磷酸鐵鋰正極材料的制備及其電化學(xué)性能研究.pdf

1、隨著化石燃料的急劇消耗和與之帶來的環(huán)境問題，綠色清潔能源的開發(fā)和利用有著重要意義。作為新一代高能綠色的儲(chǔ)能裝置，鋰離子電池廣泛應(yīng)用到便攜式電子設(shè)備和電動(dòng)汽車以及混合動(dòng)力汽車等領(lǐng)域。LiFePO4是一種性能較為優(yōu)異的鋰離子電池正極材料，與傳統(tǒng)的鈷基材料相比，具有低毒性，原料豐富，成本低廉，良好的熱穩(wěn)定性，突出的安全性能，較高的比容量和優(yōu)異的循環(huán)性能以及環(huán)境友好等特點(diǎn)，成為動(dòng)力電池正極材料的寵兒。
　　本文中，我們采用溶劑熱法，以三價(jià)

2、鐵鹽為鐵源，反應(yīng)物濃度比為L(zhǎng)i: Fe:P=1:1:1，乙二醇為溶劑，成功合成了LiFePO4正極材料。通過XRD、IR、SEM和電化學(xué)測(cè)試等方法對(duì)材料結(jié)構(gòu)、形貌和電化學(xué)性能進(jìn)行了表征。IR測(cè)試結(jié)果，揭示了乙二醇在溶劑熱反應(yīng)過程中，不僅作為溶劑使顆粒均勻分散，而且作為還原劑將Fe3+還原成Fe2+。通過研究不同反應(yīng)時(shí)間、溫度、濃度的溶劑熱反應(yīng)，得到了不同形貌的目標(biāo)產(chǎn)物。對(duì)球狀和啞鈴狀產(chǎn)物的機(jī)理研究，得到了一種新穎的球形形貌形成機(jī)制，即以

3、棒狀或者薄餅狀為起始形貌，由于不同部位生長(zhǎng)速率的不同，形成了兩頭生長(zhǎng)快，中間生長(zhǎng)慢的兩頭向中間包圍的成球機(jī)制。我們形象地將這種成球機(jī)制稱之為磁場(chǎng)型取向生長(zhǎng)。并且發(fā)現(xiàn)了溶劑熱過程中的凝膠現(xiàn)象。電化學(xué)測(cè)試表明，不同形貌產(chǎn)物的電化學(xué)性能有著很大的差異。在20mA/g電流密度下，鳥巢狀、片狀微球、啞鈴狀和帶狀LiFePO4的首次放電容量分別為113.5、101.7、81.8和50.5mAh/g。
　　同時(shí)，我們采用溶液和水熱的方法，合成了

4、不同擇優(yōu)取向性質(zhì)的NH4FePO4·H2O前驅(qū)物，再通過固相法成功生成不同取向生長(zhǎng)性質(zhì)的LiFePO4產(chǎn)物。通過XRD、SEM以及電化學(xué)測(cè)試等方法，對(duì)材料的結(jié)晶性能、產(chǎn)物形貌和材料的電化學(xué)性能進(jìn)行表征。SEM圖像顯示前驅(qū)物和LiFePO4產(chǎn)物都呈片狀結(jié)構(gòu)，XRD數(shù)據(jù)則表明，水熱法前驅(qū)物合成的LFP-1有非常明顯的沿(100)晶面擇優(yōu)取向現(xiàn)象，而不添加NH4HCO3生成前驅(qū)物而合成的LFP-2不出現(xiàn)擇優(yōu)取向現(xiàn)象。電化學(xué)測(cè)試結(jié)果表明，LFP