鋰離子電池材料FeS的制備及其電化學(xué)性能研究.pdf

1、FeS類材料由于其較高的理論比容量、平坦的充放電電壓平臺(tái)、較高的庫(kù)侖效率、資源豐富、環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)，是較有潛力的鋰離子電池負(fù)極材料之一。本文主要研究了FeS材料的晶體結(jié)構(gòu)及組成對(duì)其電化學(xué)性能的影響，并研究了FeS材料的不同制備方法及相關(guān)材料的電化學(xué)性能。
　　本文通過(guò)沉淀法制備了FeS前體材料，然后通過(guò)高溫煅燒處理，制備出了具有不同晶體結(jié)構(gòu)的FeS材料。XRD結(jié)果表明，當(dāng)煅燒溫度低于500℃時(shí)，F(xiàn)eS類材料為三方相的Fe1-xS材

2、料，晶體結(jié)構(gòu)空間群為P31；而溫度大于700℃時(shí)，F(xiàn)eS類材料為六方相的FeS材料，晶體結(jié)構(gòu)空間群為P62c；而溫度介于500℃和700℃之間，得到的是P31和P62c混合相材料。電化學(xué)研究結(jié)果表明，兩種不同相結(jié)構(gòu)的FeS材料其電化學(xué)性能也有明顯差別。六方相的FeS材料比三方相的Fe1-xS材料有著更好的充放電可逆性、循環(huán)穩(wěn)定性和高倍率性能。在0.1C倍率下循環(huán)40圈之后，三方相材料如FeS-500的容量保持率僅為60.2％，而六方相材

3、料如FeS-800的容量保持率可以達(dá)到90.2%；在0.2C、0.5C、1C高倍率下循環(huán)50圈之后，F(xiàn)eS-500材料的容量保持率分別為51.8%、63%和51.1%，而FeS-800的容量保持率分別為90.9%、89.8%和80.1%，高倍率性能明顯提高?？梢?jiàn)FeS類材料的晶體結(jié)構(gòu)對(duì)其電化學(xué)性能有著顯著影響。本文還結(jié)合電化學(xué)交流阻抗等研究方法進(jìn)一步分析了結(jié)構(gòu)組成對(duì)FeS材料的電化學(xué)性能的影響機(jī)制。
　　在上述研究工作的基礎(chǔ)上，本

4、文研究了由FeS2高溫轉(zhuǎn)化制備FeS材料的合成方法。XRD結(jié)果表明，通過(guò)FeS2高溫煅燒制備FeS材料是可行的，而且不同煅燒溫度對(duì)FeS材料的晶體結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能有較大的影響。在600℃以下燒結(jié)得到的是P31相結(jié)構(gòu)的缺鐵相Fe1-xS材料，900℃以上煅燒得到的是P62c六方相結(jié)構(gòu)的FeS材料，600℃到900℃間燒結(jié)得到的是混合相材料。循環(huán)穩(wěn)定性結(jié)果表明，高溫轉(zhuǎn)化法較沉淀法制備的FeS材料有著更好的電化學(xué)循環(huán)穩(wěn)定性，在0.1C倍率下F