水熱法制備LiFePO4正極材料及其改性研究.pdf

1、與傳統(tǒng)的鉛酸電池和鎳氫、鎳鎘電池相比,鋰離子電池具有工作電壓高、能量密度高、輸出電壓高、比容量高、循環(huán)性能良好、無(wú)記憶效應(yīng)和安全性能好等優(yōu)點(diǎn),其應(yīng)用領(lǐng)域越來(lái)越廣泛。鋰離子電池主要是由正極材料、負(fù)極材料、電解質(zhì)和隔膜組成的。而在鋰離子電池的各個(gè)組成部分中,正極材料性能的好壞對(duì)鋰離子電池的發(fā)展至關(guān)重要。因此,研發(fā)高性能的新型鋰離子電池正極材料是鋰離子電池發(fā)展的重要任務(wù)。LiFeP04是目前研究和應(yīng)用較普遍的正極材料,但其較低的電子導(dǎo)電率和L

2、i+遷移率極大地限制了放電倍率性能,因此,常通過(guò)碳包覆和金屬離子摻雜的方法來(lái)提高其電子導(dǎo)電率和Li+遷移速率。
　　本文以pH為主要因素,同時(shí)對(duì)三種改性方法(碳包覆、Li位摻雜Mg2+和Fe位摻雜Mn2+)進(jìn)行綜合研究。采用水熱合成法,在2000c-F,寬pH值(pH=3~10)范圍內(nèi)制備LiFeP04正極材料,并探究了不同pH、不同改性方法、摻雜量對(duì)材料形貌及電化學(xué)性能的影響。主要獲得了以下成果:
　　(1)在未進(jìn)行改性處

3、理時(shí),pH=3時(shí)未得到LiFeP04,生成的產(chǎn)物是Fe2POs;pH=4、5和pH=10時(shí),產(chǎn)物的主相為L(zhǎng)iFeP04,但其中含有Fe2P05雜相,純度不高;pH=6~9時(shí),合成的LiFeP04純度較高,且隨著pH的增大,樣品的顆粒尺寸逐漸減小,LiFeP04的電化學(xué)性能越來(lái)越好,pH=9時(shí),材料的首次放電比容量為121mAh·g-1,容量保持率為84.3％;
　　(2)以葡糖糖作為有機(jī)碳源,在200。C的溫度下,分別對(duì)pH=6~

4、9時(shí)合成的LiFeP04材料進(jìn)行表面包覆改性。結(jié)果顯示,經(jīng)過(guò)碳包覆處理后,在各個(gè)pH值下都合成了純相的LiFeP04,且隨著pH的升高,產(chǎn)物的電化學(xué)性能越來(lái)越好。pH=9時(shí),在0.1C放電倍率下,材料首次放電比容量達(dá)到145.7mAh·g-1,30次循環(huán)后容量保持率為91.7％;
　　(3)選擇不同的摻雜量在Li位摻雜后合成Lil.xMgxFeP04。結(jié)果表明,在x=O.01時(shí),DH:6、7下合成的Li099M9001FeP04中

5、所含雜質(zhì)較多,主要為Fe2POs;隨著pH的升高,材料的首次放電比容量和容量保持率都有所增加;X_0.02時(shí),Lio98Mgo02FeP04樣品電化學(xué)性能的變化趨勢(shì)與x=0.01時(shí)相同,也是隨pH的升高而改善;pH=9時(shí),Lio99Mgo oiFeP04和Lio98M9002FeP04的首次放電比容量分別為140.8mAh·g-1、143.6 mAh‘g-1。
　　(4)選擇Mn(CH3coo)2中的Mn2+對(duì)LiFeP04進(jìn)行F