材料提首效方法

li正极材料提首效方法

li正极材料提首效方法
正极材料提高首效的方法有多种,以下是一些常见的方法:
1. 优化材料制备工艺:通过优化材料的制备工艺,可以改善材料的晶体结构、颗粒形貌和表面性质,从而提高材料的首效。

例如,采用高温固相法、溶胶凝胶法、化学共沉淀法等方法制备材料,可以控制材料的晶体结构和颗粒形貌,从而提高首效。

2. 掺杂改性:通过在正极材料中掺杂其他元素,可以改变材料的电子结构和电化学性能,从而提高首效。

例如,掺杂金属元素、非金属元素或过渡金属元素等,可以改善材料的导电性和电化学活性,从而提高首效。

3. 包覆改性:通过在正极材料表面包覆一层具有良好电化学性能的物质,可以改善材料的界面性质和电化学性能,从而提高首效。

例如,包覆碳、氮、硫等物质,可以改善材料的导电性和电化学活性,从而提高首效。

4. 制备复合正极材料:通过制备复合正极材料,可以将不同材料的优点结合在一起,从而获得具有优异性能的正极材料。

例如,将石墨烯、碳纳米管、钛酸锂等材料与正极材料复合,可以改善材料的导电性和电化学活性,从而提高首效。

5. 表面修饰:通过在正极材料表面进行化学修饰或物理修饰,可以改善材料的表面性质和电化学性能,从而提高首效。

例如,在正极材料表面进行氧化、
还原、接枝等化学修饰,或者进行物理喷涂、蒸镀等物理修饰,可以改善材料的表面性质和电化学性能,从而提高首效。

总的来说,提高正极材料首效的方法多种多样,可以根据具体的应用场景和需求选择合适的方法。

磷酸铁锂正极材料掺杂改性的第一性原理研究

磷酸铁锂正极材料掺杂改性的第一性原理研究

磷酸铁锂正极材料掺杂改性的第一性原理研究磷酸铁锂正极材料掺杂改性的第一性原理研究磷酸铁锂(LiFePO4)作为一种重要的正极材料,由于其高能量密度、较低的材料成本和良好的循环稳定性而备受瞩目。

然而,其相对较低的离子导电性和电子导电性限制了其在电池中的应用效能,限制了其在高功率需求下的使用。

因此,在研究中如何提高磷酸铁锂正极材料的电化学性能是一个重要的课题。

掺杂是一种有效的手段,可以改善材料的电化学性能。

通过向磷酸铁锂正极材料中引入其他元素,可以调节材料的电子结构、改善电子传输和离子扩散,从而提高其电化学性能。

因此,本文通过第一性原理计算方法,研究了不同掺杂元素对磷酸铁锂正极材料性能的影响。

首先,我们选取了几种常用的掺杂元素,包括锌(Zn)、镍(Ni)、钴(Co)和锑(Sb),分别将它们掺杂到磷酸铁锂结构中,并对其进行优化计算。

通过计算发现,这些掺杂元素可以有效地改变磷酸铁锂正极材料的电子结构。

例如,锌和镍的掺杂可以减小能隙,增加导电性;钴的掺杂可以提高材料的离子扩散速率;锑的掺杂可以改善材料的结构稳定性。

其次,我们进一步研究了不同掺杂浓度对磷酸铁锂材料性能的影响。

通过计算发现,适量的掺杂可以提高材料的电化学性能,但过高或过低的掺杂浓度则可能导致材料性能下降。

因此,寻找合适的掺杂浓度是非常重要的。

最后,我们对掺杂元素的位置进行了研究。

我们发现,不同掺杂位置对材料的性能有很大的影响。

例如,在磷酸铁锂材料的龙骨结构中,掺杂元素可以替换铁原子或磷原子,从而改变材料的结构和导电性。

在掺杂过程中,掺杂元素与其他原子之间的相互作用也起着关键的作用。

综上所述,通过第一性原理计算方法,我们系统地研究了不同掺杂元素对磷酸铁锂正极材料性能的影响。

这些研究结果可以为进一步优化磷酸铁锂正极材料的性能提供理论指导,为新型电池的设计和应用提供重要的参考。

然而,由于复杂的电化学反应和体系的多变性,还需要进一步的实验研究来验证并完善这些理论模拟结果。

磷酸铁锂电池最大放电倍率

磷酸铁锂电池最大放电倍率

磷酸铁锂电池最大放电倍率磷酸铁锂电池是一种常用的锂离子电池,它具有高能量密度、长循环寿命和较好的安全性能等优点,因此被广泛应用于电动汽车、储能设备等领域。

磷酸铁锂电池的最大放电倍率是指其能够承受的最大放电电流与标称容量之比,是评估电池性能的重要指标之一。

本文将深入探讨磷酸铁锂电池的最大放电倍率及其相关内容。

我们需要了解磷酸铁锂电池的基本结构。

磷酸铁锂电池由正极、负极、隔膜和电解液组成。

正极材料通常采用磷酸铁锂LiFePO4,负极材料则是石墨。

隔膜用于隔离正负极,防止短路。

电解液是指负责离子传输的溶液。

这些部分的设计和材料选择对于电池的性能影响很大。

磷酸铁锂电池的最大放电倍率与其内部电阻密切相关。

内部电阻是指电池内部各部分之间的电阻,如正负极材料、电解液、隔膜等。

较低的内部电阻可以提高电池的放电性能。

因此,设计和优化电池结构以降低内部电阻是提高最大放电倍率的关键。

为了实现较高的最大放电倍率,磷酸铁锂电池需要满足以下几个条件。

首先,电池的正负极材料应具有较高的导电性能和离子传输速率。

其次,电池的电解液应具有较高的离子传输速率和较低的电阻。

此外,电池的隔膜应具有较低的电阻和良好的隔离性能。

最后,电池的结构设计应合理,以最大程度地减少内部电阻。

在实际应用中,磷酸铁锂电池的最大放电倍率通常在C/2到C倍之间,其中C表示电池的标称容量。

例如,对于一个标称容量为100Ah的电池,其最大放电倍率通常在50A到100A之间。

当电池的放电电流超过最大放电倍率时,电池内部会产生过多的热量,从而引起电池过热、容量衰减甚至安全事故。

为了提高磷酸铁锂电池的最大放电倍率,可以采取以下几种方法。

首先,可以增加正负极材料的导电性能,如采用导电添加剂或改变材料结构等。

其次,可以优化电解液的配方,选择具有较高离子传输速率的溶剂和盐类。

此外,改进隔膜的材料和结构,以降低电阻和提高隔离性能也是有效的方法。

最后,合理设计电池的结构,减少内部电阻。

LiFePO4正极材料倍率性能改善的研究进展

LiFePO4正极材料倍率性能改善的研究进展

LiFePO4正极材料倍率性能改善的研究进展王旭峰;冯志军;张华森;丛欣泉;曾佑鹏【摘要】Olivine-type lithium iron phosphate (LFP) was used as cathode material of lithium ion battery due to its good electrochemical performance,such as stable charging and discharging platform and steady structure during cycling of Li ions.What's more,it had high safety,non-toxic and polluting-free,as well as long cycle life and rich rawmaterial.However,there was a instinct drawback of olive structure that baffles the marketization of LEP in the field of electrical vehicle,and that was the poor rate performance.The main approaches to improve rate performance of LEP include ion doping,surfacecoating,nanocrystallization,ect.On the base of improved approaches mentioned above,the methods in enhancing rate performance of LFP were reviewed in recent years.%橄榄石型磷酸铁锂(LFP)作为锂离子电池正极材料,具有良好的电化学性能、平稳的充放电平台、稳定的充放电结构,而且无毒、无污染、安全性能好、循环寿命长、原材料来源广泛.然而由于其本身结构的缺陷,导致其倍率性能低下,这将直接影响该材料在动力汽车市场的应用.改善其倍率性能的方法主要有离子掺杂、表面包覆、合成纳米材料.以这几类改性方法为主线,综述了近年来LFP倍率性能改善的研究进展.【期刊名称】《电源技术》【年(卷),期】2017(041)008【总页数】4页(P1202-1205)【关键词】锂离子电池;正极材料;磷酸铁锂;倍率性能【作者】王旭峰;冯志军;张华森;丛欣泉;曾佑鹏【作者单位】南昌航空大学材料科学与工程学院,江西南昌330063;南昌航空大学材料科学与工程学院,江西南昌330063;南昌航空大学材料科学与工程学院,江西南昌330063;南昌航空大学材料科学与工程学院,江西南昌330063;南昌航空大学材料科学与工程学院,江西南昌330063【正文语种】中文【中图分类】TM912锂离子电池以其能量密度高、使用寿命长、无记忆效应、可再次充放电、轻巧、工作电压高、无污染等优点,成为便携式产品和动力车载电池发展的主要方向。

综述 掺杂对磷酸铁锂性能的影响

综述 掺杂对磷酸铁锂性能的影响

高价金属离子掺杂改性LiFePO4正极材料研究进展摘要:对不同方法合成的高价金属离子掺杂改性的磷酸铁锂的机理和效果进行了综述。

掺杂的机理和效果目前还存在争议。

这种争议主要体现在存在两种观点-体相掺杂和表面掺杂;多数的研究认为掺杂有利于提高材料的电化学性能,但这些研究中未考虑导致掺杂前样品的比容量低的原因:合成工艺和原料对材料性能具有重要的影响。

还有一些研究认为与掺杂相比,元素的化学计量比对材料的结构与性能有重要影响。

关键词:磷酸铁锂;负极材料;高价金属离子;掺杂;化学计量比自1997年Goodenough小组[1]首次报道具有橄榄石型结构的磷酸铁锂(LiFePO4)能可逆地嵌入和脱嵌锂离子以来,LiFePO4以其原料价廉易得、能量密度高、性能稳定、安全性高、对环境友好等众多优点[2-3],被认为是最具开发前途的正极材料。

但因橄榄石结构的LiFePO4的电子导电率和离子传导率较差,在充放电时,Li+在LiFeP04/FePO4两相之间的扩散系数很小,导致在室温下材料的可逆放电容量较小、循环性能较差。

为了克服以上缺点,研究工作主要围绕以下三个方面展开:(1)采用各种合成方法和手段来控制产物颗粒的形貌和减小颗粒尺寸[4,5];(2)在LiFePO4颗粒表面包覆导电物质提高复合材料的导电能力[6-9];(3)在LiFePO4中掺杂高价金属离子[10-12]。

对于前两种方法,其机理和效果已经得到了人们的广泛认同;但掺杂金属离子的作用和机理目前还存在争议。

这种争议主要体现为以Chiang[13]为代表的体相掺杂和以Herle[21]为代表的形成表面导电相两种观点。

Chiang等认为在LiFePO4中掺杂高价金属离子,金属离子进入晶格内部,使得Fe3+/Fe2+共存,提高材料的本体电导率(intrinsic conductivity),持有相同观点的报道很多[13-19];Herle等认为掺杂的高价金属离子并没有掺入晶格内部,而是生成了网状的高导电性的Fe2P和/或Fe75P15C10,提高了材料的体电导率(bulk conductivity),持有这种观点的报道近年来也逐渐增加[20-23]。

Ti含量对掺杂磷酸铁锂正极材料性能影响的研究

Ti含量对掺杂磷酸铁锂正极材料性能影响的研究

Ti含量对掺杂磷酸铁锂正极材料性能影响的研究许昕【摘要】采用湿法高能球磨和高温固相的方法,合成了不同Ti含量掺杂的锂离子电池正极材料磷酸铁锂,并通过粉末X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、等离子电感耦合(ICP)、碳硫测试仪和电性能测试对该材料进行表征和测试.结果表明,Ti掺杂并不影响磷酸铁锂材料的晶体结构;随着Ti含量的升高,一次颗粒明显变小;碳含量逐渐升高.电化学性能测试表明,在0.2 C和20C下的最高放电容量能达到163 mAhg-1和118 mAh g-1,验证了Ti离子主要对磷酸铁锂的高倍率性能产生较为严重的影响,其可广泛应用于高功率领域的电池系统中.【期刊名称】《安徽化工》【年(卷),期】2018(044)006【总页数】4页(P67-69,71)【关键词】锂离子电池;磷酸铁锂;磷酸铁;不同Ti含量掺杂【作者】许昕【作者单位】铜陵纳源材料科技有限公司,安徽铜陵244000【正文语种】中文【中图分类】O646近年来,锂离子电池被广泛应用于电动汽车、混合电动车、能源与储能设备等。

自从J.Goodenough[1]发现橄榄石型磷酸盐LiMPO4(M=Fe,Mn,Ni,Co)正极材料以来,磷酸铁锂LiFePO4以其良好的安全性能、成本低廉、循环性能优异等优点受到广泛关注,成为锂离子动力电池和储能电池的首选正极材料。

同时,磷酸铁锂LiFePO4较差的电子电导率(~10-9S cm-1)和离子电导率(~10-14cm2S-1)也限制了其更大规模的应用[2]。

研究人员主要通过以下三种方法改善LiFePO4材料的性能:①对LiFePO4材料进行纳米化处理[3],缩短Li+的迁移路径,提高Li+的脱嵌速率;②在LiFePO4颗粒表面包覆导电剂,如碳材料[4]、金属单质[5]和导电聚合物[6]等,加速电子在颗粒之间的传递,提高LiFePO4材料的性能;③通过对LiFePO4材料进行离子掺杂[7],提高LiFePO4材料的本征电导率,提高Li+扩散速率,改善材料性能。

高倍率磷酸铁锂电芯

高倍率磷酸铁锂电芯

高倍率磷酸铁锂电芯随着电动汽车、电子设备等领域的迅猛发展,对电池的需求也日益增长。

在众多电池种类中,磷酸铁锂电池因其安全性高、循环寿命长等优点而备受青睐。

而在磷酸铁锂电池中,高倍率磷酸铁锂电芯则是一种具有更高功率输出能力的电池。

高倍率磷酸铁锂电芯是指能够在短时间内提供较大电流输出的电池。

与普通磷酸铁锂电芯相比,高倍率磷酸铁锂电芯具有更低的内阻和更快的电荷传输速度,从而能够满足对高功率输出的需求。

这使得高倍率磷酸铁锂电芯在电动汽车、无人机、电动工具等领域中得到广泛应用。

高倍率磷酸铁锂电芯的核心技术是其正极材料的改进。

正极材料是决定电池性能的关键因素之一,而磷酸铁锂电池的正极材料通常是由磷酸铁锂和导电剂组成的复合材料。

为了提高电池的倍率性能,需要优化正极材料的结构和组分,以增加电池的导电性和离子传输速度。

高倍率磷酸铁锂电芯还需要在电池设计和制造过程中注意一些细节。

例如,合理设计电池的内部结构和电池包装材料,以提高电池的散热性能和安全性。

同时,在电池制造过程中,需要严格控制电池的成品率和一致性,确保每个电池都具有稳定的性能和可靠的品质。

高倍率磷酸铁锂电芯的应用领域十分广泛。

在电动汽车领域,高倍率磷酸铁锂电芯能够为电动汽车提供更大的功率输出,提高车辆的加速性能和行驶里程。

在无人机领域,高倍率磷酸铁锂电芯可以提供更强的动力,实现更高的飞行速度和稳定性。

在电动工具领域,高倍率磷酸铁锂电芯可以提供更长的工作时间和更高的工作效率。

尽管高倍率磷酸铁锂电芯在功率输出能力上具有明显优势,但也面临一些挑战。

首先,高倍率磷酸铁锂电芯的制造成本相对较高,需要投入大量的研发和生产资源。

其次,高倍率磷酸铁锂电芯的循环寿命相对较短,需经过进一步的改进和优化。

最后,高倍率磷酸铁锂电芯的安全性问题也需要引起重视,以防止发生电池过热、短路等意外情况。

高倍率磷酸铁锂电芯是一种具有高功率输出能力的电池,在电动汽车、无人机、电动工具等领域具有广泛应用前景。

三元材料倍率提升机理

三元材料倍率提升机理

三元材料倍率提升机理
三元材料是指由镍、锰和钴等过渡金属氧化物组成的正极材料,常用于锂离子电池中。

在锂离子电池中,三元材料的倍率提升机理包括以下几个方面:
结构优化:通过调整三元材料的晶体结构和微观形貌,可以增加电极材料的有效表面积,提高锂离子在正负极之间的传输速度。

例如,采用纳米级颗粒或多孔结构的三元材料,可以增加锂离子的扩散路径和接触面积,从而提高电池的倍率性能。

离子和电子传输优化:通过改变三元材料的导电性能和离子传输特性,可以加快锂离子在电极材料中的扩散速度和电荷传输速率。

例如,掺杂导电剂或合金化改性,可以提高电极材料的电导率,减小电阻,从而降低电池内部的电压损失,提高充放电速率。

表面涂覆和功能添加:通过在三元材料的表面涂覆一层保护膜或添加功能性添加剂,可以提高材料的电化学稳定性和耐循环性能。

这些涂覆层或添加剂可以减少电极材料与电解液之间的副反应,抑制单体颗粒的固相界面反应,延缓材料的结构破坏和容量衰减,从而提高电池的倍率性能。

电解液优化:通过调整电解液的成分和配方,可以改善锂离子在电极材料和电解液之间的相互作用。

例如,采用具有高锂离子传导性能和稳定化界面的电解液,可以提高锂离子的扩散速度和电荷传输速率,从而改善电池的倍率性能。


1。

用于锂离子电池正极的高充放电倍率的磷酸铁锂材料及其制备方法[

用于锂离子电池正极的高充放电倍率的磷酸铁锂材料及其制备方法[

[19]中华人民共和国国家知识产权局[12]发明专利申请公布说明书[11]公开号CN 1971981A [43]公开日2007年5月30日[21]申请号200610130165.6[22]申请日2006.12.14[21]申请号200610130165.6[71]申请人南开大学地址300074天津市南开区卫津路94号[72]发明人焦丽芳 袁华堂 王一菁 赵明 孙均利章明 王伟 [74]专利代理机构天津佳盟知识产权代理有限公司代理人廖晓荣[51]Int.CI.H01M 4/58 (2006.01)H01M 4/48 (2006.01)H01M 4/62 (2006.01)H01M 4/04 (2006.01)C01B 25/45 (2006.01)权利要求书 2 页 说明书 3 页 附图 2 页[54]发明名称用于锂离子电池正极的高充放电倍率的磷酸铁锂材料及其制备方法[57]摘要本发明涉及一种用于锂离子电池正极的高充放电倍率的磷酸铁锂材料及其制备方法。

所述磷酸铁锂材料是将一定化学计量比的锂源化合物、铁源化合物、磷酸根源化合物及导电材料于30~90℃下经由溶胶-凝胶法制得前驱体。

然后将所得前驱体在惰性或弱还原性气氛下,以1~30℃·min -1的速率升温,于100~450℃下预分解0.5~5h。

在相同气氛下,以1~30℃·min -1的速率升温,于450~800℃煅烧2~24h,然后以1~30℃·min -1的速率或随炉自然冷却至室温,得目标产物。

本发明制备磷酸铁锂材料的工艺简单,清洁无污染,适合工业化规模生产;得到的磷酸铁锂材料比容量高,循环稳定性好,其高倍率充放电性能尤其突出。

200610130165.6权 利 要 求 书第1/2页 1.一种用于锂离子电池正极的高充放电倍率的磷酸铁锂材料,其特征在于所述磷酸铁锂材料包括:按原子比Li∶Fe∶P=0.9-1.2∶1∶1的锂源化合物、铁源化合物和磷酸根源化合物,以及质量百分含量为目标产物磷酸铁锂5%-50%的聚乙二醇或聚氧化乙烯导电剂。

一种提高三元正极材料稳定性及倍率性能的方法[发明专利]

一种提高三元正极材料稳定性及倍率性能的方法[发明专利]

专利名称:一种提高三元正极材料稳定性及倍率性能的方法专利类型:发明专利
发明人:汤昊,谢天,谭龙,孙润光
申请号:CN201910336371.X
申请日:20190424
公开号:CN110112385A
公开日:
20190809
专利内容由知识产权出版社提供
摘要:本发明属于锂离子电池技术领域,具体为一种提高三元正极材料稳定性及倍率性能的方法。

本发明的制备方法是:将化学式为LiNiCoMnO(0<x+y<1)的三元正极材料与一定比例化学式为LiPF、LiAsF、LiBF的添加助剂中的一种均匀混合,然后加入溶剂调成流变体混合物,于50℃~80℃下干燥3h~6h后得到前驱体,将前驱体在300℃~800℃、一定气氛下煅烧1h~20h后得到化学式为Li(NiCoMn)MOF(0<x+y<1,0<γ≤0.1,0<δ≤0.6,M=P、As或B)的三元正极材料。

本发明所公开的层状锂过渡金属氧化物正极材料具有高比容量,良好的安全性能,优异的循环及倍率性能,适用于锂离子动力电池。

申请人:南昌大学
地址:330000 江西省南昌市红谷滩新区学府大道999号
国籍:CN
代理机构:北京众合诚成知识产权代理有限公司
代理人:袁红梅
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怎么提高磷酸铁锂电池的倍率性能

怎么提高磷酸铁锂电池的倍率性能

1. 磷酸铁锂是最近炙手的热门,有做好倍率的没?不说A123,只说国内的。

怎么样才能提高其倍率性能呢?电池制造厂家,不考虑材料的改善,材料本身需要较高的粘结剂,再加入较多导电剂的话,势必影响大大的容量,除了增加导电剂含量外,还有哪些能改善其倍率性能呢?2.你1C放电下来的曲线是斜下来的,倍率肯定不行的了,,,理想的话最后的尾巴应该是倾向于一个垂直90度下来的3. 我认为是碳包覆不好所造成的,大倍率放电使得LFP核体温升急剧,包覆的碳温升跟不上,造成碳包覆不牢固,电阻加大。

碳包覆的方法解决LFP导电率的方法很难将倍率做的很高。

4. 还不错的曲线嘛!高倍率循环不好在于正极材料和电解液方面来改善,其它方面一般不会出现大的异常5. 我们年前,拿了点威泰的材料,测试了下,容量不行,但是曲线特别平!!!人家倍率肯定好了,哎。

6. 26650, 2800容量,属于高容量高倍率电池7. 我觉得与正极材料关系比较大,不同厂家倍率性能不相同。

我目前测试了两家,一家的也是10C循环性能不好。

8. 材料很重要,不同厂家的性能差别很大。

说到加工工艺的话,涂布还是有点技术含量的,国内不可能做到国外二次涂布和增加添加剂的技术的9. 我去年做过一批美国能源部得项目,磷酸铁力,1000次循环80%,这个工艺非常重要,粘结性不只于其PVDF有关。

我们的电池比日本和在美国一起做的都要好。

10. 控制压实密度,加入AC11. 粒度再降也不是办法,因为1um的颗粒和10um的颗粒在倍率性能上其实是差不多的,当然10um的和20um的可能就有区别了如果做到粒度再小,比表面积可能会增大,匀浆就会出现问题,很可能会出现团聚不能打散,浆料相应会起球和颗粒最有效的方法应该是降低电极厚度。

同时,在配比上优化配方,控制好导电剂,然后选择空隙较大的隔膜和电导系数较高的电解液。

12. 极片做薄点,隔膜空隙大点,电解液粘度低点,极耳大点,可以多试试13. 倍率性能提高,要开发新的匀浆配方。

提高正极材料磷酸铁锂倍率性能的研究进展

提高正极材料磷酸铁锂倍率性能的研究进展

提高正极材料磷酸铁锂倍率性能的研究进展王琦;邓思旭;刘晶冰;汪浩【期刊名称】《化工进展》【年(卷),期】2011(030)012【摘要】Olive structure lithium iron phosphate LiFePO4 is considered as a promising cathode material for lithium ion power battery due to its high theoretical capacity,high safety,long cycle life,environmental benign and abundant raw material source.However,the instinct drawbacks of olive structure induces a poor rate performance.In this paper,methods for enhancing its rate performance are reviewed,including carbon coating,cation doping,synthesis nanoscale materials and preparing porous materials,etc.Among all the methods,LiFePO4 microspherematerial,assembled by nanoparticles basic structure,displayed high rate performance and high volume energy density,has vast prospection.%橄榄石结构的磷酸铁锂(LiFePO4)被认为是潜力巨大的锂离子动力电池的正极材料,具有理论比容量高、安全性好、循环寿命长、环境友好和原料来源广泛等优点。

一种高倍率磷酸铁锂正极材料前驱体磷酸铁的制备

一种高倍率磷酸铁锂正极材料前驱体磷酸铁的制备

一种高倍率磷酸铁锂正极材料前驱体磷酸铁的制备
郭米艳;张伟;李锦;徐善皖;韩洁
【期刊名称】《电源技术》
【年(卷),期】2024(48)4
【摘要】磷酸铁的颗粒、形貌对磷酸铁锂的性能起至关重要的作用。

现有氨法工艺制备的磷酸铁具有颗粒尺寸大、颗粒分布不均匀的缺点,影响了磷酸铁锂锂离子扩散速度。

在现有氨法工艺上进行优化:在浆料中同时加入酸碱调节剂,陈化过程升温保温后得到晶体结构NH_(4)Fe_(2)(OH)(PO_(4))2·2 H_(2)O的碱式磷酸铁铵,干燥煅烧获得高性能无水磷酸铁。

所制备的无水磷酸铁具有一次颗粒40~50 nm、颗粒分布均匀规则、比表面积12~13 m^(2)/g、物料疏松、杂质含量低等特点,采用此种磷酸铁制备的磷酸铁锂倍率性能高,10 C放电比容量大于145 mAh/g。

【总页数】7页(P641-647)
【作者】郭米艳;张伟;李锦;徐善皖;韩洁
【作者单位】湖北虹润高科新材料有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TM912.9
【相关文献】
1.电化学合成磷酸铁锂正极材料的前驱体
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4.“立德树人”背景下大学英语阅读课教学
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Delivered by Publishing Technology to: University of New South Wales IP: 149.171.232.34 On: Wed, 27 Feb 2013 03:01:32Copyright American Scientific Publishers RESEARCH ARTICLECopyright©2013American Scientific Publishers All rights reservedPrinted in the United States of AmericaJournal of Nanoscience and Nanotechnology V ol.13,1535–1538,2013Research on High Rate CapabilitiesB-Substituted LiFePO4Fu Wang,Yun Zhang∗,and Chao ChenCollege of Materials Science and Engineering,Sichuan University,Chengdu610064,P.R.China LiFePO4is currently recognized as one of the most promising electrode materials for large-scale application of lithium ion batteries.However,the limitation of rate capability is believed to be intrinsic to this family of compounds due to the existence of larger tetrahedral(PO4 3−unit and quasi-hexagonal close-packed oxygen array.This paper report here a systematic investigation of the enhancement of rate performance by partly substitution of light small triangle oxyanion,(BO3 3−, for the larger tetrahedral(PO4 3−units in LiFePO4.Cathode electrode materials LiFeB X P 1−X O4− , in which X=0 3 6and9,mol%,were synthesized by solid-state method.The as-synthesized products were characterized by X-Ray Diffraction(XRD),Scanning Electron Microscope(SEM)and Electrochemical Measurements.The results showed that6mol%of boron substitution had no effect on the structure of LiFePO4material,but significantly improved its rate performance.The initial discharge capacity of the LiFeB0 06P0 94O4− sample was145.62mAh/g at0.1C,and the capacity retention ratios of81%at2C and76%at5C were obtained,demonstrating that a proper amount of boron substitution(lower than6mol%)could significantly improve the rate performance of LiFePO4 cathode material.Keywords:LiFePO4,High Rate Capability,Li-Ion Battery,Nano-Particles,Boron.1.INTRODUCTIONLiFePO4has recently received a great deal of attentionowing to their advantages of competitive high theoreti-cal capacity,good cycle stability,excellent thermal stabil-ity and low toxicity,1–3aimed at utilizing it as a cathodematerial for large-scale application of lithium ion batter-ies,such as electric vehicle and hybrid electric vehicle.Moreover,its voltage,about3.5V versus lithium,is com-patible with the window of a solid-polymer Li-ion elec-trolyte.However,this kind of compound is a wide-gapsemiconductor(3.7eV)and has an inherently extremelylow electronic conductivity(∼10−9S cm−1 at room tem-perature because of the existence of larger tetrahedral(PO4 3−units and quasi-hexagonal close-packed oxygen array.1Various material processing approaches have beenadopted to overcome this drawback,including methods ofcarbon coating,4reducing particle size to nano level,5 6and doping with super valence cations.7The aforemen-tioned methods for improving electronic conductivity andrate capability are not the most optimistic choice and havetheir intrinsic limitations:the shortcomings of carbon coat-ing including the lower content of active materials in thecathode material and no actual improvement in conductiv-ity for the core of LiFePO4particles.The preparation of ∗Author to whom correspondence should be addressed.nano-sized particles with a uniform size distribution areextremely difficult for industrial scale production.And thequantity of Fe3+/Fe2+redox couples is reduced by supervalence cations substitution.LiFeBO3,as a new potential cathode material with atheoretical capacity of220mAh/g which is much largerthan that of LiFePO4,has been reported to have the actualspecific capacity of over190mAh/g at1/20C.8In addi-tion,from the thermodynamic study performed in the caseof LiFeBO3,the Fe3+/Fe2+reduction couple lies between3.1V and2.9V(vs.Li/Li+ ,demonstrating an impor-tant inductive effect of BO3group,and the electrical con-ductivity of LiFeBO3is reported to be1 5×10−4S/cm,9which is also much higher than that of LiFePO4.10Thus,it is believed that partly replacing the tetrahedral anionunits,(PO4 3−,to plane triangle oxyanion,(BO3 3−,could be significantly increasing the electronic conductivity of the LiFePO4particles because of the smaller and lighter (BO3 3−and the controlled off-stoichiometry of oxygen element formed.In this regard,we proposed a new method,partly sub-stitution of boron element for phosphorus element inLiFePO4,for improving the rate capability of the cathodematerial.We report here a systematic investigation of theenhancement of capacity at high rates of charge and dis-charge by partly substitution of light small plane triangleJ.Nanosci.Nanotechnol.2013,Vol.13,No.21533-4880/2013/13/1535/004doi:10.1166/jnn.2013.59811535Delivered by Publishing Technology to: University of New South Wales IP: 149.171.232.34 On: Wed, 27 Feb 2013 03:01:32Copyright American Scientific Publishers R E S E A R C H A R T I C L Eoxyanion,(BO 3 3−,for the larger tetrahedral (PO 4 3−unit in LiFePO 4.The effects of boron content on the struc-ture and electrochemical performances of LiFePO 4were discussed and characterized by XRD,SEM and Electro-chemical Measurements.2.EXPERIMENTAL DETAILSLiFeB X P 1−X O 4− material was prepared by a solid-state reaction consisting of a mixture of Li 2CO 3,Fe(C 2O 4 ·2H 2O,NH 4H 2PO 4in the molar ratio of Li:Fe:B:P =1.01:1:X :1−X ,in which the X =0 3 6 9,mol%.All chemicals are of analytical grade from Changzheng (Chengdu,China).The synthesized samples were marked by B0,B3,B6and B9,respectively.The stoichiomet-ric precursors were mixed by ball milling in anhydrous ethanol for 4h.After some carbon source citric acid wasadded into the ball-milled precursors,it was ball-milled for another 4h.Then the resulting gel was dried at 40Cunder vacuum,thoroughly reground again.The dry mix-tures were put into a tube furnace full with purified N 2gas,and subjected initially to a lower calcination at 350C for 8h and subsequently to 700C for 14h.The X-ray diffraction (XRD)patterns were analyzed on a Bruker DX1000diffractometer,using Cu K radiation,operating at 40kV and 25mA in the angular range 10≤2theta ≤70 with an acquisition step of 0.02with 1s/step of continue time.A scanning electron microscope (Hitachi S-4800)was used to examine the particle size,microstruc-ture and morphology of the prepared products.The positive electrode slurry,with a ratio of LiFePO 4:acetylene black:poly(vinylidene difluoride)=80:15:5(wt%),was made by mixing the samples powder with acetylene black and PVDF in a solvent of N -methyl pyrrolidone (NMP).The slurry was coated on an alu-minum foil and dried at 120 C for 12h in a vacuum oven to obtain a cathode electrode.The formed cath-ode foil was assembled into a CR2032battery in an argon-filled glove box,with Li foil as anode,1M LiPF 6in ethylene carbonate (EC):dimethyl carbonate (DMC)(1:1(vol%))as electrolyte and a Celgard-2400separa-tor.The electrochemical performance of the cell samples was tested by a high precision battery performance test-ing system (Neware,Shenzhen,China).The galvanostatic charge/discharge cycling performance of the cell samples was tested at different C rates in the range of 2.5–4.3V at room temperature.3.RESULTS AND DISCUSSIONFigure 1shows the XRD pattern of the samples.All of thepeaks are indexed on the basis of an orthorhombic olivine-type structure in the Pnma space group (no.83-2092inJCPDS database).No second phase was found except forthe sample B9,of which the peak (220)wasabnormally Fig.1.XRD patterns of the samples.increased.The analysis of the abnormal peak showed that vonsenite (Fe 2Fe(BO 3 O 2 impurity could be existed in the sample,demonstrating that the substitution of boronto about 6mol%phosphorus allows for the synthesis ofsingle-phase LiFePO 4without unwanted impurity phases.The lattice parameters,calculated from the refined XRD patterns,of the pure LiFePO 4sample were a =10.2894Å,b =5.9933Å,c =4.6720Åand volume =288.11Å.These values,which were very close to but slightly lowerthan the standard data (a =10.347Å,b =6.019Å,c =4.704Å),probably due to the sample’s single-crystal-likecharacteristics.11Figure 2shows the continuous changein lattice dimensions as a function of the substituted boron content in LiFeB X P 1−X O 4− .The lattice parame-ter of a and b decreased with the increasing substituted boron element content probably because more tetrahedral anion units,(PO 4 3−,in LiFePO 4were replaced by smaller and plane triangle oxyanion,(BO 3 3−.However,the lat-tice dimension of c increased with the increase of substi-tuted boron content,this could be explained by that the plane direction of the substituted plane triangle oxyanion,(BO 3 3−is parallel to the plane formed by a axis and b axis.Figure 3(a)shows the voltage profile of the four sam-ples in the first cycle at different C rates in voltage range of 2.5–4.3V .The observed reversible initial dis-charge capacities of 153.99mAh/g,147.78mAh/g and 145.62mAh/g at 0.1C for sample B0,B3and B6were obtained,respectively.The results revealed that the spe-cific capacities of the synthesized samples were slightlydecreased when boron element was used to partly replace the phosphorus element in the LiFePO 4.The possible rea-son of this phenomenon is that some boron element are in the lattice position of lithium,but we really believe that it would be overcame or improved by changing the solid-state method to other synthesizing method such as sol–gel method,hydrothermal method or ion exchange method.When the amount of substituted boron reached 1536J.Nanosci.Nanotechnol.13,1535–1538,2013Delivered by Publishing Technology to: University of New South Wales IP: 149.171.232.34 On: Wed, 27 Feb 2013 03:01:32Copyright American Scientific Publishers RESEARCH ARTICLEttice dimensions as a function of boron content in LiFeB X P 1−X O4−.9mol%,only an initial specific capacity of139.21mAh/g at0.1C was obtained because the second phase vonsenite (Fe2Fe(BO3 O2 impurity might be appeared in the sample from the results of XRD analysis(Fig.1).The cycling performances of all samples at the constant current density of0.1C,0.2C,0.5C,1C,2C and5C are shown in Figure3(b).We know that3mol%and6mol% of boron substitution had negligible affect on the discharge performance of the products,but significantly improved the cycling performance from the Figure3(b).At0.2C, the sample B0,B3and B6had a discharge specific capac-ity of147.47mAh/g,143.37mAh/g and142.30mAh/g,(a)(b)Fig.3.Electrochemical performances of the samples.(a)Initial charge/discharge curves of the samples at0.1C.(b)Cycling perfor-mances of the samples.respectively,and the95.77%,97.02%and97.73%of the initial discharge capacity at0.1C were retained,respec-tively.At0.5C,the discharge capacities of the sample B3 and B6can equal to that of the sample B0,with a specific capacity of about138mAh/g.The initial discharge capac-ity of the sample B3and B6at1C was136.27mAh/g and125.39mAh/g respectively,which exceeded that of the sample B0at the same discharge rate.At2C and5C, the discharge capacity of the sample B0was decreased to 108.65mAh/g and90.90mAh/g,only a capacity retention ratio of70.56%and59.03%were kept.However,the sam-ple B3and B6can retain the initial discharge capacity of 119.62mAh/g and118.79mAh/g at2C,109.98mAh/g and111.11mAh/g at5C,respectively.The capacity reten-tion ratios of81.23%at2C,74.42%at5C for sample B3 and the retention ratios of81.13%at2C,76.30%at5C for sample B6,respectively,were retained.All abovemen-tioned analysis demonstrates that appropriate amount of boron substitution for the phosphorus(less than6mol%) in LiFePO4can significantly ameliorate the rate perfor-mance of LiFePO4cathode material.The beneficial effect of proper amounts of boron substitution on rate performance of LiFePO4could be explained as follows:Firstly,a proper amount of boron substitution have no effect on the basic orthorhombic olivine-type structure of the LiFePO4material and the extraction/insertion of Li+are not impeded;Secondly, lighter small plane triangle oxyanion,(BO3 3−,with a molecular weight of58.8,replace the larger tetrahedral (PO4 3−unit with a molecular weight of95.0may facili-tate Li+transportation for more of larger Li+channels were achieved;Thirdly,the controlled off-stoichiometry of oxygen formed through the substitution of boron for phosphorus,which break the quasi-hexagonal close-packed oxygen array,significantly improve the electronic conductivity of the material.However,the lower initial charge/discharge capacity and rapid capacity fading of the sample B9at high rate demonstrates that the Fe2Fe(BO3 O2impurity not only have bad effect on the discharge capacity of LiFePO4material,but also signifi-cantly affect the material’s rate performance.Figures4(a)and(b)represent the sample B0(LiFePO4 and the sample B6(LiFeB0 06P0 94O4− composite pow-ders consisting of nanometric particles with a partially irregular morphology or quasi-spherical shapes.A very fine powder with an average size of about120–150nm for sample LiFePO4were obtained(Fig.4(a)).The particles of the LiFeB0 06P0 94O4− sample with a homogeneous parti-cle sizes between80–110nm except for a very few abnor-mal particles that are larger than150nm were smaller than that of the sample pure LiFePO4(Fig.4(b)).Com-paring with the pure LiFePO4sample which had two or more particles partly connected each other through melted substance,the particles of LiFeB0 06P0 94O4− sample were well distributed and almost with no agglomeration,indicat-ing that the adding of boron contained compound,H3BO3,J.Nanosci.Nanotechnol.13,1535–1538,20131537Delivered by Publishing Technology to: University of New South Wales IP: 149.171.232.34 On: Wed, 27 Feb 2013 03:01:32Copyright American Scientific Publishers R E S E A R C H A R T I C L EFig.4.SEM micrographs of the sample (a)B0and (b)B6.into raw material could further stop the LiFePO 4parti-cles growing to bigger size and facilitate particle distri-bution during synthesizing process.From this perspective,the excellent rate performance of the LiFeB 0 06P 0 94O 4−sample could also be explained that the average particlesize is smaller than that of the sample LiFePO 4and the particle dispersion is better.4.CONCLUSIONS The B -substituted LiFePO 4were successfully synthe-sized by solid-state method using Li 2CO 3,FeC 2O 4·2H 2O,H 3BO 3and NH 4H 2PO 4as raw material.Up to 6mol%of boron substitution had no effect on the structure of LiFePO 4material,but significantly improved the rate per-formance due to the improved electronic conductivity caused by off-stoichiometry of oxygen and the facilitated extraction/insertion of Li +channels produced by substi-tuting of lighter small plane triangle oxyanion,(BO 3 3−,for the larger tetrahedral (PO 4 3−unit.The initial dis-charge capacity of the LiFeB 0 06P 0 94O 4− sample was 145.62mAh/g at 0.1C,and the capacity retention ratios of about 81%at 2C and 76%at 5C were obtained,demon-strating that proper amount of boron substitution could improve the rate performance of LiFePO 4material.Acknowledgments:This work was financially sup-ported by The Sichuan Province Key Technology Support Program (2011GZ0131)and Innovation Fund for Technol-ogy Based Firm from Ministry of Science and Technology (11C26215103354).References and Notes1. A.K.Padhi,K.S.Nanjundaswamy,and J.B.Goodenough,J.Elec-trochem.Soc.144,1188(1997).2.J.B.Goodenough and Y .Kim,Chem.Mater.22,587(2010).3. A.Manthiram,J.Phys.Chem.Lett.2,176(2011).4.M.M.Doeff,Y .Hu,F.McLarnon,and R.Kostecki,Electrochem.Solid.State.Lett.6,A207(2003).5.S.Ferrari,vall,D.Capsoni,E.Quartarone,A.Magistris,P.Mustarelli,and P.Canton,J.Phys.Chem. C.114,12598(2010).6. B.Kang and G.Ceder,Nature 458,190(2009).7.S.Chung,J.T.Bloking,and Y .Chiang,Nat.Mater.1,123(2002).8. A.Yamada,N.Iwane,Y .Harada,S.Nishimura,Y .Koyama,and I.Tanaka,Adv.Mater.22,3583(2010).9.Y .Z.Dong,Y .M.Zhao,Z.D.Shi,X.N.An,P.Fu,and L.Chen,Electrochim.Acta 53,2339(2008).10.Y .N.Xu,S.Y .Chung,J.T.Bloking,Y .Chiang,and W.Y .Ching,Electrochem.Solid.State Lett.7,A131(2004).11. D.H.Kim and J.Kim,Electrochem.Solid.State.Lett.9,A439(2006).Received:12September 2011.Accepted:30November 2011.1538J.Nanosci.Nanotechnol.13,1535–1538,2013。

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