高倍率鋰離子電池正極材料LiFePO4的研究.pdf

1、橄欖石型磷酸亞鐵鋰(LiFePO4)因其理論容量高(170mAh/g)、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、資源豐富、安全性能好、無毒對環(huán)境友好，是一種十分有前途的鋰離子電池正極材料。但LiFePO4極低的電子導(dǎo)電率和鋰離子擴散系數(shù)引起大倍率充放電時可逆容量的大幅衰減。本文主要圍繞改善LiFePO4的電子導(dǎo)電率和鋰離子擴散系數(shù)從而提高其高倍率性能而展開。
　　論文在研究研磨方法、鋰源、碳源對材料性能影響的基礎(chǔ)上，選用LiF、FeC2O4·2H2O、(NH4

2、)H2PO4和蔗糖為原料，高速分散剪切，高溫固相合成LiFePO4/C。并且通過X射線衍射(X-RayDiffraction,XRD)分析和掃描電鏡(ScanningElectronMicroscope,SEM)觀察，研究了合成工藝對LiFePO4結(jié)構(gòu)、形貌的影響，恒流充放電測試研究了合成材料的比容量和循環(huán)性能，循環(huán)伏安(CyclicVoltammogram,CV)和電化學(xué)阻抗譜(ElectrochemicalImpedanceSpec

3、troscope，EIS)簡單分析了材料的電化學(xué)反應(yīng)機理。
　　結(jié)構(gòu)與形貌分析表明，合成的LiFePO4/C材料具有與LiFePO4完全相同的橄欖石結(jié)構(gòu)，LiFePO4晶體生長比較完整，粒度較大，大部分為表面光滑的球形或橢球形大顆粒；合成的LiFePO4/C材料組裝成的電池充放電研究表明，蔗糖摻雜量相對LiFePO4為15mass％時，制備的LiFePO4/C材料具有最高的比容量和較好的高倍率性能，在0.2C下放電容量達到138m

4、Ah/g，5C放電容量達到98mAh/g，10C下放電容量達到78mAh/g。
　　研究了金屬元素V摻雜對LiFePO4/C結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能的影響。所研制的改性材料LiFe1-xVxPO4和LiFePO4具有相同的橄欖石結(jié)構(gòu)，當x=0.05時，所得LiFe0.95V0.05PO4材料在5C放電容量達到97mAh/g，10C下放電容量達到77mAh/g，通過V摻雜，材料的高倍率放電比容量和循環(huán)性能并沒有得到有效改善。
　　循環(huán)