橄榄石LiFePO_4复合正极材料的合成及其电化学性能研究

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。

LiFePO4正极材料的包覆层与集流体双改性研究刘小月;李林峰;杨觉明;葛桂贤【摘要】泡沫镍是一种具有独特三维结构的载体,为实现其在锂离子电池中作为集流体的应用,研究合成了一种LiFePO 4/RGO-镍基电极片.采用X射线衍射对复合材料进行表征发现特征峰与LiFePO 4基本吻合.通过扫描电子显微镜观察发现,石墨烯均匀包覆在LiFePO 4表面,且复合材料与泡沫镍融合较好.采用充放电测试仪对电池进行电化学性能测试,结果表明,LiFePO 4/RGO-镍基电极片可使电池比容量更高,充放电平台更稳定,也可在一定程度上提高电池的循环性能.【期刊名称】《绵阳师范学院学报》【年(卷),期】2018(037)011【总页数】6页(P24-29)【关键词】锂离子电池;泡沫镍集流体;石墨烯【作者】刘小月;李林峰;杨觉明;葛桂贤【作者单位】石河子大学理学院物理系生态物理重点实验室,新疆石河子 832000;石河子大学理学院物理系生态物理重点实验室,新疆石河子 832000;石河子大学理学院物理系生态物理重点实验室,新疆石河子 832000;石河子大学理学院物理系生态物理重点实验室,新疆石河子 832000【正文语种】中文【中图分类】TK020 引言近年来，化石燃料引起的环境污染问题导致我国许多城市雾霾天数急剧增加，对人体造成了严重伤害.虽然我国政府对节能减排问题高度重视，做了大量工作，但依旧难以从根源上解决问题.因此优化能源结构，大力发展新能源势在必行.秉承可持续发展的理论，既满足当代人的需要，又不遗害子孙，我们急需寻找能够代替化石燃料的新型能源材料.锂离子电池自1958年被Harris[1]等人发现以来，以其安全性和高循环性被誉为最有前途的储能装置之一.Padhi[2]等人于1997年首次发现了具有橄榄石结构的磷酸铁锂(LiFePO4)正极材料，因其具有较高理论比容量值(170 mAh/g)、高电压平台、良好的热稳定性、循环寿命长、价格便宜、安全无毒对环境友好等优点，而受到国内外研究学者的青睐.虽然本征的LiFePO4存在一些难以克服的缺点，诸如电子扩散速率低(约为10-14cm2·s-1)，电导率低(约为10-9～10-10s·cm-1)和充放电比容量衰减速度较快等.但是随着研究的不断深入，人们发现可以通过对其制备工艺进行改良，通过掺杂导电粒子、控制粒径大小、改良集流体等方法来提高LiFePO4的充放电性能[3-7].为了提高LiFePO4电导率低的问题，许多学者采用碳包覆的手段对LiFePO4进行改性.在诸多碳材料的衍生物中，石墨烯是迄今为止被发现的最薄的二维材料，其具有独特的sp2杂化方式和电子共轭态，该材料具有电子迁移率高，比表面积大，硬度高等优点而颇受国内外研究人员的青睐.近期有不少关于石墨烯包覆LiFePO4的报道，Yuan[8]等人通过溶胶凝胶法合成了LiFePO4/C的复合材料，解决了LiFePO4较低的电子扩散速率的问题.李绮茹[9]等人通过固相法合成了双包覆的LiFePO4/graphene/C复合材料，并采用氧化石墨烯和葡萄糖组成双碳源体系，制备出了具有较高性能的复合材料.陈鹏[10]等人研究了一种新型涂碳铝箔集流体应用于石墨烯/磷酸铁锂电池中，涂碳可使活性物质与铝箔集流体间的接触面积增大，能有效抑制材料的极化，提高锂离子在锂电池中的扩散速率从而达到增大其电导率的目的[11].如果活性物质和铝箔之间的粘结力较差，将会导致电池内部出现极大的内阻和极化现象，使电池的循环效率降低.传统的铝箔集流体和正极材料组成了一个二维结构，电化学反应的区域被限制在了这个二维结构中，反应的离子需要很长时间才能到达反应靶位点[12].为了解决这一问题，Tang等人[13]在泡沫镍集流体上通过化学沉积的方法沉积了石墨烯，从而得到了导电性良好的石墨烯-镍复合三维集流体材料.并以此为集流体，制备了电化学性能优异的三维LiFePO4电极.网状结构的泡沫镍集流体具有独特的三维结构和高的比表面积，被广泛应用于锂离子电池集流体中[14]，但是有关其在磷酸铁锂/还原氧化石墨烯(下文均简称为LiFePO4/RGO)电池中的应用报道较少.若能将RGO的优良性能与泡沫镍集流体进行结合，不但能够实现石墨烯对LiFePO4材料的改性，还可将改性后的复合材料应用于泡沫镍集流体上，使制成的电池具有良好的循环性能.本文作者将泡沫镍作为LiFePO4/RGO电池集流体，以达到降低电池极化和缩短离子反应时间的目的，力求进一步提高锂离子电池的充放电比容量和循环性能.1 实验1.1 实验试剂本文采用固相法[15-17]制备LiFePO4/RGO复合材料，用到的实验试剂(见表1)主要有二水醋酸锂(CH3COOLi·2H2O)、草酸亚铁(FeC2O4·2H2O)、磷酸二氢铵(NH4H2PO4)、七水合硫酸亚铁(FeSO4·7H2O)、氧化石墨烯(GO)、乙炔黑、聚偏氟乙烯(PVDF)、N-甲基吡咯烷酮等.表1 实验原料和试剂Tab. 1 Experimental material and reagent原料与试剂规格生产厂家磷酸二氢铵AR级上海阿拉丁生化科技股份有限公司草酸AR级天津福晨化学试剂厂草酸亚铁AR级上海阿拉丁生化科技股份有限公司二水醋酸锂AR级国药集团化学试剂有限公司七水合硫酸亚铁AR级上海阿拉丁生化科技股份有限公司氧化石墨烯单层南京先丰纳米材料科技有限公司乙炔黑AR级山西卡本贸易有限公司聚偏氟乙烯电池级美国苏威N-甲基吡咯烷酮AR级成都科龙化学试剂厂电解液常温锂离子电池用杉杉电池材料有限公司1.2 复合材料的制备首先，将市面上买到的单层氧化石墨烯(GO)加入到去离子水中进行超声分散1～2 h后得到GO分散液.接着，将FeSO4·7H2O在研钵中研磨30 min，直至磨成超细粉体后加入到GO分散液中进行混合，将混合后的分散液在磁力搅拌器上搅拌8～12 h.然后，将H2C2O4·2H2O在研钵中研磨30 min后倒入去离子水中进行充分溶解，将其与GO分散液混合后搅拌60 min，然后在烘箱内90 ℃加热8～12 h，让其充分混合后抽滤三次，进行真空干燥后得到草酸亚铁/氧化石墨烯(FeC2O4·2H2O/GO).接着将CH3COOLi·2H2O和上述制得的FeC2O4·2H2O/GO一同加入到研钵中研磨1～2 h.然后，加入NH4H2PO4继续研磨1～2 h得到前驱体.将前驱体在80 ℃下干燥2 h后置于充满氩气气氛保护的马弗炉中700 ℃保温8～12 h，冷却至室温后即得到LiFePO4/RGO复合材料. 1.3 电极片制备及电池的组装将制备好的LiFePO4/RGO复合材料按照活性物质：乙炔黑：聚偏氟乙烯(PVDF)= 8∶1∶1 的比例进行混合，以N-甲基吡咯烷酮为溶剂在磁力搅拌器中常温均匀搅12～24 h.将搅拌后的浆料使用量程为10～100 μl的移液器(DragonLab)均匀涂于孔隙率为60%～98%的泡沫镍上，将涂好后的电极片在红外灯下照射30 s后放入真空干燥箱中120 ℃干燥12 h，冷却至室温后使用压片机进行压片.采用上述方法所制得的电极片作为电池正极，金属Li作为电池负极，隔膜采用日本Cellgard2400，电解液是浓度为1mol/L的LiPF6的常温锂离子电池电解液.在充满氩气气氛的手套箱中进行电池的组装，组装好后将电池于手套箱中静置6～8h后取出.采用以上同样方法制得两个样品分别命名为LiFePO4/RGO①号样品(下文下图中均简称为LFP/RGO①号样品，活性物质质量为3.05 mg)，LiFePO4/RGO②号样品(下文下图中均简称为LFP/RGO②号样品，活性物质质量为2.96 mg).为了进行对比实验，证明还原氧化石墨烯(RGO)和泡沫镍集流体对LiFePO4材料的改性作用.作者将市面上购买的LiFePO4使用上文所述方法涂于泡沫镍集流体上并在手套箱中制成扣式电池，将制成的电池命名为LFP(下文下图中均简称为LFP 样品，活性物质质量为3.21mg).使用上文所述相同配制浆料的方法将LiFePO4/RGO正极混合浆料采用涂布方法涂于铝箔集流体上并在手套箱中制成扣式电池，将制成的电池命名为LiFePO4/RGO③号样品(下文下图中均简称为LFP/RGO③号样品，活性物质质量2.89 mg).2 结果与讨论2.1 X射线衍射为了对合成样品进行物相分析，采用日本理学公司的Rigaku smartlab X射线衍射仪进行分析，以Cu-Kα靶为辐射源(40 Kv，40 mA)，扫描范围为10°～70°，采用5-4 800场发射扫描，步长为2°/min.图1为合成复合材料LiFePO4/rGO与FeC2O4·2H2O/GO样品的XRD图谱，可以看出合成的复合材料与LiFePO4的特征峰吻合，基本无其它杂质峰的出现，且并未见到石墨烯特征峰的出现，由此可知起包覆作用的石墨烯并未改变LiFePO4的晶体结构.从图1可看出合成的复合材料特征峰较为尖锐，表明所制成的复合材料具有较好的结晶性.由于其具有良好的结晶性，在后续的测试的中将会看到其良好的电化学性能.图1 样品LiFePO4/RGO和FeC2O4·2H2O/GO的XRD图谱Fig. 1 The XRD patterns of LiFePO4/RGO and FeC2O4·2H2O/GO powders2.2 扫描电子显微镜为了更好的观察RGO对LiFePO4的包覆状况，采用德国LEO-1430VP型扫描电子显微镜观察复合材料的形貌.在进行观察前，先在乙醇溶液中将待测样品进行均匀分散，将分散后的溶液用一次性滴管滴在干净的硅片上，干燥后采取喷金处理，最后进行观察.图2展示了复合材料LiFePO4/RGO的SEM图，从SEM图中可以看出，在LiFePO4表面均匀的包覆着褶皱的RGO.从图中也可看出片层结构的氧化石墨烯未出现堆积现象，石墨烯对LiFePO4的包覆较为均匀，能有效地减小其晶粒尺寸和防止纳米颗粒的团聚.为了更好地突出本文采用的涂料方法能使正极浆料均匀的涂于泡沫镍集流体上，使用上述相同方法对制好的LiFePO4/RGO-镍基电极片进行了SEM表征(图3右).为了进行对比，对未进行涂料的泡沫镍集流体进行了SEM表征(图3左).从图3中我们可以清楚的看到本文描述方法所制成的电极片中活性物质附着较为均匀，活性物质能很好的与泡沫镍集流体进行融合，泡沫镍在充放电过程中为导电离子提供了三维导电通道，这种三维结构可使电池的电化学性能更加优异.图2 样品LiFePO4/RGO SEM图Fig. 2 The SEM images of LiFePO4/RGO powders图3 泡沫镍LiFePO4/RGO电极SEM图Fig. 3 The SEM images of nickel foam LiFePO4/RGO electrode slice2.3 电化学性能测试为了更好的测试上述方法合成电极的电化学性能，我们采用深圳新威新能源技术有限公司的BTS-51充放电测试仪对几组LiFePO4/RGO电池进行室温恒流充放电测试.图4为样品在2.3V～4.5V区间内0.1C倍率下的首周充放电容量曲线.从图4中可以看出LFP/RGO①的首周充电比容量高达152.8 mAh/g，而样品LFP 的首周充电比容量仅为123.9 mAh/g，样品LFP/RGO③首周充电比容量为141.2 mAh/g.分析原因可能有两方面：一方面，通过样品LFP/RGO③与样品LFP的对比数据可知：LFP/RGO③首周充电比容量明显高于样品LFP，结合XRD图谱和SEM图像分析可知，制备出的LiFePO4/RGO复合材料具有良好结晶性，结晶性对电池的首周充电比容量有很大影响，而石墨烯的加入可以有效的限制LiFePO4颗粒的生长，控制其粒径大小，改善本征LiFePO4电子扩散速率低和电导率低的问题，故样品LFP/RGO③的首周充电比容量高达141.2 mAh/g.另一方面，在传统电极(铝箔集流体)中，电荷转移路径较长，电流密度分布不均匀.电极放电时，反应产物会沉积于电极反应界面上，缩小电极的有效放电表面积，导致放电性能衰减较快[18].通过样品LFP/RGO①与样品LFP/RGO③的数据对比可知：采用铝箔集流体的样品LFP/RGO③首周充电比容量低于使用泡沫镍集流体的样品LFP/RGO①.泡沫镍作为集流体的样品LFP/RGO①具有较高首周充电比容量，结合SEM图像可分析出本文所采用移液器涂片方法可以使泡沫镍与正极材料更好地进行融合，使石墨烯与泡沫镍集流体都能更大程度的实现其对LiFePO4的改性.三维结构能为导电离子提供三维导电通道，缩短反应离子到达反应靶位点的时间，从而进一步提高充放电比容量.具有三维结构的泡沫镍集流体还可以改善活性物质与电解液的接触面积小的问题，并且可为导电离子提供通道，减少电荷转移的阻力，使材料的利用率在一定程度上实现最大化.图4 样品在2.3V～4.5V区间0.1C倍率下的首周充放电容量曲线Fig. 4 The initial charge-discharge curves of sample between 2.3 V and 4.3 V at 0.1C图5给出了四个样品的倍率循环性能曲线.如图可见样品LFP/RGO②和LFP/RGO③均具有良好的电化学性能，即使经过0.2C→0.5C→1C→2C→5C→0.2C放电后还能基本恢复到0.2C倍率时初始的容量，具有较好的可逆性.从0.2C→5C→0.2C时样品LFP/RGO②的放电比容量依次为129、127、118、116、115、126 mAh/g.从0.2C→5C→0.2C样品LFP/RGO③的放电比容量依次为121、117、102、98、95、118 mAh/g.图6为四个样品在1C倍率时的循环性能曲线，四个样品均表现出良好的循环性能.LFP/RGO③样品在经过50个循环后对首次放电比容量的保有率约为98.1%.样品LFP/RGO②在经历50个循环后对首次放电比容量的保有率几乎为100%.但在此倍率下，LFP/RGO①样品的性能比LFP样品的循环性能稍低，可推测是由于该样品此前已经过30个周期的循环，循环性能可能受到影响.但依然可以从以上数据对比分析得出，泡沫镍集流体可提高LiFePO4/RGO电池的电化学性能，可使复合材料发挥其优异性能，也可在一定程度上提高电池的循环性能.图5 样品在0.2C→5C→0.2C下的倍率循环性能曲线Fig. 5 The rate performance of sample from 0.2C→5C→0.2C图6 样品在1C下的循环性能曲线Fig. 6 The cycling performance of sample at 1C3 结论本文描述了一种LiFePO4/RGO-镍基电极片的制备方法.通过固相法制备LiFePO4/RGO锂离子电池正极材料，同时将锂离子电池常用的铝箔集流体换成泡沫镍集流体，将制备好的复合材料使用移液器均匀滴于泡沫镍集流体上制成电极片，并将其在手套箱中制成扣式电池.使用本文所述方法所制得的LiFePO4/RGO-镍基电极片通过SEM和充放电测试对其进行性能分析可得出，本文所描述制备方法不但能将LiFePO4/RGO正极材料均匀的附着于泡沫镍集流体上，还能将还原氧化石墨烯对LiFePO4材料的改性最大程度地得到发挥.通过电化学测试可以得出，采用泡沫镍作为集流体的LiFePO4/RGO电池在高倍率放电时仍能表现出优异的电化学性能，5C时仍具有115 mAh/g的比容量，比传统铝箔集流体的LiFePO4/RGO电池比容量提高了将近20%，在循环倍率为1C的条件下经过50周循环后容量衰减速度较慢，说明泡沫镍集流体有助于提高LiFePO4/RGO电池的电化学性能.本文将传统二维电池结构拓展为以泡沫镍基作为集流体的新型三维LiFePO4/RGO电池结构，在时间上缩短了离子在充放电过程中扩散至反应位点的时间与距离，进一步提高了正极材料LiFePO4的电化学性能.同时，也使泡沫镍集流体在锂离子电池中的应用成为可能.参考文献：【相关文献】[1] HARRISW S.PhD Thesis,UCRL-8381[D].Berkeley：University of California,1958.[2] PADHI A K,NANJUNDASWAMY K S,GOODENOUGH J B.Phospho-olivines as positive-electrode materials for rechargeable lithium batteries[J].Journal of the Electrochemical Society,1997,144(4):1188-1194.[3] 汪贝贝,雍自俊,田哲,等.石墨烯包覆磷酸铁锂正极材料的合成及性能研究[J].江苏陶瓷,2013,46(6):14-16+19.[4] 李庆余,张志杰,胡丽娜,等.石墨烯对磷酸铁锂基正极材料锂离子电容器电化学性能的影响[J].矿冶工程,2017,37(6):142-145.[5] 杨洪,朱朝宽,刘洋,等.磷酸铁锂/石墨烯复合正极材料的制备与电化学性能研究[J].重庆工商大学学报(自然科学版),2017,34(5):61-66.[6] 王亚萍.喷雾-热化学反应法制备石墨烯复合磷酸铁锂锂离子电池正极材料的研究[D].深圳:深圳大学,2017.[7] 贾亚峰,尚玉明,王莉,等.锂离子电池集流体功能化改性研究进展[J].新材料产业,2016(7):35-40.[8] YUANH.BAI J T.Synthesis and electrochemical properties of LiFePO4/graphene composite as a novel cathode material for rechargeable hybrid aqueousbattery[J].Material Letters,2015,158:248-251.[9] 李绮茹.石墨烯包覆磷酸铁锂正极材料的制备及其电化学性能[D].苏州：苏州大学,2016.[10] 陈鹏,任宁,姬学敏,等.涂炭铝箔在石墨/磷酸铁锂电池中的应用研究[J].新能源进展,2017,5(2):157-162.[11] 马守龙,杨茂萍,刘兴亮,等.铝箔涂碳对LiFePO4/C电池性能的影响[J].电池,2017,47(1):39-42.[12] 奥丽娅(Mazurova 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作者简介:张　静(1979-),女,湖南人,中南大学化学化工学院硕士生,研究方向:功能材料化学;黄可龙(1955-),男,湖南人,中南大学化学化工学院教授,博士生导师,研究方向:功能材料化学;唐联兴(1981-),男,四川人,中南大学化学化工学院硕士生,研究方向:功能材料化学。

LiFePO 4的水热法制备及改性研究张　静,黄可龙,唐联兴(中南大学化学化工学院,湖南长沙　410083)摘要:采用水热法合成了LiFePO 4,并通过掺碳得到了LiFePO 4/C 。

XRD 和SEM 的结果表明:LiFePO 4和LiFePO 4/C 样品具有纯度高、粒径小、形貌规则等优点;以011C 倍率放电,它们的首次放电比容量分别为13219mAh/g 和15013mAh/g ;循环50次后,平均每次衰减分别为01478mAh/g 和01212mAh/g 。

关键词:锂离子电池;　正极材料;　LiFePO 4中图分类号:TM91219 文献标识码:A 文章编号:1001-1579(2005)06-0425-02Study on hydrothermal synthesis and modif ication of LiFePO 4ZHAN G Jing ,HUAN G Ke 2long ,TAN G Lian 2xing(College of Chemist ry and Chemical Engineering ,Cent ral South U niversity ,Changsha ,Hunan 410083,China )Abstract :LiFePO 4was synthesized by hydrothermal method and LiFePO 4/C was prepared by doping carbon 1XRD and SEM re 2sults showed LiFePO 4and LiFePO 4/C samples were small particles of pure phase and regular sheets 1The initial discharge specific capacity of LiFePO 4and LiFePO 4/C were 13219mAh/g and 15013mAh/g at 011C rate and their average fading rates were 01478mAh/g and 01212mAh/g every time after 50cycles 1K ey w ords :Li 2ion battery ;　cathode material ;　LiFePO 4 橄榄石结构的LiFePO 4具有工作电位适中(3145V ,vs 1Li/Li +)、可逆容量高、无毒、价廉等优点,被认为是极具发展潜力的锂离子电池正极材料。

LiFePO4-MWCNTs复合材料用作锂聚合物电池阴极的电化学性能1、引言最近，具有有序橄榄型结构的LiFePO4 因其低成本、安全和环境的高兼容性已经引起了广泛的关注，然而，由于电导率很低(~ 10-9 S/cm)，低的电导率导致初始容量减少和比容很弱，并且由于Li+ 通过LiFePO4/FePO4界面的扩散缓慢，因此得到满容量比较困难。

许多研究者建议用如下一些方法解决这个问题：(i)在粒子表面覆上一层导电薄层；(ii)通过离子置换提高电化学性能；(iii)通过良好界限状态的粒子合成。

Li et al论证了LiFePO4/MWCNTs复合阴极材料表现出在0.1 C的速率下155 mAh/g的原始放电容量并且随着循环，其放电容量逐渐减小。

Whittingham et al指出在纯的LiFePO4中加入MWCNTs 能增强最终产品的导电性。

Sakam oto et al指出V2O5/单层碳纳米管复合材料表现出高达400 mAh/g放电容量的特殊性能并且在循环时可获得这种水平的容量。

以上论文中用到的都是液态电解质。

Zaghib et al报道了天然石墨纤维/聚环氧乙烷基底的凝胶状电解质/LiFePO4 电池的电化学性能。

Appetecchi et al.指出用PEO作为聚合基体，温度在90℃以上Li/LiFePO4聚合单元能够超过100 mAh/g的速率放电。

但是，到目前为止，没有报道LiFePO4-MWCNTs用作聚合电解质特别是在室温下的电化学性能。

在这个研究中，加入MWCNTs是为了提高纯的LiFePO4导电性能，我用25PVDFLi-ClO4EC10PC10作为固态聚合电解质，在常温下用循环伏安法通过交流电阻抗和恒流充放电测试，分析LiFePO4-MWCNTs复合材料的电化学性能。

2、实验在这之前，纯的LiFePO4的制备有过详细的描述。

在170℃LiFePO4热溶液中加入5%比重的MWCNTs，再加上N-m ethyl-2-pyrrolidone (NMP)的混合溶液，用震动型球磨机球磨10 h. 在90℃下干燥12h后，在氮气氛围中，把粉末做成球状接下来进一步在500℃下加热1h,在室温下冷却后，把NMP 和LiFePO4-MWCNTs复合材料的混合物再球磨10h.最后，该混合物在90℃下干燥12h，没有加MWCNTs的纯净LiFePO4在相同球磨条件和加热温度下和合成作为对比。

锂离子电池正极材料LiFePO 4的结构和电化学反应机理王连亮1,2　马培华1　李法强1　诸葛芹1(1中国科学院青海盐湖研究所　西宁　810008;　2中国科学院研究生院　北京　100039)青海省重点科技攻关项目(20062G 2168)资助2007204212收稿,2007208202接受摘　要　十年来的研究并没有对LiFePO 4的电化学反应机理形成准确一致的认识。

复合阴离子(PO 4)3-的应用使铁基化合物成为一种非常理想的锂离子电池正极备选材料。

然而,LiFePO 4的晶体结构却限制了其电导性与锂离子扩散性能,从而使材料的电化学性能下降。

本文主要考虑充放电机理、相态转变、离子掺杂、锂离子扩散、电导、电解液、充放电动力学等因素的影响,从理论与实验角度综述了关于LiFePO 4的电化学反应机理的研究进展。

关键词　LiFePO 4　机理　影响因素　正极材料　锂离子电池The Structure and E lectrochemical Mechanism of LiFePO 4as C athodeof Lithium Ion B atteryWang Lianliang1,2,Ma Peihua 1,Li Faqiang 1,Zhu G eqin 1(1Qinghai Institute of Salt Lakes ,Chinese Academy of Science ,X ining 810008;2G raduate School of Chinese Academy of Science ,Beijing 100039)Abstract The electrochemical mechanism of LiFePO 4as cathode material for lithium ion batteries during charging anddischarging is still under debate after ten years of research.The use of polyanion ,(PO 4)3-,makes it possible for iron 2based compound to be one of the potential promising cathode material for lithium ion batteries.H owever ,the interior structure of LiFePO 4determines the diffusion of electrons and lithium ions ,and therefore deteriorate its electrochemical performance.From theoretical part and the aspect of practices of experiment ,inner reactions during the processes of charging Πdischarging ,phases transition ,ion 2doping ,diffusion of lithium ions ,conductivity ,interactions between cathode material and electrolytes and the electrochemical kinetic of LiFePO 4based lithium ion batteries are described in this paper.K ey w ords LiFePO 4,Mechanism ,Factors ,Cathode material ,Lithium ion battery自从1997年Padhi 等开创性的提出锂离子电池正极材料LiFePO 4以来,LiFePO 4已经成为可充电锂离子电池正极材料的研究热点之一。

关于锂离子电池正极材料磷酸铁锂的研究发表时间：2019-09-11T13:32:06.157Z 来源：《基层建设》2019年第17期作者：李泳[导读] 摘要：橄榄石型磷酸铁锂（LiFePO4）具有原料来源广泛、循环性能好、对环境无污染等特点，尤其是在高温下的安全性能，使其成为一种应用前景非常广阔的锂电池正极材料。

汕头市毅和电源科技有限公司 515000摘要：橄榄石型磷酸铁锂（LiFePO4）具有原料来源广泛、循环性能好、对环境无污染等特点，尤其是在高温下的安全性能，使其成为一种应用前景非常广阔的锂电池正极材料。

本文主要对动力锂离子电池正极材料磷酸铁锂进行了初步进展研究，阐述了磷酸铁锂的制作准备程序与研究成果，并对当下出现的相关问题进行了策略探讨。

关键词：磷酸铁锂；锂电池正极材料前言：目前，我国小容量锂电池——如手机电池、笔记本电脑电池等的生产已基本趋于饱和，但是大容量的动力锂离子电池却依然没有进入市场。

电动车及大型移动电源应用领域仍是铅酸体系电池占据着主导地位。

锂离子电池自问世以来一直以钴酸锂、锰酸锂正极材料为主导，钴酸锂及锰酸锂材料由于自身安全性差，循环寿命短、价格昂贵等缺点，都不能真正适用锂离子动力电池产业需要。

新一代锂电正极材料磷酸铁锂逐步粉墨登场后，真正为大容量锂动力电池的发展和更新展现了广阔空间，开辟了新天地。

锂电池取代铅酸、镍氢等电池体系的局面将成为电池产业发展的必然趋势。

1 锂离子电池正极材料的优劣评估锂离子电池正极材料的优劣，大致可以从以下几个方面进行评估：（1）正极材料应有较高的电极电位，使电池有较高的输出电压；（2）锂离子能够在正极材料中大量的可逆地嵌入和脱嵌，以使电池有高的容量；（3）在锂离子嵌入/脱嵌过程中，正极材料的结构应尽可能不发生变化或小发生变化，以保证电池良好的循环性能；（4）正极的氧化还原电位在锂离子的嵌入/脱嵌过程中变化应尽可能小，使电池的电压不会发生显著变化，以保证电池平稳地充电和放电；（5）正极材料在锂离子的嵌入/脱嵌过程中材料结构不发生塌陷，使电池的电压不会发生显著变化，以保证电池安全性；（6）正极材料应有较高的电导率，能使电池大电流地充电和放电；（7）正极不与电解质等发生化学反应；（8）锂离子在电极材料中应有较大的扩散系数，便于电池快速充电和放电；（9）价格便宜，对环境无污染。

《磷铁钠矿型NaFePO4作为钠离子电池正极材料的研究》篇一一、引言随着全球对可再生能源和清洁能源的日益关注，电池技术作为其核心组成部分，正受到越来越多的研究关注。

其中，钠离子电池因其资源丰富、成本低廉、环境友好等优点，被视为下一代电池技术的有力候选者。

在钠离子电池中，正极材料是决定电池性能的关键因素之一。

近年来，磷铁钠矿型NaFePO4因其高能量密度、低成本、环境友好等特性，被广泛研究并认为是一种有潜力的正极材料。

本文将针对磷铁钠矿型NaFePO4作为钠离子电池正极材料展开研究。

二、磷铁钠矿型NaFePO4的特性和结构磷铁钠矿型NaFePO4是一种具有橄榄石结构的化合物，其晶体结构稳定，有利于电子和离子的传输。

此外，其原料来源广泛，成本低廉，且无毒无害，符合绿色环保的要求。

这些特性使得磷铁钠矿型NaFePO4成为一种有潜力的钠离子电池正极材料。

三、磷铁钠矿型NaFePO4的合成与表征针对磷铁钠矿型NaFePO4的合成与表征，本文采用了不同的合成方法和工艺条件，以期获得性能更优的材料。

首先，我们采用了固相法，通过高温烧结使原料反应生成目标产物。

同时，我们还尝试了溶胶凝胶法，通过控制反应条件，得到粒径更小、分布更均匀的材料。

通过X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）等手段对合成产物进行表征，证实了产物的结构和形貌。

四、电化学性能研究本文对不同方法合成的磷铁钠矿型NaFePO4进行了电化学性能研究。

通过恒流充放电测试、循环伏安法（CV）和电化学阻抗谱（EIS）等手段，评估了材料的比容量、循环性能、倍率性能等关键参数。

结果表明，采用溶胶凝胶法合成的NaFePO4具有更高的比容量和更好的循环性能。

此外，我们还研究了材料在不同温度下的电化学性能，以评估其在实际应用中的潜在性能。

五、磷铁钠矿型NaFePO4的改进策略为了提高磷铁钠矿型NaFePO4的电化学性能，我们提出了以下改进策略：首先，通过掺杂其他元素来改善材料的电子结构，提高其导电性能；其次，通过控制合成过程中的反应条件，优化材料的粒径和形貌，提高其比容量和循环性能；最后，探索新型的电解液体系，以提高材料的实际应用性能。