锂离子电池正极材料LiFePO4的制备工艺初步研究

锂离子电池正极材料LiFePO,4的制备工艺初步研究作者：侯巧芝学位授予单位：郑州大学相似文献(10条)1.会议论文刘浩.李晨.曹千.吴宇平.吴浩青锂离子电池新型正极材料LiFePO,4的改性2004作为锂离子电池新型正极材料的正交晶系橄榄石型LiFePO4兼具其他正极材料的优点,特别是其价格低廉,无毒,热稳定性好,对环境无污染等更使它成为最有潜力的正极材料之一.通过XRD、SEM、TEM对其形貌及结构进行分析,并进行充放电循环测试,研究掺杂对其电化学性能的影响.2.期刊论文陈立泉锂离子电池正极材料的研究进展-电池2002,32(z1)介绍了中国科学院物理研究所固体离子学实验室最近对商品LiCoO2进行表面纳米包覆层处理后电化学性质得到显著改善以及LiMn2O4掺Cr后改善了高温性能的实验结果.同时评述了近年来国际上在锂离子电池正极材料研究中的最新成就,包括Mn基层状正极材料和磷酸盐正极材料.3.学位论文马玉茹锂离子电池正极材料的资源、环境与经济性分析2009作为可移动电源，锂离子电池由于其工作电压高、能量密度大、循环寿命长、无记忆效应等优点备受关注，应用也越来越广泛。正极材料作为锂离子电池的重要组成部分，其生产也越来越规模化。然而当今时代，资源短缺、能源匮乏、环境恶化已经成为全球性问题，严重阻碍了人类社会的可持续发展。在此背景下，材料研究领域的环境意识逐渐加强，人们在关注材料的经济成本和使用性能的同时，也越来越关注材料的环境协调性。本文以钴酸锂、镍酸锂、锰酸锂和磷酸铁锂作为研究对象，从正极材料的资源、环境影响和经济性出发，分析各类正极材料的性能与环境特征，从生态环境与性能、经济性三方面结合的角度分析不同正极材料的优越性，预测发展方向。自然资源方面，本文介绍了锂离子电池正极材料的所需金属资源的种类与分布、市场供需状况和开发前景，考察正极材料资源状况，铁矿资源的资源最占优势。环境影响方面，本文用泛环境函数法考察锂离子电池正极材料生产过程的环境负荷，比较各类正极材料的性能环境负荷比，磷酸铁锂的环境协调性最好。并介绍了废旧锂离子电池对环境的潜在影响，指出了废旧锂离子电池资源化的必要性。经济性方面，本文阐述了经济性研究内容，比较了各类正极材料的性能经济性比，锰酸锂的容量经济性最好，但高温循环稳定性差，不适于用作动力型锂离子电池正极材料；相比之下，磷酸铁锂是动力型锂离子正极材料的更佳选择。此外，文中分析了废旧锂离子电池资源化的经济效益。综合比较各类正极材料的资源、环境与经济性现状和趋势，磷酸铁锂是最符合环境协调性与性能成本的动力型锂离子电池正极材料，锰酸锂也是很有发展前途的正极材料。4.会议论文应皆荣.姜长印.万春荣.雷敏.唐昌平.高剑.李维锂离子电池高密度球形系列正极材料（P.114-123）2005本文探讨了锂离子电池高密度球形系列正极材料。锂离子电池的问世已将近20年,目前占统治地位的仍是以钴酸锂(LiCoO2)为正极材料的锂离子电池.正极材料是锂离子电池的重要组成部分,正极材料性能在很大程度上决定了电池的综合性能.正极材料研究和性能改进是锂离子电池发展的核心之一.锂离子电池不断向高能量密度的方向发展,即要求一定体积的电池储存更多的电能,或要求储存一定电能的电池体积更小,以满足各种用电设备和用户需求发展的需要.这就要求正极材料不断向高质量比容量、高堆积密度和高体积比容量的方向发展.对目前广泛使用的LiCoO2正极材料来说,进一步提高质量比容量的余地已经很小.因此要进一步提高使用LiCoO2正极材料的锂离子电池的能量密度,必须提高LiCoO2正极材料的堆积密度和体积比容量.实践证明,通过LiCoO2正极材料粉体颗粒的球形化是提高材料堆积密度和体积比容量的有效途径.5.期刊论文王力臻.闫继.谷书华.蔡洪波.WANGLi-zhen.YANJi.GUShu-hua.CAIHong-bo锂离子电池复合/混合正极材料的研究进展-电池2009,39(1)概述了锂离子电池正极材料LiCoO2、LiNiO2、LiMn2O4和LiFePO4的优缺点,并综述了复合/混合正极材料的研究现状.不同晶型结构正极材料间的优化配合与材料性能的进一步改进,成为需要解决的主要问题.6.学位论文崔明锂离子电池LiFePO,4正极材料的合成与应用2006商品化锂离子电池主要使用钴酸锂(LiCoO2)作为正极材料。基于LiCoO2正极材料的成本和性能，寻求成本低、电化学性能好且对环境友好的新型正极材料，已成为现今锂离子电池相关研究工作的重要方面。论文研究了运用新型合成方法来制备可用作锂离子电池正极材料的磷酸铁锂(LiFePO4)，研制了扣式LiFePO4锂离子电池来推进这种材料在锂离子电池中的应用，并根据电池制备的需求，对电池电液添加剂开展了研究工作。所得到的结果和结论概述如下：一、运用熔融盐法合成了LiFePO4正极材料。分别采用液相、熔融盐相方法合成了正极材料LiFePO4的前驱体，然后在马夫炉中焙烧制备了LiFePO4电极材料。结合对几种合成材料的物相结构、粒径和电化学性能测试，得到了制备材料的最佳合成条件。最佳制备条件为，在熔融盐相中于130℃条件下反应3h制得前驱体，再在650℃的温度条件下密封烧结8h，焙烧过程中用碳覆盖防止Fe2+被氧化。XRD、粒度测试和SEM测试结果表明，所制备材料具有较完整的橄榄石晶型，材料颗粒均匀并分布于5～10μm。该合成材料具有与商品化正极材料相当的放电性能，在1C倍率放电条件下可放出71mAh/g的比容量。二、研究了使用LiFePO4电极材料来制备扣式锂离子电池。在扣式电池的制备过程中，提出了一种叠片式极芯结构来替代现在比较通用的卷绕式电池电芯结构，不但可增加电池制备过程中的成品率，而且也可提高电池的充放电性能。对制备电池所用的隔膜、LiFePO4材料和电解液等关键材料进行了优选。研究表明，LiFePO4具有橄榄石型的晶体结构特征，可以具有较好的电化学性能。采用叠片式电芯结构，在优化条件下制备出了2016、2025、2032、2450等多个型号的扣式LiFePO4锂离子电池。这些型号电池的放电容量可比卷绕式电芯电池提升约一倍，电池4C放电容量能达到0.2C放电时的70％以上。其中，以LiFePO4为正极材料制备的LIR2016扣式锂离子电池的容量达到了15mAh，与现在市场上以LiCoO2为正极材料的同型号电池具有相当的容量，为推进LiFePO4正极材料的商业化打下了基础。三、研究了适用于LiFePO4锂离子电池的电解液添加剂和电解液溶剂体系。研究表明，相比于没有添加剂的电解液，在电池中使用C3H2O3(碳酸亚乙烯酯)(VC)添加剂的功能电解液，电池在化成前后的厚度增加值可减少约30％。该电解液体系在抑止电池气涨方面，对LiCoO2和LiFePO4作为正极材料的电池体系都有作用。在已经添加VC的功能电液中加入三乙胺，三乙胺会抵消VC的防气涨作用。把联苯加入含有VC的电液中时，不影响VC的防气涨作用，且该电液还具有防过充作用，测试电池在1C-10V的条件下过充10h以上都不会出现爆炸和漏液现象。电化学性能测试表明，使用添加剂的电解液，对电池的其它电化学性能没有明显影响。对适用于LiFePO4锂离子电池的电解液溶剂体系的研究表明，电解液中混合溶剂的种类和配比对电池的放电容量与循环性能可产生极大的影响。在常用的几种有机溶剂中，使用电导率较高的碳酸二甲酯(DMC)溶剂体系，可提高电池的放电电压平台，电导率较低的碳酸二乙酯(DEC)的作用效果则相反，但DEC可提高电池的循环性能。电解液中加入沸点高和凝固点较低的甲基乙基碳酸酯(EMC)溶剂可使电池具有较好的温度特性。电解液使用不同的溶剂体系时，所制备电池循环寿命的长短与电池的其它放电性能之间不存在对应关系。7.会议论文张海朗层状锂离子电池正极材料Li-Co-Ni-Mn-O的研究评述目前使用的正极材料主要是LiCoO2、LiNiO2、和LiCoxNi1-xO2和LiMn2O4.LiCoO2是最初锂离子电池商业化所用的正极材料,且仍是目前主要使用的正极材料;主要是因为这个层状的物质性能稳定,容易合成.但其价格较高、有一定毒性及Co的资源有限;而且,LiCoO2中Li的实际使用量只有1/2.几乎和LiCoO2同时商业化应用的锂离子电池正极材料是另一层状材料LiNiO2,二者的结构几乎相同.和LiCoO2相比,LiNiO2的价格低,毒性小,容量大,储量大.但它的使用量一直和LiCoO2相比很少;主要因为LiNiO2不容易制备.具有立方称结构尖晶石LiMn2O4存在容量容易衰减的缺点.随着锂离子电池用量的迅猛增加和电动汽车需要大容量的锂离子电池,迫切需要发展具有高安全、高能量密度、高功率、长循环、高环保及价廉的锂离子电池.由于层状结构有利于可逆地嵌入/脱出锂离子,所以,希望开发出更加低廉,容量更大,更加环保和性能更好的层状结构正极材料.发现与LiCoO2和LiNiO2结构相似的LiMnO2有希望做为符合上述要求的新一代正极材料.但LiMnO2的合成不易,循环性能不稳定.另外,近年来对LiCoO2,LiNiO2和LiMnO2改进研究发现,任何二者都可以形成固态溶液,仍是层状的,且电化学性能得到改进,合成方法也得到简化.特别是三者形成的固态溶液层状Li-Co-Ni-Mn-O的性能更好,为此本文将对其相关的近年研究做一评述.8.期刊论文邓继东.高虹.王颜赟.DENGJi-dong.GAOHong.ZHNGYan-yun锂离子电池球形正极材料的制备研究进展-有色矿冶2008,24(3)锂离子电池正极材料-LiCoO2、LiNiO2、LiMn2O4的粉末颗粒形貌直接影响到材料的电化学性能,由于球形粉体颗粒间的堆积空隙较少,粉体堆积密度较高,会使锂离子电池的电化学性能得到进一步的提高,因此球形化是锂离子电池正极材料的重要发展方向.本文主要介绍了锂离子电池球形LiCoO2、LiNiO2派生物、LiMn2O4正极材料的制备方法,并对这些球形正极材料的电化学性能同相应的非球形正极材料进行了比较,希望能够为锂离子电池材料的研究者提供借鉴.9.学位论文徐化云锂离子电池正极材料的制备改性及表征2007现代社会对能源的需求，大大促进了锂离子电池的发展，这也使锂离子电池电极材料的研究成为现在材料研究的热点。锂离子电池的关键材料之一是正极材料，正是因为正极材料的许多问题，限制了锂离子电池的一些应用。为了使锂离子电池的应用范围更广泛、更容易朝大型化发展，正极材料的性能提高十分必要。另外，锂离子电池的安全性能一直是人们关注的焦点，阻燃添加剂的加入可以使易燃有机电解液变成难燃或不可燃的电解液，同时也增加电解液自身的热稳定性，避免电池在过热条件下的燃烧或爆炸。本论文一方面探索了一些高性能锂离子电池的电化学性能及机理，另一方面研究了电解液体系中阻燃剂的加入对锂离子电池的热稳定性的影响。在论文第一章中，作者综述了以下内容：介绍了锂离子电池的发展概况、锂离子电池的工作原理、锂离子电池常用的电极材料、影响正极材料性能的因素、常用的正极材料制备方法以及影响锂离子电池安全性的因素。在第二章中，主要介绍本论文中的实验方法和仪器，详细介绍了实验用的扣式电池的制备过程，以及常用的电化学和结构测试手段。第三章的研究主要针对目前对商品LiCoO,2正极的掺杂改性。作者运用燃烧法成功制得了LiCo,1-xZr,x/2Mg,x/2O,2(0≤x≤0.2)粉末，发现Zr+Mg共掺杂的最佳掺杂量为x=0.06。Zr-Mg掺杂样品的比容量可达138mAh/g和3.6V平台效率都有所提高。由于尖晶石LiN,0.5Mn,1.5O,4在约4.7V工作电压下有较理想的充放电行为，因此在第四章中作者用辐照凝胶聚合法成功地合成了LiNi,0.5Mn,1.5O,4，研究了粉术材料的电化学性能与烧结温度的关系，950℃烧结的样品显示了139mAh/g的初始容量及在50个循环内96％的容量保持率。采用缓慢降温的措