鋰離子二次電池正極材料LiFePO4的水熱合成及其改性研究.pdf

1、橄欖石型LiFePO4因其價廉、無毒、環(huán)境友好、安全性高等優(yōu)點(diǎn)被認(rèn)為是最具開發(fā)和應(yīng)用潛力的新一代鋰離子電池正極材料。但是低的電子導(dǎo)電率和離子擴(kuò)散速率制約著LiFePO4的實(shí)際應(yīng)用；同時在制備LiFePO4的過程中二價鐵源的Fe2+易被氧化，造成其合成困難。本文對比了空氣氣氛和惰性氣氛保護(hù)下水熱法對合成LiFePO4材料的影響，并通過Li4P2O7包覆對LiFePO4材料進(jìn)行了改性研究。
　　 在沒有氣氛保護(hù)的水熱法中，本文采用F

2、eSO4·7H2O、LiOH·H2O、H3PO4分別作為鐵源、鋰源和磷源。通過調(diào)節(jié)反應(yīng)溫度、保溫時間和前驅(qū)體濃度這三個工藝參數(shù)來研究普通水熱法的最佳合成工藝路線。XRD顯示產(chǎn)物為橄欖石結(jié)構(gòu)的LiFePO4。SEM顯示產(chǎn)物具有規(guī)則的形貌，顆粒比較大，粒徑在2～5μm左右。電化學(xué)性能測試結(jié)果表明：普通水熱法合成出來的材料電化學(xué)容量普遍較低，其中0.15mol/L的前驅(qū)體在180℃保溫4h制備出來的材料性能相對較好，在0.1C的充放電倍率下其

3、首次放電容量為51.4mAh/g，只有理論容量的30％。
　　 在惰性氣氛保護(hù)下，采用相同的原料通過調(diào)節(jié)反應(yīng)溫度、保溫時間和前驅(qū)體濃度研究了惰性氣氛保護(hù)下最佳合成工藝路線。XRD顯示產(chǎn)物為結(jié)晶良好的純相LiFePO4，F(xiàn)ESEM顯示產(chǎn)物形貌均一，粒徑在50nm～250nm左右。電化學(xué)性能測試結(jié)果表明：0.4mol/L的前驅(qū)體在240℃保溫0.5h制備出來的材料性能相對較好，在0.1C、0.2C和0.5C的不同倍率下首次充放電容量

4、分別達(dá)到了125.2mAh/g、114.1 mAh/g和99.5 mAh/g。
　　 在上述工作的基礎(chǔ)上，通過包覆Li4P2O7對LiFePO4進(jìn)行了改性研究。交流阻抗測試結(jié)果顯示包覆改性后的材料阻抗明顯減小，電化學(xué)性能測試結(jié)果顯示在650℃熱處理包覆量為6wt％的LiFePO4性能最好，該材料在0.1C、0.2C和0.5C的別率下首次放電容量分別達(dá)到了143.6 mAh/g、136.4mAh/g和128.9 mAh/g，循環(huán)3