LiFePO_4水热合成及性能研究

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LiFePO4的合成及其热分析动力学

２ｃｏｌｆｈｍｉｌｎｉｅｉｇｎｅｈｏｏｙＴｎｉＵｉｒｉ，ｉｎｉ３０７，．．ｈｎ）ＳｈｏｅｃｇｎｒｄＴｃｎｌｇ，ｉｊｎｖｓｙＴｊ ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ ０２ＰＲＣｉａｏＣａＥｅｎａａｎｅｔａｎ
Ａｂｔａｃ：ｓｒｔＯｌｉｅＬｉｅ０ａｈｄｔｒａｓｗｅｅｓｎｈｓｅｙａｓｌｔｔｔｏｎａｅｔｔｓｈｒ．ｅｉｎＦＰｃｔｏｅｍａｅｌｖｉｒｙｔｅｉｄｂｏｉｓｅｍｅｄｉｎｉｒａｍｏｐｅｅＴｈｚｄａｈｎ
ｗｗｗ．ｈｂ．ｋｕｅｕ．ｎｗｘｐ．ｄｃ
ＬＦＰ４ｉｅＯ的合成及其热分析动力学
阮艳莉，
唐致远ｚ
（天津工业大学材料科学与化学工程学院，天津３０６；天津大学化工学院，０１０天津３０７）００２摘要：在惰性气氛下，Ｌ２Ｏ、ｅ２以ｉ。ＦＣＯ・ＨＯ和Ｎ￣ｚＯ为原料，ＣＨＨＰ４用高温固相方法合成了橄榄石型ＬＦＰｉｅＯ材料．利用不同升温速率的热重及差热分析研究了固相合成ＬＦＰｉｅＯ的反应动力学．究表明，ｉｅＯ的高温研ＬＦＰ固相合成过程可分为ｊ个步骤，利用ＤｏｌＯａ法和Ｋｉｉｇｒｙｅｚｗａ — ｓｎｅ法分别计算了各个反应阶段的表观活化能．ｓ用
时表现出良好的电化学性能．
关键词：ＬＦＰ，差热分析；固相合成；动力学方程ｉｅＯ；中图分类号：０４；Ｔ９２６３Ｍ１

锂离子电池正极材料LiFePO4的制备与改性

粒度分布不均
合成过程中，往往会出现粒度分布不均的问题，这会影响电池的电化学性能。解决方案：通过控制合成条件，如溶液浓度、反应时间等，来改善粒度分布。
纯度低
合成过程中，可能会混入杂质，影响LiFePO4的性能。解决方案：通过改进合成工艺，提高合成纯度，减少杂质含量。
改性过程中的挑战与解决方案
锂离子电池正极材料LiFePO4的制备与改性
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目录
• LiFePO4材料简介 • LiFePO4的制备方法 • LiFePO4的改性研究 • LiFePO4的电化学性能 • LiFePO4的制备与改性的挑战与
解决方案 • 前瞻性研究与未来发展方向
01
LiFePO4材料简介
LiFePO4的结构与性质
热解法
原理
优点
应用
热解法是一种通过高温热处理前驱体得到目标材料的方法。在热解过程中，前驱体发生热分解并脱去部分或全部有机物，最终得到LiFePO4正极材料。
热解法具有工艺简单、制备周期短、产量大等优点。
热解法适用于大规模工业化生产，也是目前商业化生产 LiFePO4正极材料的主要方法之一。
LiFePO4晶体结构属于橄榄石型结构，由Li、Fe、P、O元素组成，具有较低的密度、良好的电导性、热稳定性以及优良的锂离子迁移性能。
LiFePO4材料中，每个Li+可以迁移到材料表面，形成锂离子嵌入和脱出的通道，使得Li+在充放电过程中能够快速地嵌入和脱出。
LiFePO4在锂离子电池中的应用
锂离子扩散系数测量
通常使用电化学石英晶体微天平(EQCM)或光谱学方法测量锂离子在电极材料中的扩散系数。这些测量可以提供关于锂离子在电极材料中扩散行为的重要信息。

水热法合成纳米LiFePO4材料

ｔｈｅＬｉＦｅＰＯ４ｍａｔｅｒｉａｌｗｅｒｅｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ．Ｗｉｔｈｔｈｅｆｉｎａｌｍｏｌａｒｒａｔｉｏｏｆ３：１：１ｆｏｒＬｉ：Ｆｅ：ＰｂｙａｄｄｉｎｇＦｅＳＯ４ｓｏｌｕｔｉｏｎｉｎｔｏｔｈｅｍｉｘｔｕｒｅｏｆＬＩＯＨａｎｄＨ３ＰＯ４ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ，ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓｏｆＬｉＦｅＰＯ４ｗｉｔｈｗｅｌｌｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｉｔｙａｎｄｈｉｇｈｓｐｅｃｉａｌｃａｐａｃｉｔｙ
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微波法制备LiFePO_4及其电化学性能的研究

第22卷第5期2010年5月化学研究与应用Che m ica l R esearch and Appli ca tion V o.l 22,N o .5M ay ,2010文章编号:1004 1656(2010)05 0570 04微波法制备L iFeP O 4及其电化学性能的研究林琳1,马先果2,郭勇2,王强3,肖丹1*(1 四川大学化学工程学院,四川成都 610065;2 四川大学化学学院,四川成都 610064;3 攀化科技有限公司,四川攀枝花 617000)收稿日期:2010 01 10;修回日期:2010 04 15联系人简介:肖丹(1961 ),男,博士,教授,主要从事分析化学和化学与生物传感器研究。

Em ai:l xiaodan@scu edu cn摘要:采用微波法合成锂离子电池正极材料L i F ePO 4,并通过X 射线衍射(XRD )、电子扫描电镜(SE M )和恒电流充放电实验,研究了在一定微波功率下合成出的材料的性能。

结果表明,当含碳量在5%时,采用0 1C 进行充放电,材料比容量可达126mA h /g ,循环50次后,比容量仅下降10%,循环稳定性好。

关键词:锂离子电池;正极材料;磷酸铁锂;微波加热法中图分类号:O646 文献标识码:AE lectroche m ical perfor m ance of L i FePO 4synthesi zedby m icro wave processi ng m ethodL i n L in 1,M a X ian guo 2,Guo Y ong 2,W ang Q i a ng 3,X iao Dan1*(1 Co llege of Che m ical Eng i nee ri ng ,S i chuan U niversity ,Chengdu 610065;2 College o f Che m i stry ,S i chuan U niversity ,Chengdu 610064;3 P anhua Sc i ence and T echno l ogy Co ,L t d ,P anzh i hua 617000)Ab stract :L i F ePO 4cathode m a terials w ere synthes i zed by m i cro w ave processi ng w it h a do m esti c m icrow ave oven T he m ater i a lsw ere character ized by powe r X ray diffracti on and scanning e lectron m icroscopy The e l ectroche m i ca l perfor m ance o f sa m ples a t constant m icrow av e po w er w as st udied by constant current charge d i scharg e experi m ent R esu lt i nd ica te :t he L i F ePO4/C co m po site w it h 5%cabon exh i bited a hi gher revers i ble specific capac ity of 126mA g /g at 0 1C and sho w s very stable cycli ng behav ior K ey w ords :L i ion batter i es ;ca t hode m ater i a ls ;lit h i u m iron phosphate ;m icrow ave processi ng锂离子二次电池近年来已在各种便携式电子产品和通讯工具中得到广泛应用,并被逐步开发为电动汽车的动力电源。

LiFePO_4的水热法制备及改性研究

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。

LiFePO4C复合材料的微波水热合成研究的开题报告

LiFePO4C复合材料的微波水热合成研究的开题报告一、研究背景及意义锂离子电池作为目前市场上主流的电池之一，具有能量密度高、寿命长、自放电率低等优点，因此广泛地应用于移动通信、笔记本电脑、电动汽车等领域中。

作为锂离子电池的正极材料，LiFePO4C（碳包覆的锂铁磷酸盐）由于具有优良的循环性能、低成本和高安全性而备受关注和研究。

传统的制备方法主要包括固相法、湿法合成和溶胶-凝胶法等。

然而这些方法存在着制备周期长、能耗高、流程复杂等问题。

而近年来，微波水热合成技术被广泛应用于无机材料合成中，具有反应时间短、产物纯度高、反应温度低的优点。

因此，本研究拟采用微波水热合成技术制备LiFePO4C复合材料，以探究微波水热法在无机材料制备中的应用及制备成的LiFePO4C复合材料的性能。

二、研究内容和目标本研究的主要内容是以微波水热合成法制备LiFePO4C复合材料，并研究其结构、电化学性能等方面的特点。

具体包括：1. 设计实验方案，采用微波水热合成法制备LiFePO4C复合材料，通过调节反应条件研究影响制备成品性质的因素；2. 通过X射线衍射、扫描电子显微镜等手段对复合材料进行形貌结构分析，并探究复合材料中碳包覆对电化学性能的影响；3. 进行循环伏安测试、恒流充放电测试等手段，评价复合材料的电化学性能，并与传统制备方法得到的材料进行对比；4. 分析制备过程中的动力学过程，探究微波水热法的反应机制，并提出可行的优化方案。

本研究的主要目标是制备一种性能优良的 LiFePO4C复合材料，并探究微波水热法在无机材料制备中的应用。

同时，对于锂离子电池正极材料的研究具有一定的参考和推广价值。

三、研究方法1. 制备LiFePO4C复合材料：采用微波水热法，调节反应条件，探究制备成品性质的影响。

2. 形貌结构分析：通过X射线衍射、扫描电子显微镜等手段对材料进行形貌结构分析，并探究材料中碳包覆对电化学性能的影响。

3. 电化学性能检测：通过循环伏安测试、恒流充放电测试等手段，评价复合材料的电化学性能，并与传统制备方法得到的材料进行对比。

自组装球形磷酸铁锂的水热合成及其电化学性能研究

10-P-026自组装球形磷酸铁锂的水热合成及其电化学性能研究付正伟，关翔锋，李莉萍, 李广社*中国科学院福建物质结构研究所，结构化学国家重点实验室,350002，福州E-mail: guangshe@锂离子电池由于具有电压高、比能量大、循环寿命长、自放电小、无记忆效应、环境污染小等优点而受到了人们的广泛关注。

磷酸铁锂(LiFePO4)正极材料凭借其自身高比容量（170mAhg-1）, 较好的热稳定性，出色的可循环性能，低成本和较好的环境友好性成为近年来的研究热点材料之一。

然而，目前最常用的高温固相法制备的LiFePO4粉体颗粒通常由无规则的颗粒组成，其振实密度和体积比容量较低, 影响了其产业化进程。

研究和实际应用表明，制备球形LiFePO4不仅可以解决振实密度和体积比容量较低的问题，而且有利于改善电极涂覆工艺。

本文采用简单的一步水热法合成了球形的LiFePO4，采用X射线粉末衍射、扫描电子显微镜等手段对制备产物进行了表征分析，并研究了不同形貌对LiFePO4的电化学性能的影响。

Fig.1 SEM images of spherical LiFePO4关键词：水热法；球形；LiFePO4参考文献：[1] Byoungwoo Kang, Gerbrand Ceder Nature, 2009, 458, 190-193[2] Zhihua Li, Duanming Zhang, Fengxia Yang J Mater Sci(2009) 44:2435-2443.Hydrothermal Synthesis and Electrochemical performance of Self-assembled spherical LiFePO4Zheng-wei Fu, Xiang-feng Guan, Li-ping Li，Guang-she Li*State Key Laboratory of Structural Chemistry, Fujian Institute of Research on the Structure of Matter, Chinese Academy of Sciences, 350002, FuzhouSelf-assembled spherical LiFePO4 was prepared by simple one step hydrothermal method.The as-prepared samples were characterized by XRD and SEM. The influence of morphology on the electrochemical performance of LiFePO4 was systemically investigated.77。

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。

LiFePO_4的制备及其电化学性能

收稿日期：2009-02-23作者简介：王蕊（1968-），女，工程师，1990年毕业于黑龙江大学，现从事于环境保护工作。

文章编号：1002-1124（2009）06-0024-03Sum 165No.06化学工程师ChemicalEngineer2009年第6期锂离子电池作为一种高性能的可充绿色电源，近年来已在各种便携式电子产品和通讯工具中得到广泛应用，并被逐步开发为电动汽车的动力电源，从而推动其向安全、环保、低成本及高比能量的方向发展[1,2]。

其中，新型电极材料特别是正极材料的研制极为关键。

橄榄石型的LiFePO 4自1997年被应用于锂离子电池正极材料以来，以其热稳定性好、循环性能优良、原材料丰富、价廉无污染等优点，深受研究者的重视[3-5]。

但是由于该材料的电子电导率低、Li +扩散系数小等因素导致其电性能较差。

通过添加导电剂等方式来提高电导率，合成粒径分布均匀、具有高比表面积的材料以提高活性材料的利用率是改善其电化学性能的有效途径[6-8]。

本文以溶胶凝胶法制备了LiFePO 4，并研究了络合剂的种类和比例对LiFePO 4电化学性能的影响。

1实验部分1.1试剂与仪器实验所需药品LiOH ·H 2O 、Fe(NO 3)3·9H 2O 、NH 4H 2PO 4、草酸、EDTA （乙二胺四乙酸）、柠檬酸、无水乙醇、NH 3·2H 2O 、N,N-二甲基吡咯烷酮(NM P)、乙炔黑等实验所用试剂均为市售分析纯，所有的溶液都用三次蒸馏水配置。

利用D/max-rB 型旋转阳极X-射线粉末衍射仪(日本理学电机株式会社)检测产品的物相，其中Cu-K α射线的波长为0.15418nm ，采用石墨单色器，扫描速度5°·min -1，阶宽0.02°(2θ)。

行星球磨机(南京大学仪器厂)；SK-2-2-12型管式电阻炉（哈尔滨龙江电炉厂）；电热恒温鼓风干燥箱（上海精宏实验设备有限公司）；数显式电热恒温水浴锅（北京医疗设备有限公司）；CHI660C 型电化学工作站(上海晨华)；BK-6016AR/2二次电池性能测试仪(深圳蓝奇科技有限公司)。

锂离子电池正极材料LiFePO4的合成与电化学性能研究的开题报告

锂离子电池正极材料LiFePO4的合成与电化学性能研究的开题报告一、选题背景锂离子电池是一种高性能、环保、高效、寿命长的电池，其广泛应用于电动汽车、能源储存、航空航天等领域。

其中，正极材料是锂离子电池中的关键材料，是决定电池性能的重要因素之一。

目前，市场上主要采用的锂离子电池正极材料有LiCoO2、LiMn2O4、LiFePO4等，其中LiFePO4由于具有安全性高、循环寿命长、价格低等优点，被广泛应用于电动汽车和能源储存领域。

因此，研究锂离子电池正极材料LiFePO4的合成和电化学性能，对锂离子电池的发展和应用具有重要意义。

二、研究目的和意义本研究旨在探究LiFePO4的合成方法以及其电化学性能，进一步提高LiFePO4的性能和应用范围。

具体目的如下：1.探究LiFePO4的合成方法，包括化学法、水热法、固相反应法等方法，并比较其合成效果，寻找最佳的合成方法；2.研究LiFePO4的物理化学性质，包括结构、晶体形态、表面性质等，为进一步探究其电化学性能提供基础；3.研究LiFePO4的电化学性能，包括放电容量、循环性能、倍率性能等指标，探究其电化学性质与结构、物理化学性质之间的关系；4.为LiFePO4的应用提供基础和对策，例如，在电动汽车领域，可通过提高放电容量和倍率性能，提高电池的续航里程和加速性能，在能源储存领域，可通过提高循环性能，延长电池的使用寿命。

三、研究内容和方法本研究主要包括以下内容：1.文献调研，收集有关LiFePO4的研究成果和应用现状，为进一步开展实验提供参考；2.合成LiFePO4，采用不同的合成方法，如化学法、水热法、固相反应法等，比较不同方法的合成效果；3.对合成的LiFePO4进行物理化学性质测试，包括X射线粉末衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）等测试方法，分析其晶体结构、形态和表面性质；4.对合成的LiFePO4进行电化学性能测试，包括恒定电流充放电、循环伏安（CV）等测试方法，得到其放电容量、循环性能、倍率性能等电化学性能指标；5.分析得到的实验数据，探究LiFePO4的物理化学性质和电化学性质之间的关系，寻找提高LiFePO4性能和应用的方法和对策。

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粒度分析图 ! 是各样品的粒度分析图 # 可以看出水热法
制备的 "#.%&’/ 粒径最小 "平均大小为 )0,/1 !2 "而且分布范围窄 # 高温固相法制备的 "#.%&’/ 粒径分布最宽 " 其中平均大小为 ),0/*) !2 $ 球磨活化法得到的 "#.%&’/ 粒径分布相对较窄 " 但出现了两个最可几分布 " 分别在 30,45 !2 和 6064* !2" 平均大小为 ,303) !2# 这主要是因为水热反应过程中 " 材料在高温高压下经过了溶解 "析出过程 " 有效地控制了颗粒的大小 # 球磨活化法将原料进行球磨形成了超细粒子 "但经过高温处理后 " 不仅粒子本身发生了明显的长大 " 而且颗粒间发生了烧结现象 " 形成了较大的二次颗粒 # 可以认为 " 与其他两种方法相比 "水热法合成 "#.%&’/ 样品具有粒度小 " 分布范围窄的优点#
图/ 不同方法制备的 "#.%&’/ 的首次充放电曲线
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样品的放电比容量与循环次数的关系如图 B 所示 # 可以看出 " 水热法合成的 "#.%&’/ 循环 B* 次后 " 可逆放电比容量降为 ,,) 2>?& @ A," 容量仅损失
!第 $ 期 !""1 年 $ 月
机化学学报 !!无 123/$4$ 5678/9: 6; 3/68<9/31 12$=34>8?
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研究简报
关键词 ! 锂离子电池 % 正极材料 % C<D?EF! 中图分类号 ! F/%!,%%% % AGB%文献标识码 ! R 文章编号 ! %’’%#!#/%)-’’12’.#’!..#’!
结果与讨论
%&’ 分析
图 " 是各样品的 = 射线衍射图 ! 将各衍射峰的
01)*4,$ 与高温固相法制备的相比 " 颗粒明显变小 "