LiFePO4新型正极材料电化学性能的研究

第9卷第1期2003年2月

电化学

ELECTROCHEM I STRY

V O .9N O.1

feb.2003

文章编号：1006-3471（2003）01-0009-06

L i fePO4新型正极材料电化学性能的研究

施志聪，李晨，杨勇!

（厦门大学化学系，固体表面物理化学国家重点实验室，福建厦门361005）

摘要：采用固相反应结合高速球磨法，合成了锂离子电池新型正极材料L i fePO

4

，并对该材料进行碳包覆处理；采用XRD、SEM、元素分析以及价态化学分析等方法对样品进行表征.实验表明，L i fePO4具有3.4V的放电电压平台，而且包覆碳后的磷酸铁锂具有更好的电化学性能，首次放电

容量达147mA／g，充放电循环100次后容量只衰减9.5%.

关键词：锂离子电池；正极材料；磷酸铁锂；电化学性能

中图分类号：O646.54；TM911.1文献标识码：A

绿色环保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.此中，新型电极材料特别是正极材料的研制至为关键.

众所周知，已经商品化的L i C OO

2和正受广泛研究的L i N i O

2

，L i M nO

4

正极材料各具特色，而作

为新型锂离子电池正极材料的正交晶系橄榄石型L i fePO

4

则兼具上述各种材料的优点，特别是其价格低廉，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.最近，国际

上不同的研究小组对该电极材料体系进行了广泛的研究［1!11］，其中H uan g等通过包覆碳改善

材料的电子电导率［11］，改性后的L i fePO

4

复合材料在0.5C倍率下首次放电容量可达153 mA／g，已具备实际应用的可能性.本文采用高速球磨和固相反应相结合的方法，在优化实验

条件后合成出不包覆碳的和包覆碳的L i fePO

4

两种材料；包覆碳后的磷酸铁锂具有更好的电化学性能，首次放电容量达147mA／g，充放电循环100次后容量只衰减9.5%；此外，还讨论

了包覆碳后L i fePO

4

材料的电化学性能之所以改善的原因.

!实验

!.!材料合成

（1）L i OH?H

2

O（AR），feC2O4?2H2O（自制）和NH4H2PO4（AR）以摩尔比1i1i1混合，在无水乙醇（AR）介质中高速球磨6（转速500／r p m），球磨后前驱体转移至管式炉（上海实验电炉

厂），通高纯氮气（流速800c m3／m i n）保护，于600C恒温36，产物为不包覆碳的L i fePO

4

（以L i fePO4表示）.

收稿日期：2002-11-19

!通讯联系人，E-m ai ：yy an g"x m https://www.wendangku.net/doc/344265520.html,

国家杰出青年基金（29925310），国家“973”项目资助

（2）反应物及其配比同（1），在含有甲醛-间苯二酚树脂

（自制）的无水乙醇（AR ）介质中高速球磨，其他实验过程与上述（1）相同，合成出包覆碳的L i feP04（以L i feP04／C 表示）.!."材料表征

采用日本R i g LkL RotafleX D ／M AX -RC 多晶转靶X -射线衍射仪（C L K !辐射，!=0.15406n m ，石墨单色器）对合成产物进行物相分析，扫描范围15"45 ，扫描速度8 ／m i n.合成材料中

fe 2+的含量（占全铁量）采用化学分析法（重铬酸钾容量法）测定，步骤如下：样品用4m o l ／L 的

HC l （预先通高纯氮除去溶解氧）

溶解，迅速密封后置阴暗处3h 以上，然后抽滤除杂质，加硫磷混合酸掩蔽fe 3+，以二苯胺磺酸钠（0.2%）为指示剂，K 2C r 207标准溶液滴定.合成产物的含碳量由CE E lantech inc .的EA lll 0型元素分析仪

（采用动态闪燃和气相色谱分析技术）测定.通过SEM （LE01530fiel d Em ission SEM ，0Xf ord instrL m ent ）

观察合成产物的形貌和微结构.

!.#充放电测试

采用涂膜法制备电极，以NM P 为溶剂，将原料按比例（L i feP04I 乙炔黑I PVDf =75I 20I 5）混合，转速500／r p m ，

机械球磨3h 成正极浆液，再将浆液涂在预处理过的铝箔上，经充分干燥，压片后得到正极片.在惰性气体保护的M BRAUN 手套箱中，以金属锂片为对电极，1

m o l ／L L i Pf 6／EC -DM C （1I 1）为电解液，C el g erd 2300为隔膜，

组装成2025型扣式电池，在ARbi n 公司的BT 2043型充放电仪上进行0.1C 充放电性能测试，

充放电条件：电压范围2.7"4.1V ，电流密度0.019mA ／g .

"结果与讨论

图1a ，b 分别为未包覆碳和包覆碳的L i feP04两种合成产物的XRD 谱图.图中除了杂质

峰（!-L i 3P04，#-fe 203）外，表征物相L i feP04和L i feP04／C 的谱峰均与Y a m ada 等报道的

一致［7］，对比图1a ，b ，包覆碳的L i feP04材料（a ）

吸收峰峰高较之未包覆碳的相对稍低，这是因为包覆碳后，L i feP04／C 材料的非晶态物质含量增加了，

而晶态物质含量的减少则导致XRD 吸收峰峰高降低.但不论是包覆碳或未包覆碳，两者的吸收峰位均同，说明L i feP04材料

表面包覆碳后并没有影响到其内部晶格结构，L i feP04仍然保持正交晶系橄榄石型结构.

表1列出由上述XRD 谱图分别计算得到的L i feP04和L i feP04／C 晶胞参数，

结果与J CPD S 卡标准值（PDf #40-1499）

甚为接近.由于fe 2+很容易被氧化为fe 3+，在高温固相合成时，难免会生成含fe 3+的杂相，造成晶格发生变化，晶体的嵌锂能力变弱，最终导致材料的性能变差，为此鉴定材料中的fe 2+含量（占全铁量）有其必要.经化学分析（重铬酸钾容量法）测试，得L i feP04和L i feP04／C 两材料的fe 2+含量（占全铁量）分别为93%和87%.

?01?电化学2003年

图1

L i fePO 4（a ）和L i fePO 4／C （b ）的XRD 图谱fi g .1XRD p ro file o f t he L i fePO 4（a ）and L i fePO 4／C （b ）sa m p le

表1

L i fePO 4和L i fePO 4／C 的晶胞参数T ab.1

P ara m eters f or cr y stal ce lls o f t he obtai ned sa m p les

S a m p les na m e

a ／n m

b ／n m

c ／n m PDf !40-1499

L i fePO 4

L i fePO 4／C 0.60190.59770.60081.03471.03181.03010.47040.46650.4664表2列出对L i fePO 4／C 材料元素分析的两次平行测试，从结果看，可证明碳在L i fePO 4／C 材料上的包覆很均匀，含碳量平均值为6.37%.材料中所含的微量氢（0.45%）

可能来自吸附的水分或者是实验时加入但并未完全裂解的有机物中的氢.

表2

材料L i fePO 4／C 的含碳量T ab.2

C arbon content o f t he obtai ned L i fePO 4／C sa m p le L i fePO 4／C

C （%）~（%）N （%）N o.1

N o.26.3776.3550.4580.43500

对比L i fePO 4和L i fePO 4／C 两种材料的SEM 图（图2）可以发现，L i fePO 4表面较光滑均

匀，而L i fePO 4／

C 则表面粗糙，具有丰富的微结构，比表面积增大很多，实验表明：含碳量6.0%的L i fePO 4／C 样品，其比表面积可达41.7m 2／g ，

而不包覆碳的L i fePO 4比表面积只有4.5m 2／g

［12］.?

11?第1期L i fePO 4

新型正极材料电化学性能的研究

a b

图2

l i fePO 4（a ）和l i fePO 4／C （b ）的SEM 图像（1110000）fi g .2SEMi m a g e o f t he l i fePO 4（a ）and l i fePO 4／C （b ）sa m p le a b 图3

l i fePO 4和l i fePO 4／C 两种材料于室温下的首次充放电曲线（a ）比较和循环性能曲线（b ）比较fi g .3C om p arison o f char g e ／d ischar g e p ro files （a ）and c y cli n g p erf or m ance （b ）f or t he l i fePO 4

and l i fePO 4／C sa m p les at 22C

图3分别示出l i fePO 4和l i fePO 4／C 两种材料的0.1C 充放电及其循环性能变化，如图所示两种材料均具有很平稳的3.4V 充放电平台.在充放电实验末期，由于纯材料电子电导较低的原因导致电极极化更大，所以l i fePO 4的充放电平台比l i fePO 4／C 的平台上升

（充电时）或下降（放电时）得更快.l i fePO 4的首次充放电容量依次为150mA h ／g 和138mA h ／g ，

充放电效率为92.0%；而l i fePO 4／C 的首次充放电容量依次为154mA h ／g 和147mA h ／g ，充放电效率为95.5%，可见l i fePO 4／

C 比l i fePO 4具有更高的初始容量和更低的不可逆容量.由图3b 可以看出，l i fePO 4充放电循环100次后放电容量为111mA h ／g ，

容量衰减19.6%；而?21?电化学2003年

L i feP04／C 充放电循环100次后放电容量仍保持134mA h ／g ，

容量只衰减9.5%，明显具有更优异的循环性能.

综上可得：L i feP04包覆碳后性能得以改善的原因是由于锂离子L i feP04中的扩散速率较小，其自身的电子电导率也较低，造成该材料锂离子嵌入脱出的可逆性能较差；而经过碳包覆后，不仅材料的电子电导率得到了提高，而且比表面积也相应增大，有利于材料与电解质充分接触，从而改善了微粒内层锂离子的嵌入脱出性能，进而提高材料的充放电容量和循环性能.考虑到在合成的L i feP04／C 材料中fe 2+含量

（占全铁量）只有87%.若再进一步改善惰性气氛保护条件和优化原料配比，则有望合成出性能更好的L i feP04／C 材料.

!结论

在优化实验条件后合成出L i feP04及L i feP04／C 材料，其中包覆碳后的L i feP04比未包

覆碳的L i feP04具有更高的容量，更好的循环性能.这和L i feP04经包覆碳后，

其电子电导率的提高以及材料表面丰富微结构的存在有很大关系.

The E lectroche m ical Perf or m ance S t udies on Novel L i feP04

C at hode M ateri als f or L i-i on batteries

S~I zhi-con g ，L I Chen ，YANG Y on g !

（S t ate k e y Lab f Or Ph y sical C he m istr y O f S Olid Sur f ace ，D e P art m ent O f C he m istr y ，

X ia m en unioersit y ，X ian m en 361005，C hina ）

Abs tr act ：T he cat hode m aterials o f L i feP04and L i feP04coated w it h carbon w ere s y nt hesized

b y m eans o f so li d state reaction and ball m illi n g .T he sa m p les w ere characterized b y X -ra y diffrac-

tion ，scanni n g electron m icrosco py ，g as-p hase ele m ent anal y sis and titration anal y sis m et hods.E lectroche m ical tests o f t w o ki nds o f m aterials show ed t hat bot h o f t he mexhi bit a 3.4V dischar g e vo lta g e p lateau ，how ever ，t he coated sa m p les de m onstrated t he i m p roved p erf or m ance i n ter m s o f dischar g e ca p acit y and c y clic stabilit y .

Ke y Wor ds ：L it hi u m ion

batteries ，C at hode m aterials ，L it hi u m f erric p hos p hate ，E lectro-

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?41?电化学2003年

LiFePO4新型正极材料电化学性能的研究

作者：施志聪， 李晨， 杨勇

作者单位：厦门大学化学系,固体表面物理化学国家重点实验室,福建,厦门,361005

刊名：

电化学

英文刊名：ELECTROCHEMISTRY

年，卷(期)：2003,9(1)

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37.张静.刘素琴.黄可龙.赵裕鑫LiFePO4:水热合成及性能研究[期刊论文]-无机化学学报 2005(3)

38.马志军废旧铅酸蓄电池的回收利用与环保[期刊论文]-南通职业大学学报 2005(4)

39.聚阴离子型锂离子电池正极材料研究进展[期刊论文]-化学进展 2005(4)

40.施志聪聚阴离子型锂离子电池正极材料的研究[学位论文]博士 2005

41.施志聪聚阴离子型锂离子电池正极材料的研究[学位论文]博士 2005

42.施志聪聚阴离子型锂离子电池正极材料的研究[学位论文]博士 2005

43.施志聪聚阴离子型锂离子电池正极材料的研究[学位论文]博士 2005

44.施志聪聚阴离子型锂离子电池正极材料的研究[学位论文]博士 2005

45.张宝锂离子电池正极材料LiMPO<,4>（M=Fe，Mn）的合成与改性研究[学位论文]博士 2005

46.吕成学锂离子电池负极材料的研究[学位论文]博士 2005

47.周新文新型锂离子电池正极材料LiFePO<,4>/C的合成及其改性研究[学位论文]硕士 2005

48.周新文新型锂离子电池正极材料LiFePO<,4>/C的合成及其改性研究[学位论文]硕士 2005

49.刘伶锂离子电池正极材料磷酸亚铁锂的制备与改性[学位论文]硕士 2005

50.陈猛聚合物锂离子电池正极材料和电解液添加剂的研究[学位论文]博士 2005

51.田强锂离子电池正极材料LiFePO<,4>的合成和电化学性能研究[学位论文]硕士 2005

52.王双才.李元坤.刘述平锂离子电池正极材料研究动态[期刊论文]-中国锰业 2004(3)

53.雷敏.应皆荣.万春荣.姜长印新型锂离子电池正极材料LiFePO4[期刊论文]-功能材料 2004(z1)

54.罗文斌.李新海.张宝.王志兴.常晓燕.袁志庆.胡传跃锂离子电池正极材料LiFePO4的研究进展[期刊论文]-材料导报 2004(z2)

55.刘恒.孙红刚.周大利.张萍.尹光福改进的固相法制备磷酸铁锂电池材料[期刊论文]-四川大学学

报(工程科学版) 2004(4)

56.曲涛.田彦文.翟玉春锂离子电池正极材料LiFePO4的发展[期刊论文]-材料导报 2004(2)

57.吕成学.褚嘉宜.翟玉春.田彦文锂离子电池正负极材料的研究[期刊论文]-材料导报 2004(1)

58.何则强SnO<,2>基锂离子电池负极材料的研究[学位论文]博士 2004

59.朱伟锂离子电池正极材料LiMn<,2>O<,4>与LiFePO<,4>的制备与性能研究[学位论文]博士 2004本文链接：https://www.wendangku.net/doc/344265520.html,/Periodical_dhx200301002.aspx

锂电池几种正极材料的优缺点

锂电池几种正极材料的优缺点 锂离子电池的性能主要取决于所用电池内部材料的结构和性能。这些电池内部材料包括负极材料、电解质、隔膜和正极材料等。其中正、负极材料的选择和质量直接决定锂离子电池的性能与价格。因此廉价、高性能的正、负极材料的研究一直是锂离子电池行业发展的重点。负极材料一般选用碳材料，目前的发展比较成熟。而正极材料的开发已经成为制约锂离子电池性能进一步提高、价格进一步降低的重要因素。在目前的商业化生产的锂离子电池中，正极材料的成本大约占整个电池成本的40％左右，正极材料价格的降低直接决定着锂离子电池价格的降低。对锂离子动力电池尤其如此。比如一块手机用的小型锂离子电池大约只需要5克左右的正极材料，而驱动一辆公共汽车用的锂离子动力电池可能需要高达500千克的正极材料。 衡量锂离子电池正极材料的好坏，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氧化还原电位，从而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）正极材料应有较高的电导率，能使电池大电流地充电和放电；（6）正极不与电解质等发生化学反应；（7）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；（8）价格便宜，对环境无污染。 锂离子电池正极材料一般都是锂的氧化物。研究得比较多的有LiCoO2，LiNiO2，LiMn2O4，LiFePO4和钒的氧化物等。导电聚合物正极材料也引起了人们的极大兴趣。 1、LiCoO2 在目前商业化的锂离子电池中基本上选用层状结构的LiCoO2作为正极材料。其理论容量为274mAh/g，实际容量为140mAh/g左右，也有报道实际容量已达155mAh/g。该正极材料的主要优点为：工作电压较高（平均工作电压为3.7V）、充放电电压平稳，适合大电流充放电，比能量高、循环性能好，电导率高，生产工艺简单、容易制备等。主要缺点为：价格昂贵，抗过充电性较差，循环性能有待进一步提高。 2、LiNiO2

磷酸铁锂正极材料制备方法比较

磷酸铁锂正极材料制备方法比较 A.固相法 一. 高温固相法 1.流程：传统的高温固相合成法一般以亚铁盐(草酸亚铁，醋酸铁，磷酸亚铁等) ，磷酸盐(磷酸氢二铵，磷酸二氢铵)，锂盐(碳酸锂，氢氧化锂，醋酸锂及磷酸锂等)为原料，按LiFeP04分子式的原子比进行配料，在保护气氛(氮气、氩气或它们与氢气的混合气体)中一步、二步或三步加热，冷却后可得LiFeP04粉体材料。 例1: C.H.Mi等采用一：步加热法得到包覆碳的LiFeP04，其在30 C, 0.1 C 倍率下的初始放电容量达到160 mAh g-1 ;例2 : S.S.Zhang等采用二步加热法，以 FeC:2O4 2H2O和LiH2PO4为原料，在氮气保护下先于350~380 C加热5 h形成前驱体，再在800 C下进行高温热处理，成功制备了LiFePO4/C复合材料，产物在0.02 C倍率下的放 电容量为159 mAh g-1 ;例3 : A.S.Andersson等采用三步加热法，将由：Li2CO3、FeC2O4 2H2O 和(NH4)2HPO4组成的前驱体先在真空电炉中于300 C下预热分解，再在氮气保护下先于 450 C加热10 h，再于800 C烧结36 h，产物在放电电流密度为2.3 mA g-1时放电，室温初始放电容量在136 mAh g-1 左右；例4: Padhi 等以Li2CO3 , Fe(CH3COO)2 , NH4H2PO4 为原料，采用二步法合成了LiFePO4正极材料，其首次放电容量达110 mA h /g ; Takahashi 等以LiOH H2O, FeC2O4 2H2O , (NH4)2HPO4 为原料，在675、725、800 C下,制备出具有不同放电性能的产品，结果表明，低温条件下合成的产品放电容量较大；例5:韩国的Ho Chul Shin、Ho Jang等以碳酸锂、草酸亚铁、磷酸二氢铵为原料，添加5wt%的乙炔黑为碳源、以 At+5%H2为保护气氛,在700 C下煅烧合成10h,得到碳包覆的LiFePO4材料。经检测表明，用该工艺合成的LiFePO4制备的电池放电平台在3 4-3 5V之间，0 05C首次放电比容量为150mA h/g ;例 6 :高飞、唐致远等以醋酸锂、草酸亚铁、磷酸二氢铵为原料，聚乙烯醇为碳源。混料球磨所得粒径细小，分布的悬浊液。然后将悬浊液采用喷雾干燥的方法制得LiFePO4 前驱体，再通过高温煅烧合成LiFePO4/C正极材料，首次放电比容量最为139 4mA h/g,并具有良好的循环性能，经10C循环50次后，比容量仅下降0 15% ;例7:赵新兵、周鑫等以氢氧化锂、磷酸铁、氟化锂为原料，，聚丙烯为碳源，先在500 C下预烧，再在700 C下煅烧合成具有F掺杂的LiFePO酒精为球磨介质4/C材料，电化学测试结果表明，LiFePO3 98F0 02/C 具有最佳放电特性，在1C倍率充放电下比容量为146mA h/g。 2?优点：工艺简单、易实现产业化 3?缺点：颗粒不均匀；晶形无规则；粒径分布范围广；实验周期长；难以控制产物的批次 稳定性；在烧结过程中需要耗费大量的惰性气体来防止亚铁离子的氧化；所生产的LiFePO4 粉末导电性能不好，需要添加导电剂增强其导电性能 4?改性：添加导电剂(多用蔗糖，乙炔黑，聚乙烯醇，聚丙烯等碳源)增强其导电性能 二. 碳热还原法 1.流程：碳热还原法也是高温固相法中的一种，是比较容易工业化的合成方法，多数以氧化铁或磷酸铁做为铁源，配以磷酸二氢锂以及蔗糖等碳源，均匀混合后，在高温和氩气或氮气 保护下焙烧，碳将三价铁还原为二价铁，也就是通过碳热还原法合成磷酸铁锂。 例1:杨绍斌等以正磷酸铁为铁源，以葡萄糖、乙炔黑为碳源，采用碳热还原法合成橄榄石型磷酸铁锂。研究发现：双碳复合掺杂样品电性能最高为148.5 mAh/g，倍率放电性能仍具 有优势，10 C时容量保持率为88.1% ;例2 : Mich等以分析纯的FePO4和LiOH为原料，聚丙烯为还原剂，合成的材料在0.1 C及0.5 C倍率下首次放电比容量分别为160 mAh/g 和146.5 mAh/g ; 例3 : PP.Prosini 等以(NH4)2Fe(SO4)2和NH4H2PO4为原料首先合成FePO4,然后用LiI还原Fe3+，并在还原性气氛

常用金属材料的主要性能指标及涵义

比例极限 MPa 金属材料的主要性能指标包括物理性能指标、材料力学性能指标、热力学 性能指标和电性能指标。如表所示。 金属材料的主要性能指标及涵义一览表 性能 增长，即应力与应变成正比例关系时（符合虎克定 律），这个比例系数就称为弹性模量。根据应力, 应变的性质通常又分为：弹性模量（ E ）和切变模 量（G ）,弹性模量的大小，相当于引起物体单位 变形时所需应力之大小，所以，它在工程技术上是 切变模量 衡量材料刚度的指标， 弹性模量愈大，刚度也愈大, 亦即在一定应力作用下，发生的弹性变形愈小。任 何机器零件，在使用过程中，大都处于弹性状态, 对于要求弹性变形较小的零件，必须选用弹性模量 大的材料 (7 P 指伸长与负荷成正比地增加，保持直线关系, (Rp ) 当开始偏离直线时的应力称比例极限，但此位置很 类别 名称 符号 单位 涵义说明 密度 kg/m 3 g/cm 3 弹性模量 MPa 密度是金属材料的特性之一，它表示某种金属 材料单位体积的质量，不同金属材料的密度是不相 同的。在机械制造业上，通常利用“密度”来计算 零件毛坯的质量（习惯上称为质量）。金属材料的 密度也直接关系到由它所制成的零件或构件的质 量或紧凑程度，这点对于要求减轻机件自重的航空 和宇航工业制件具有特别重要的意义 金属材料在弹性范围内，外力和变形成比例地 指标 MPa

弹性极限强度极限 抗拉强度抗弯强度抗压强度 抗剪强度抗扭强度 屈服点屈服强度持久强度 (7 e (7 (J b (Rm) CT bb CT w (7 be 0- y (7 s 极限 MPa MPa MPa MPa MPa MPa MPa MPa 难精确测定，通常把能引起材料试样产生残余变形 量为试样原长的%或% % %寸的应力，规定为比例 这是表示金属材料最大弹性的指标，即在弹性 变形阶段，试样不产生塑性变形时所能承受的最大 应力，它和dP一样也很难精确测定，一般多不进行 测定，而以规定的 d P数值代替之 指金属材料受外力作用，在断裂前，单位面积 上所能承受的最大载荷 指外力是拉力时的强度极限，它是衡量金属材 料强度的主要性能指标 指外力是弯曲力时的强度极限 指外力是压力时的强度极限，压缩试验主要适 用于低塑性材料，如铸铁等 指外力是剪切力时的强度极限 指外力是扭转力时的强度极限 金属材料受载荷时，当载荷不再增加，但金属 材料本身的变形，却继续增加，这种现象叫做屈服, 产生屈服现象时的应力，叫屈服点 MPa 金属材料发生屈服现象时，为便于测量，通常 按其产生永久残余变形量等于试样原长呱寸的应力 作为“屈服强度”，或称“条件屈服极限” 工作温度 时间h 指金属材料在一定的高温条件下，经过规定时 间发生断裂时的应力，一般所指的持久强度，是指 MPa

动力电池各种正极材料性能比较

动力电池各种正极材料性能比较 来源：中国储能网 链接：https://www.wendangku.net/doc/344265520.html,/tech/23760.html 动力电池各种正极材料性能比较 锂离子动力电池是目前最有潜力的车载电池，主要由正极材料、负极材料、隔膜、电解质等部分组成。目前负极材料的研发和生产已比较成熟。正极材料、隔膜和电解质是锂离子电池的核心材料，占据电池成本的70%；其中又以正极材料附加值最高，约占锂电池成本的30%。这三种核心材料的技术突破，将对锂离子动力电池的性能提升起到重要推动作用。 目前已批量应用于锂电池的正极材料主要有钴酸锂、镍酸锂、锰酸锂、钴镍锰酸锂（三元材料）以及磷酸铁锂。 钴酸锂：研究始于1980 年，20 世纪90 年代开始进入市场。它属于α-NaFeO2型层状岩盐结构，结构比较稳定 ，是一种非常成熟的正极材料产品，目前占据锂电池正极材料市场的主导地位。但由于其高昂的价格和较差的抗过充电性，使其使用寿命较短，而且钴有放射性，不利于环保，因此发展受到限制。 镍酸锂：氧化镍锂的价格较钴酸锂便宜，理论能量密度达276mAh/g，但制作难度大，且安全性和稳定性不佳 。技术上采用掺杂Co、Mn、Al、F 等元素来提高其性能。由于提高镍酸锂技术研究需考察诸多参数，工作量大，目前的进展缓慢。 锰酸锂：锰资源丰富、价格便宜，而且安全性较高、易制备，成为锂离子电池较为理想的正极材料。早先较 常用的是尖晶石结构的LiMn2O4，工作电压较高，但理论容量不高，与电解质的相容性不佳，材料在电解质中会缓慢溶解。近年新发展起来层状结构的三价锰氧化物LiMn2O4，其理论容量为286mAh/g，实际容量已达200mAh/g 左右，在理论容量和实际容量上都比LiMn2O4 大幅度提高，但仍然存在充放电过程中结构不稳定，以及较高工作温度下的溶解问题。 钴镍锰酸锂：即现在常说的三元材料，它融合了钴酸锂和锰酸锂的优点，在小型低功率电池和大功率动力电 池上都有应用。但该种电池的材料之一——钴是一种贵金属，价格波动大，对钴酸锂的价格影响较大。钴处于价格高位时，三元材料价格较钴酸锂低，具有较强的市场竞争力；但钴处于价格低位时，三元材料相较于钴酸锂的优势就大大减小。随着性能更加优异的磷酸铁锂的技术开发，三元材料大多被认为是磷酸铁锂未大规模生产前的过渡材料。 磷酸铁锂：在所有的正极材料中，LiFePO4 正极材料做成的锂离子电池在理论上是最便宜的。它的另一个特点 是对环境无污染。此外，它在大电流放电率放电（5～10C 放电）、放电电压平稳性、安全性、寿命长等方面都比其它几类材料好，是最被看好的电流输出动力电池。目前A123 公司已能将磷酸铁锂正极材料制造成均匀的纳米级超小颗粒，使颗粒和总表面积剧增，进一步体高了磷酸铁锂电池的放电功率和稳定性。 原文地址：https://www.wendangku.net/doc/344265520.html,/tech/23760.html 页面 1 / 1

镍钴锰三元正极制备方法

1镍钴锰三元正极材料结构特征 镍钴锰三元材料通常可以表示为：LiNixCoyMnzO2，其中x+y+z=1；依据3种元素的摩尔比（x∶y∶z比值）的不同，分别将其称为不同的体系，如组成中镍钴锰摩尔比（x∶y∶z）为1∶1∶1的三元材料，简称为333型。摩尔比为5∶2∶3的体系，称之为523体系等。 333型、523型和811型等三元材料均属于六方晶系的α-NaFeO2型层状岩盐结构，如图1。 镍钴锰三元材料中，3种元素的的主要价态分别是+2价、+3价和+4价，Ni为主要活性元素。其充电时的反应及电荷转移如图2所示。 一般来说，活性金属成分含量越高，材料容量就越大，但当镍的含量过高时，会引起Ni2+占据Li+位置，加剧了阳离子混排，从而导致容量降低。Co正好可以抑制阳离子混排，而且稳定材料层状结构；Mn4+不参与电化学反应，可提供安全性和稳定性，同时降低成本。 2镍钴锰三元正极材料制备技术的最新研究进展 固相法和共沉淀法是传统制备三元材料的主要方法，为了进一步改善三元材料电化学性能，在改进固相法和共沉法的同时，新的方法诸如溶胶凝胶、喷雾干燥、喷雾热解、流变相、燃烧、热聚合、模板、静电纺丝、熔融盐、离子交换、微波辅助、红外线辅助、超声波辅助等被提出。 2.1固相法

三元材料创始人OHZUKU最初就是采用固相法合成333材料，传统固相法由于仅简单采用机械混合，因此很难制备粒径均一电化学性能稳定的三元材料。为此，HE等、LIU等采用低熔点的乙酸镍钴锰，在高于熔点温度下焙烧，金属乙酸盐成流体态，原料可以很好混合，并且原料中混入一定草酸以缓解团聚，制备出来的333，扫描电镜图（SEM）显示其粒径均匀分布在0.2～0.5μm左右，0.1C（3～4.3V）首圈放电比容量可达161mAh/g。TAN等采用采用纳米棒作为锰源制备得到的333粒子粒径均匀分布在150～200nm。 固相法制得的材料的一次粒子粒径大小在100～500nm，但由于高温焙烧，一次纳米粒子极易团聚成大小不一的二次粒子，因此，方法本身尚待进一步的改进。 2.2共沉淀法 共沉淀法是基于固相法而诞生的方法，它可以解决传统固相法混料不均和粒径分布过宽等问题，通过控制原料浓度、滴加速度、搅拌速度、pH值以及反应温度可制备核壳结构、球形、纳米花等各种形貌且粒径分布比较均一的三元材料。 原料浓度、滴加速度、搅拌速度、pH值以及反应温度是制备高振实密度、粒径分布均一三元材料的关键因素，LIANG等通过控制pH=11.2，络合剂氨水浓度0.6mol/L，搅拌速度800r/min，T=50℃，制备得到振实密度达2.59g/cm3，粒径均匀分布的622材料（图3），0.1C（2.8～4.3V）循环100圈，容量保持率高达94.7%。 鉴于811三元材料具有高比容量（可达200mAh/g，2.8～4.3V），424三元材料则可提供优异的结构和热稳定性的特点。有研究者试图合成具有核壳结构的（核为811，壳层l为424）三元材料，HOU等采用分布沉淀，先往连续搅拌反应釜（CSTR）中泵入8∶1∶1（镍钴锰比例）的原料，待811核形成后在泵入镍钴锰比例为1∶1∶1的原料溶液，形成第一层壳层，然后再泵入组成为4∶2∶2的原溶液，最终制备得到核组成为811，具有壳组成为333、424的双层壳层的循环性能优异的523材料。4C倍率下，这种材料循环300圈容量保持率达90.9%，而采用传统沉淀法制备的523仅为72.4%。 HUA等采用共沉淀法制备了线性梯度的811型，从颗粒内核至表面，镍含量依次递减，锰含量依次递增，从表1可明显看到线性梯度分布的811三元材料大倍率下放电容量和循环性明显优于元素均匀分布的811型。

浅谈四大正极材料的压实密度

众所周知,压实密度一般受真密度和材料形貌结构的影响。 真密度 材料的压实密度主要受真密度影响比较大，不同材料的真密度分别为：钴酸锂：5.1，锰酸锂：4.2，磷酸铁锂3.6，三元材料受组成的不同，真密度有所变化，一般的111型，以美国3M的BC-618为例，约为4.8，所以按照真密度的由大到小来排列，四种材料的顺序如下：钴酸锂>三元>锰酸锂>磷酸铁锂，这也与目前压实密度的趋势完全一致，可见，真密度是影响一种材料压实的最大影响因素。 形貌结构 材料的表面光滑程度，二次颗粒内部空隙的大小，材料的规整程度，这些都是影响材料压实密度的因素，目前的钴酸锂是一次颗粒，这也就不存在二次颗粒内部间隙的影响，我公司的锰酸锂和三元材料也做成了类钴酸锂的一次颗粒（锰酸锂可以成为单晶，三元材料存在争议），也把压实密度分别提高到了锰酸锂（2.9-3.2），三元（3.7-3.9），至于磷酸铁锂，（比较特殊，会在倍率性能部分说明）由于材料的纳米化，限制了其压实的进一步提高，粒径分布是比较复杂的因素，合理的粒径分布可以适当的提高压实，这些可以一般可以根据自己的产品作相应的调整。 倍率性能 倍率性能属于电化学性能，与材料的客观的压实密度无关，但是考虑到在电池的应用中，就有必要细细说明。单纯从材料本身的倍率性能而言（排除粒径影响）锰酸锂>钴酸锂>三元材料>磷酸铁锂。为了保证材料的倍率性能，目前产业化的产品都在工艺上进行了调整，以保证其倍率性能，所以目前的D50一般的范围来说也是和材料自身倍率性成正比，自身倍率性(离子和电子传输能力)越好的产品，一般可以做到粒径越大，因为大的粒径可以保证材料的压实密度更高一些（虽然二者比例不是严格的对应），当然，特殊领域的追求高倍率产品属于例外。 所以，我们可以合理认为：倍率性能在一定程度上限制了压实密度的提高。 （补充：我们提高压实的途径：把产品做成类钴酸锂的一次颗粒 单晶一次颗粒的压实密度高于二次颗粒，这是毋庸置疑的，但是带来的新的问题就是可能影响倍率性能，因为倍率性能与锂离子在颗粒内部的传输速率相关性很大，一般粒径越小，传输速率越快（这也是磷酸铁锂必须纳米化的主要原因），普通的二次颗粒的小颗粒都是纳米级或者1微米以下，所以即使二次颗粒的粒径D50大于做到十几甚至几十微米，倍率性能依然不错，但是单晶一次颗粒的另一个好处是，自由长成的晶体表面很光滑，与导电剂接触很紧密，此外，高温下自由长成的晶体内部晶格缺陷很少，使里离子传输更加畅通，此外，我们把粒径做小（小于二次团聚颗粒）也有助于倍率性能的提高。以上为一次颗粒倍率性的说明）

超级电容器材料电化学电容特性测试

华南师大学实验报告 学生:蓝中舜学号：20120010027 专业：新能源材料与器件勷勤创新班年级、班级：12新能源 课程名称：化学电源实验 实验项目：超级电容器材料电化学电容特性测试 实验类型：验证设计综合实验时间：2014年5月19日-26日实验指导老师：易芬云组员：吕俊、郭金海、余启鹏 一、实验目的 1、了解超级电容器的原理； 2、了解超级电容器的比电容的测试原理及方法； 3、了解超级电容器双电层储能机理的特点； 4、掌握超级电容器电极材料的制备方法； 5、掌握利用循环伏安法及恒流充放电的测定材料比电容的测试方法。 二、实验原理 1、超级电容器的原理 超级电容器是由两个电极插入电解质中构成。超级电容与电解电容相比,具有非常高的功率密度和实质的能量密度。尽管超级电容器储存电荷的能力比普通电容器高,但是超级电容与电解电容或者电池的结构非常相似。

图1 超级电容器的结构图 从图中可看出,超级电容器与电解电容或者电池的结构非常相似,主要差别是用到的电极材料不一样。在超级电容器里,电极基于碳材料技术,可提供非常大的表面面积。表面面积大且电荷间隔很小,使超级电容器具有很高的能量密度。大多数超级电容器的容量用法拉(F)标定,通常在1F到5,000F之间。 (1) 双电层超级电容器的工作原理 双电层电容是在电极/溶液界面通过电子或离子的定向排列造成电荷的对峙所产生的。对一个电极/溶液体系,会在电子导电的电极和离子导电的电解质溶液界面上形成双电层。当在两个电极上施加电场后,溶液中的阴、阳离子分别向正、负电极迁移,在电极表面形成双电层;撤消电场后,电极上的正负电荷与溶液中的相反电荷离子相吸引而使双电层稳定,在正负极间产生相对稳定的电位差。这时对某一电极而言,会在一定距离（分散层）产生与电极上的电荷等量的异性离子电荷,使其保持电中性;当将两极与外电路连通时,电极上的电荷迁移而在外电路中产生电流,溶液中的离子迁移到溶液中成电中性,这便是双电层电容的充放电原理。根据双电层理论,双电层的微分电容约为20μF/cm2,采用具有很大比表面积的碳材料可获得较大的容量。双电层电容具有响应速度快，放电倍率高的特点，但储能比电容较小。 (2) 法拉第鹰电容的工作原理 法拉第鹰电容器是在电极表面或体相中的二维或准二维空间上,电极活性物质进行欠电位沉积,发生高度可逆的化学吸附脱附或氧化还原反应,产生与电极充电电位有关的电容。对于法拉第准电容,其储存电荷的过程不仅包括双电层上的存储,而且包括电解液中离子在电极活性物质中由于氧化还原反应而将电荷储存于电极中。对于其双电层中的电荷存储与上述类似,对于化学吸脱附机理来说,一般过程为电解液中的离子一般为或在外加电场的作用下由溶液中扩散到电极溶液界面,而后通过界面的电化学反应而进入到电极表面活性氧化物的体相中若电极材料具有较大比表面积的氧化物,就会有相当多的这样的电化学反应发生,大量的电荷就被存储在电极中。放电时这些进入氧化物中的离子又会重新返回到电解液中,同时所存储的电荷通过外电路而释放出来,这就是法拉第准电容的充放电机理。法拉第鹰电容可以产生高的比电容，但因为法拉第反应的限制，倍率性能比双电层电容小。

材料感觉特性的分析

材料感觉特性的分析 班级：工设101 姓名：赵宇辰 学号：201009010130

材料感觉特性的分析 灯具产品材料分析 材料感觉特性包含两个基本属性： 生理心理属性：材料表面作用于人的触觉和视觉系统的刺激性信息，如粗犷与细腻、粗糙与光滑、温暖与寒冷、华丽与朴素、浑重与 单薄沉重与轻巧、坚硬与柔软、干涩与滑润、粗俗与典雅、透明与不透明等基本感觉特征； 物理属性，即材料表面传达给人的知觉系统的意义信息，也就是 材料的类别、性能等。主要体现为材料表面的几何特征和理化类别特征，如肌理、色彩、光泽、质地等。 1.木质灯具

分析：木材以它独有的色、质、纹等特性受到人们的珍爱 ,并广泛地应用于建筑、家具、室内装修等生活环境之中。此种材质的灯让人感到十分自然，协调，亲切，古典，手工，温暖，感性。让室内处于一种温馨的环境中。让人感到安逸舒适。 材料对视觉器官的刺激因其表面特性的不同而决定了视觉感受的差异。材料表面的光泽、色彩、肌理、透明度等都会产生不同的视觉质感，从而形成材料的精细感、粗犷感、均匀感、工整感、光洁感、透明感、素雅感、华丽感和自然感。此灯具极具素雅感。 灯光色感柔和亲切。 2.陶瓷灯具

分析：陶瓷是一种工艺美术，也是一种民俗艺术，民俗文化，因此，它与民俗文的关系极为密切，表现出相当浓厚的民俗文化特色，广泛地反映了我国人民的社会生活、世态人情和我国人民的审美观念、审美价值、审美情趣与审美追求。每一件陶瓷作品都由陶瓷材质、造型和装饰三个基本要素有机统一组成的整体，具有物质和精神双重文化特征。陶瓷器皿在实用的前提下，具有造型规整、装饰多样、内涵丰富的特点，陶瓷艺术装饰经过数千年的探索与实践已发展得相当完备，其装饰形式基本可以归纳为釉下彩、釉上彩、釉中彩、颜色釉和综合装饰五大类。此灯具高雅，明亮，整齐，精制，凉爽。是家居装饰中可以提高人文底蕴的必需品。 3.皮革灯具

氟化石墨烯用作一次锂电池正极材料的性能

文章编号:1007_8827(2015)01_0079_07 氟化石墨烯用作一次锂电池正极材料的性能 许耀,詹亮,王赟,王艳莉,施云海 (华东理工大学化学工程联合国家重点实验室特种功能高分子材料及其相关技术教育部重点实验室,上海200237) 摘要:以异丙醇/水二氟化石墨分别作试剂和原料,采用液相剥离法制备出氟化石墨烯三所制氟化石墨烯呈二维二无定型的多孔结构,其中F含量高达49.7%三氟化石墨烯丰富的C_F键及其超薄的二维纳米结构有利于Li+在充放电过程中的存储和扩散,因此所制氟化石墨烯具有优异的电化学性能,尤其有较大的功率密度三 关键词:氟化钠米石墨片;二维纳米结构;氟化石墨;一次锂电池 中图分类号:TQ127.1+1文献标识码:A 基金项目:国家自然科学基金(51472086,51002051);上海市自然科学基金(12ZR1407200). 通讯作者:詹亮,副教授.E_mail:zhanliang@https://www.wendangku.net/doc/344265520.html,;施云海,副教授.E_mail:shi yunhai@https://www.wendangku.net/doc/344265520.html, 作者简介:许耀,硕士研究生.E_mail:xuyaoxy@https://www.wendangku.net/doc/344265520.html, Fluorinated graphene as a cathode material for high performance primary lithium ion batteries XU Yao,ZHAN Liang,WANG Yun,WANG Yan_li,SHI Yun_hai (State Key Laboratory of Chemical Engineering,Key Laboratory of Specially Functional Polymeric Materials and Related Technology(Ministry of Education),East China University of Science and Technology,Shanghai200237,China) Abstract:A free_standing fluorinated graphene(F_graphene)was fabricated by the simple liquid exfoliation of a fluorinated graphite(F_graphite)in a2_propanol/water mixture,and was used as the cathode material of primary lithium ion batteries.As_pre_ pared F_grapheneh as a very high fluorine content(49.7at%),and an amorphous_like two_dimensional nanostructure.These fea_ tures facilitate the rapid diffusion of lithium ions during discharging.The F_graphene exhibits better electrochemical performance, especially,a higher specific power density than the F_graphite. Keywords: Fluorinated graphene nanosheets;Two_dimensional nanostructure;Fluorinated graphite;Pprimary lithium batteries Received date:2014_07_13; Revised date:2015_01_17 Foundation item:National Science Foundation of China(51472086,51002051);Natural Science Foundation of Shanghai City (12ZR1407200). Corresponding author:ZHAN Liang,Associate Professor.E_mail:zhanliang@https://www.wendangku.net/doc/344265520.html,; SHI Yun_hai,Associate Professor.E_mail:shi yunhai@https://www.wendangku.net/doc/344265520.html, Author introduction:XU Yao,Master Student.E_mail:xuyaoxy@https://www.wendangku.net/doc/344265520.html, English edition available online ScienceDirect(http:／／https://www.wendangku.net/doc/344265520.html,／science／journal／18725805). DOI:10.1016/S1872_5805(15)60177_9 1 Introduction Fluorinated carbon(C x F)n has been extensively applied as active cathode materials for primary lithium battery[1_3].Generally,the(C x F)n materials are de_ rived from coke or graphite by reacting with fluorine gas at high temperature(600?)[4,5]or catalytically reacting with HF,F2and a volatile fluoride MF n such as IF5,BF3at room temperature[6_9].Theoretically, the carbon atoms in(C x F)n compounds are sp3hy_ bridized with F atoms forming pure covalent C_F bonding,i.e.the atomic F/C ratio is1(denoted as CF1).However,(C x F)n materials have some elec_trochemically inactive defects such as CF2groups if it is produced at high temperature[4,5].Additionally, the residual catalysts(IF5,IF6_,BF4_,ClHF_, FHF_)will be intercalated into the graphitic layers, significantly affect the electrochemical properties[10]. Importantly,due to kinetic limitations associated with the poor electrical conductivity of the strongly cova_ lent CF1,the battery can only run at medium dis_ charge current densities[11_13].Therefore,to meet the requirements of primary lithium batteries with a high power density for new applications such as for space long term exploratory missions,many efforts have been made to develop novel nanostructured(C x F)n 第30卷第1期 2015年2月新型炭材料 NEW CARBON MATERIALS Vol.30 No.1 Feb.2015

常用建筑材料主要技术指标

常用建筑材料主要技术指标 生石灰的技术指标 项目钙质石灰镁质石灰 一等二等三等一等二等三等有效钙加氧化镁含量不小于（）； 未消化残渣含量（圆孔筛余）不大于（）； 消石灰粉的技术指标 项目钙质石灰镁质石灰 一等二等三等一等二等三等 有效钙加氧化镁含量不小于（）； 含水率不大于（）； 细度方孔筛余不大于（）； 0.125mm方孔累计筛余不大于（）－；－ 建筑石膏质量标准 技术指标项目一等二等三等 凝结时间 （）初凝不早于 终凝不早于 终凝不迟于 细度 （筛余≯）孔筛 孔筛 抗拉强度 () 养护一天 养护七天 抗压强度 （）养护一天 养护七天 碎石或卵石中不良颗粒及有害杂质的规定 项目≥＜≤ 针片状颗粒含量（） 含泥量（）适当放宽 泥块含量（） 硫化物和硫酸盐含量（） 卵石中有机物含量：颜色不宜深于标准色，否则以砼进行强度对比试验复核注：①对有抗冻、抗渗要求的砼，所用碎石、卵石的含泥量不大于； ②如含泥基本上是非粘土质的石粉时，其总含量可由及分别提高到和；

③含有颗粒状硫化物和硫酸盐时，要经专门检验，确认能满足砼耐久性要求时，方能使用。 石子的颗粒强度 火成岩变质岩水成岩 水饱和极限抗压强度（） 注：石子的颗粒强度与所采用的砼标号之比，不应小于。 石子的压碎指标值 岩石品种砼强度等级压碎指标值() 碎石火成岩≤≤≤ 变质岩或深成的火成岩≤≤≤ 水成岩≤≤≤ 卵石≤≤≤ 砂、石的坚固性指标 砼所处的环境条件循环后的重量损失 砂石 在严寒及寒冷地区室外使用，并经常处于潮湿或干湿交替状态下的砼≤≤ 在其他条件下的砼≤≤ 砂中泥污、有害物质含量的规定 项目≥＜注 含泥量≯有抗冻、抗渗或其它特殊要求的砼用砂不宜＞；对≤的砼用砂可放宽 云母含量≯有抗冻、抗渗要求的砼用砂不宜＞ 轻物质含量≯－ 硫化物和硫酸盐含量≯含有颗粒状者，要经专门检验，确认能满足砼耐久性要求时，方能使用 有机物含量颜色不宜深于标准色如果深于标准色，则应配成砂浆进行强度复核 泥块含量≯对≤的砼用砂可放宽 烧结普通砖耐久性能鉴别指标 项目鉴别指标 抗冻 试验每块砖样均须符合下列要求： （）干燥时的质量损失不大于 （）被冻裂砖样的裂纹长度不大于下表中关于“裂纹长度”的规定

改性正极材料的合成及其电化学性能

第 24 卷第 4 期中国有色金属学报 2014 年 4 月 V olume 24 Number 4 The Chinese Journal of Nonferrous Metals April 2014 文章编号：1004-0609(2014)04-0974-07 改性 LiNi1/3Co l/3Mn l/3O2 正极材料的合成及其 电化学性能 朱继平，张 胜，辛智强，许全保，苏 徽 (合肥工业大学 材料科学与工程学院，合肥 230009) 摘 要：采用固相反应法制备Mg 2+ 掺杂的锂离子电池正极材料LiNi l/3Co l/3Mn l/3O2， 并将Mg 2+ 最佳掺杂量为0.03(摩 尔分数)的样品进行 CuO 复合。通过 X 射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和电池测试系统等手段对制备的 LiNi l/3Co l/3Mn l/3O2 样品的结构、形貌及电化学性能进行表征。结果表明：Mg 2+ 掺杂没有改变LiNi l/3Co l/3Mn l/3O2 的 层状结构，Mg 2+ 掺杂量为0.03的LiNi l/3Co l/3Mn l/3?0.03Mg0.03O2 材料具有最好的电化学性能和循环性能，在0.2C倍 率下， 首次放电比容量达158.5 mA?h/g， 10次循环后容量保持率为91.2%。 添加CuO的LiNi l/3Co l/3Mn l/3?0.03Mg0.03O2 的首次放电容量为167.4 mA?h/g，高电压下达到181.0 mA?h/g；循环10次后，放电比容量为159.4 mA?h/g，容量 保持率为95.3%，改性后的放电比容量、循环性能及在高倍率和高电压下的性能均得到改善。 关键词：LiNi l/3Co l/3Mn l/3O2；正极材料；Mg 2+ 掺杂；电化学性能；合成 中图分类号：TM912.9 文献标志码：A Synthesis and electrochemical properties of modified LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2 cathode materials ZHU Ji-ping, ZHANG Sheng,XIN Zhi-qiang,XU Quan-bao,SU Hui (School of Materials Science and Engineering, Hefei University of Technology, Hefei 230009, China) Abstract: The electrode materials LiNi1/3Co l/3Mn l/3O2 doped Mg 2+ were synthesized by solid state reaction, the optimum sample LiNi l/3Co l/3Mn l/3?0.03Mg0.03O2 was mixed with CuO. The structure, morphology and electrochemical properties of the as-prepared materials were characterized by XRD, SEM and battery testing system. The results show that Mg 2+ doping does not change the material layer structure, and the optimum sample is LiNi l/3Co l/3Mn l/3?0.03Mg0.03O2, which has the best electrochemical properties and cycle performance. The first discharge specific capacity of LiNi l/3Co l/3Mn l/3?0.03- Mg0.03O2 is 158.5 mA?h/g at 0.2C, and the conservation ratio of capacity is about 91.2% after 10 cycles. The first discharge capacity and cycle performance of the sample mixed with CuO improve obviously, which are 167.4 mA?h/g at 0.2C and maintain 95.3% after 10 cycles.The materials have good performances at high rate and high voltage. Key words: LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2?cathode material?Mg 2+ doping?electrochemical properties? synthesis 能源问题已经成为全球关注的焦点，许多国家目 前都在开发新能源。锂离子电池具有无记忆效应、能 量密度高、循环寿命长的优势，是新一代绿色环保的 化学能源 [1] 。目前，商业化锂离子电池正极材料主要 有LiCoO2、 LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2、 LiMn2O4 和LiFePO4， 其中 LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2 材料具有原材料丰富、价格 便宜、安全性好等优点，被认为是最具有发展潜力的 锂离子动力电池正极材料之一 [2] 。LIANG等 [3] 研究认 基金项目：国家自然科学基金资助项目(21373074)；安徽省科技攻关计划项目(11010202133)；安徽高校省级自然科学研究重点项目(KJ2010A261)； 合肥工业大学大学生创新训练计划项目(2013CXSY140) 收稿日期：2013-07-30；修订日期：2013-10-26 通信作者：朱继平，副教授，博士；电话：0551-62901362；E-mail: jpzh@https://www.wendangku.net/doc/344265520.html,

车用锂电池五大正极材料性能对比

车用锂电池五大正极材料性能对比 电池制造商正在大力推广电动汽车，如果他们不成功，将会发生什么呢？可能像20 世纪90年代迅猛发展的燃料电池或过去十年发展起来的生物燃料一样，如果没有政府的大力补贴就无法生存下来。美国能源部也承认，锂电池的一些关键参数无法满足需求。较新的镍氢电池，比锂电池更便宜、更安全，也更适用于电动动力系统，但由于研究较为成熟，研究工作无法得到政府资助。 电动动力系统中没有理想的竞争者，因此锂电池仍然是一个很好的选择。图1示出了5种备选电池，其中锂镍锰钴(NMC)电池、磷酸锂电池和锂锰电池具有一定的优越性。在消费类电子产品中最流行的钴酸锂电池(未列出)这种最高的能量密度的“电脑电池”虽然被特斯拉和Smart Fortwo ED用作电动车的电源，但由于其高昂的价格等劣势并不适合大量应用的在一般电动车中。人们需要在安全性、比能量、成本和高温性能等方面做出折衷的选择。 图1比较了5种电池在安全性、比能量(也称为容量)、比功率(电池的大倍率充放电的能力)、电池的高低温性能、寿命(包括使用寿命和储存寿命)以及成本6个指标的性能。但图中没有提及充电时间，如果有合适的电源插座可用，电动汽车动力系统的所有电池都可以快速充电，超快速充电是个例外情况，不过大多数用户还是能够接受几个小时的充电时间的。图1 也没有列出自放电性能——这是另一个需要重视的电池特性，在一般情况下，锂电池自放电速率较低，如果电池是新的，自放电几乎可以忽略不计。然而，因受热引起的电池的老化会加速电池的自放电并引起电池管理上的问题。在电动汽车可选的电池类型中，磷酸锂电池比其他电池系统自放电速率都高。 图1 电动车电池挑战、机遇及2020年展望

质子交换膜燃料电池铂基电催化剂的电化学性能测试

质子交换膜燃料电池铂基电催化剂的电化学性能测试 一、实验目的与内容 1、了解质子交换膜燃料电池的工作原理和研究现状； 2、掌握循环伏安法（CV）和旋转圆盘电极技术（RDE）评价质子交换膜燃料电池铂基电 催化剂的电化学性能的基本原理和操作过程； 3、掌握电化学中三电极体系的基本概念，学会利用CV法测定铂基电催化剂的电化学活性 表面积（ESA）；了解极限电流密度的概念，学会通过RDE技术研究铂基电催化剂的氧还原本征活性。 二、实验原理概述 1、燃料电池技术进展及工作原理 燃料电池(Fuel Cell)是一种在等温状态下直接将化学能转变成电能的电化学装置。它不同于普通的二次电池，其工作过程是燃料和氧化剂分别在阳极和阴极上发生电化学反应，由电解质传导的离子和外电路的电子构成回路，从而将化学能直接转化成电能。燃料电池作为一种高效、环境友好的发电装置，自1839年英国科学家William Grove首次发现氢气在铂黑电极上的电化学氧化现象以来，人们对它的研究已有100多年的历史，但除了用于航天领域外，并未受到广泛关注。自上世纪90年代开始，随着化石能源的枯竭和环境的日益恶化，人们对燃料电池的研究热情也随之高涨，也取得了巨大的进步。目前，全世界约有20多个国家已投入巨额经费用于燃料电池的研究开发，技术处于领先的国家为美国、日本和欧盟，其中美国把燃料电池列为国家发展的27个关键技术之一，《时代周刊》将燃料电池列为21世纪的高科技之首。 燃料电池之所以成为研究热点，主要是基于以下优点： (1) 能量转换效率高。由于燃料电池反应过程中不涉及燃烧，不经过热机转换过程，因此其能量转换效率不受“卡诺循环”的限制，可高达60-80%。 (2) 环境友好。由于燃料电池是按电化学原理发电，不经过燃烧过程，所以它几乎不排放NO x和SO x和颗粒物，减轻了对大气的污染。而且燃料电池CO2排放量也比热机过程减少40%以上，这对缓解地球的温室效应有重大意义。 (3) 比能量或比功率高。在各种电池，包括镉镍电池、铅酸电池、镍氢电池、锂离子电池以及燃料电池中，燃料电池的理论比能量要远远高于其它电池。