鋰電用高性能硅酸鐵鋰陰極材料的研究.pdf

1、硅酸鐵鋰（Li2FeSiO4）是一種新型的聚陰離子結(jié)構(gòu)的正極材料。與橄欖石型磷酸鐵鋰相類似，其原料分布廣泛、成本低廉、綠色環(huán)保；除此之外，還可以通過雙電子的反應(yīng)提供高達(dá)331mAh/g的理論比容量，能量密度高達(dá)1200Wh/kg，均可以達(dá)到一般正極材料的兩倍，是理想的下一代鋰離子正極材料的有力備選。
　　本文主要對(duì)硅酸鐵鋰的合成以及改性方法進(jìn)行了研究和探索，用幾種不同的方法對(duì)硅酸鐵鋰材料的結(jié)構(gòu)、形貌、改性和電化學(xué)性能進(jìn)行了研究，系

2、統(tǒng)地進(jìn)行了材料的制備、復(fù)合改性以及電化學(xué)性能的測(cè)試，并取得了一定的研究成果，具體內(nèi)容如下：
　　1.采用水熱固相兩步法合成了粒徑尺寸在50-60nm的納米顆粒，對(duì)水熱以及煅燒條件進(jìn)行調(diào)控，使得納米顆粒堆疊構(gòu)成三維多孔結(jié)構(gòu)。同時(shí)，對(duì)材料進(jìn)行簡(jiǎn)單的一步包碳，使得材料表面包覆一層薄薄的無定形碳層，這并沒有使材料的結(jié)構(gòu)及形貌發(fā)生明顯的變化，但是電化學(xué)性能有了明顯的提高。在1.5-4.5V的電壓窗口，能夠提供170mAh/g的可逆容量。通過

3、與文獻(xiàn)中報(bào)道的以及本實(shí)驗(yàn)中的材料進(jìn)行的對(duì)比實(shí)驗(yàn)，可以證明：控制材料的尺寸、三維多孔結(jié)構(gòu)以及對(duì)材料進(jìn)行簡(jiǎn)單的無定型碳包覆，都能很好地提高材料的離子擴(kuò)散速率以及電子電導(dǎo)率，從而有效地提高材料的電化學(xué)性能。
　　2.設(shè)計(jì)利用碳管的導(dǎo)電性以及碳管的三維骨架合成以碳管為支撐的共軸結(jié)構(gòu)，以提高材料的導(dǎo)電性，降低材料之間的接觸電阻。本實(shí)驗(yàn)中主要采用三步的溶膠凝膠法進(jìn)行材料的制備。通過實(shí)驗(yàn)條件的摸索，最終可以合成設(shè)出了預(yù)期的效果：在碳管的表面長(zhǎng)了

4、致密的硅酸鐵鋰，形成了共軸結(jié)構(gòu)，通過碳管的交織形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，對(duì)鋰離子的傳輸也有所提高。通過X RD的表征，所合成的材料為正交相的硅酸鐵鋰；通過比表面積的比較，發(fā)現(xiàn)本實(shí)驗(yàn)中所合成的材料，相較于水熱法合成的材料比表面積更大，分析應(yīng)該是由于共軸結(jié)構(gòu)的材料進(jìn)一步形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)引起的比表面積的增加。本實(shí)驗(yàn)中，我們進(jìn)行了比較初步的電化學(xué)測(cè)試和探索，在1.5–4.6V的電壓窗口可以提供~200mAh/g的容量。
　　3.使用靜電紡絲的方法，我們合