磷酸鐵鋰表面納米導(dǎo)電材料修飾改性研究.pdf

1、近年來，LiFePO4（LFP）電池因理論容量較高、成本低廉、環(huán)境友好等特點，被廣泛應(yīng)用于鋰離子動力電池市場。然而，LiFePO4正極材料的低電子電導(dǎo)率和低Li+擴散系數(shù)阻礙了其電化學(xué)性能的進一步提升，是目前亟待突破的技術(shù)瓶頸。針對上述問題，本論文以提高材料電子電導(dǎo)率及Li+擴散系數(shù)為目的，圍繞LiFePO4正極材料表面改性技術(shù)展開了研究，具體研究內(nèi)容如下：
　　通過二步液相化學(xué)還原法，在 LiFePO4正極材料表面進行納米 Cu

2、微粒修飾，制備了LFP/Cu復(fù)合材料。研究不同工藝參數(shù)對LiFePO4表面納米Cu微粒的成核速率、晶粒生長及材料電化學(xué)性能的影響規(guī)律，優(yōu)化得出納米Cu微粒的生長工藝：16 mL/L HCHO、pH=11.5、T=40℃、t=12 min。優(yōu)化工藝制備的LFP/Cu復(fù)合材料在0.1C倍率下具有較高的首次放電比容量146.7 mAh/g，在0.5C、1C、2C和5C倍率下的放電比容量分別為141.5、128.5、112.1和88.3 mAh

3、/g。分散在LiFePO4顆粒表面的納米Cu微粒顯著降低了材料接觸阻抗，提高了電子電導(dǎo)率，減少了電極極化，使LiFePO4的倍率性能得到提高，但循環(huán)穩(wěn)定性還有待改善。
　　對基于Mo6+摻雜改性的LiFePO4正極材料進行表面納米Cu微粒修飾，制備了LiFe0.85Mo0.05PO4/Cu復(fù)合材料。納米Cu微粒在LiFe0.85Mo0.05PO4表面均勻分散，形成的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)有利于表面電子電導(dǎo)率的提升，LiFe0.85Mo0.05P

4、O4/Cu復(fù)合材料在0.1C倍率下的首次放電比容量達154.3 mAh/g。體相摻雜和表面修飾復(fù)合改性技術(shù)提高了LiFePO4材料的電子電導(dǎo)率與離子電導(dǎo)率，此外，Mo6+摻雜有效減少了電極極化，使 LiFe0.85Mo0.05PO4/Cu復(fù)合材料展示出較好的倍率性能，在不同倍率下的充放電容量均得到了提高，90次不同倍率循環(huán)后容量保持率達89.5％。
　　此外，以石墨烯為原料制備碳納米卷（CNSs），并與LiFePO4正極材料復(fù)合制

5、備了LFP/CNSs復(fù)合材料，研究不同表面張力的溶液對CNSs的產(chǎn)量及卷曲程度的影響。LFP/CNSs復(fù)合材料中少量的小管徑CNSs分散在LiFePO4顆粒間，對復(fù)合材料振實密度影響較小。LFP/CNSs復(fù)合材料在0.1C倍率下，充放電比容量分別為156.2和153.9 mAh/g，約為理論容量的91%，在0.5C、1C、2C、5C倍率下的放電比容量分別可達148.5、139.2、131.6和119.0 mAh/g，90次不同倍率循環(huán)后