【摘 要】
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由于价格低廉,资源丰富,热稳定性及循环性能优良等诸多优点,LiFePO4已经成为目前最具应用潜力的锂离子电池正极材料之一.但该材料远低于商品化锂离子电池正极材料的电导率和离子扩散系数(LiFePO4在室温下电子电导率仅为10-11S/Cm,离子扩散系数为10-14左右)一直制约着它的发展.目前能有效提高LiFePO4电导率、改善材料性能的方法主要有两类:一是通过表面包覆导电物质或制备LiFePO4
【机 构】
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中国科学院上海微系统与信息技术研究所,上海,200050;中国科学院研究生院,北京,100049
【出 处】
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2005中国储能电池与动力电池及其关键材料学术研讨会
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由于价格低廉,资源丰富,热稳定性及循环性能优良等诸多优点,LiFePO4已经成为目前最具应用潜力的锂离子电池正极材料之一.但该材料远低于商品化锂离子电池正极材料的电导率和离子扩散系数(LiFePO4在室温下电子电导率仅为10-11S/Cm,离子扩散系数为10-14左右)一直制约着它的发展.目前能有效提高LiFePO4电导率、改善材料性能的方法主要有两类:一是通过表面包覆导电物质或制备LiFePO4/导电物质的复合物来提高材料的电导率;另外一类是通过元素掺杂来提高材料的体相电导率或改善其离子扩散特性.2002年Chiung等人研究了阳离子Al3+、Mg2+、Nb+等掺杂对LiFePO4电导率的影响,发现掺杂Nb+等可以将其电导率提高8个数量级,达到甚至高于一般商品化锂离子电池正极材料.本研究通过高温固相法制备了VO离子以整比2﹪和4﹪掺杂LiFePO4材料的电化学性能,重点研究了2﹪的VO掺杂后的LiFe0.98VO0.02PO4材料的结构及电化学性能。
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锂离子二次电池因具有充放电电压高(3.7V)、比容量大(＞120mAh/g)等特性已被广泛应用于移动电话、笔记本电脑、摄像机等便携式电器中.商品化的锂离子电池主要采用LiCoO2为正极材料.为解决Co资源短缺带来的供需矛盾和减少Co化合物的污染及大电流充放电的安全问题,研发性能优良的正极材料已成为该领域的主要热点之一[1～4].尖晶石型锰酸锂作为新一代正极材料具有许多优点:放电电位和比容量高以及资
随着锂离子电池材料研究和发展的不断深入,锰酸锂正极材料逐渐成为近年来的研究热点.以廉价的MnSO4,NH4HCO3和氨水为原料制备MnCO3,热分解后得到Mn2O3作为制备锰酸锂的前躯体,是一条很有应用前景的新的合成路线.MnCO3的热分解是一个比较复杂的过程,在300～400℃时可以分解得到MnO2,以此为前躯体可合成尖晶石锰酸锂.但分解条件苛刻,且得不到纯相,需要进一步的精制才能得到制备锰酸锂
尖晶石LiMn2O4正极材料具有价廉、低毒、安全等优势,被认为是较理想的动力锂离子电池正极材料之一.该材料的主要不足是较快的容量衰减,而用某些金属离子(如Co、Cr、Al等)替代部分锰离子可显著改善循环特性,此技术已在商品化LiMn2O4正极材料中得到广泛应用.就目前LiMxMn2-xO4材料的制备而言,其煅烧温度虽比LiCo2O4低(700～800℃),但加热时间要长很多(48～72小时).虽然
把静电喷雾(ESD)的前驱液由溶液拓展到悬浮液,并以此为基础制备了用于锂离子电池上的石墨负极薄膜.扫描电镜、热重分析、X射线衍射、剥皮试验、交流阻抗、恒流充放电等测试手段被用来表征薄膜电极的性能.结果表明,由静电喷雾方法喷在高温石墨表面的PVDF粘结剂比在烘箱烘干的PVDF有更高的结晶度和更强的附着力,这导致了电池的循环性能更加优异.
利用VO离子与LiFePO4材料良好的相容性,采用高温固相法制备了VO离子掺杂的LiFe1-xVOxPO4材料.利用X射线衍射、扫描电镜、交流阻抗谱及位于2.5V至4.2V之间的恒电流充放电等测试手段对材料结构和电化学性能进行了表征.研究结果表明:掺杂未引起LiFePO4材料结构的根本性变化,LiFe1-xVOxPO4具有与LiFePO4相同的橄榄石结构.充放电曲线表明:掺杂后的LiFe1-xVO
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以往研究表明,溶解是引起层状LiMnO2容量衰减的直接原因.层状LiMnO2的晶体结构和微结构(晶粒大小)的变化,晶格的稳定性对锰的溶解都有重要的影响,同时锰的溶解又会进一步造成活性物质的晶格缺陷,导致锂离子扩散受阻,引起容量的快速下降.因此增强物质结构的稳定性以减少锰在电解液的溶解是提高层状LiMnO2电化学性能的关键.目前,针对提高层状LiMnO2电化学性能的问题,研究人员进行了许多有意义的工
在众多的锂离子电池正极材料的研究中已大规模商业化的还只有LiCoO2,但钴资源贮量有限,价格昂贵,在大功率应用中受到了限制,所以人们不断地致力于寻找其替代材料.由于LiCoO2、LiNiO2、LiMnO2同属于层状结构,且镍和钴是位于同一周期的相邻元素,具有相似的核外电子排布,因此将Co和Mn同时引入到LiNiO2中的层状LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2材料,表现出了与LiCoO2相媲美的电
随着微电子技术的发展,电子设备的微型化对电源提出了更高的要求.二十世纪八十年代以来,锂电池由于自身优点获得了长足的发展和广泛的应用.因此薄膜锂电池的制备被提上日程。本实验采用校内陶瓷重点实验室的热压炉,经由热压法制备靶材.本实验采用石墨、碳化硅、刚玉等多种材料的模具制作靶材,并对实验结果进行测试,对工艺进行了初步探讨。