鋰離子電池正極材料LiFePO4-C的制備及其水溶液中電化學(xué)性能的研究.pdf

1、與傳統(tǒng)有機(jī)電解液系統(tǒng)的鋰離子電池相比，以鋰鹽水溶液做電解液的鋰離子電池，由于其價(jià)格低廉、對(duì)環(huán)境無(wú)污染，高功率以及安全性能高等優(yōu)點(diǎn)，成為極具發(fā)展?jié)摿Φ男乱淮鷥?chǔ)能系統(tǒng)。磷酸鐵鋰因其在水溶液中表現(xiàn)出優(yōu)良的脫嵌鋰性能，同時(shí)又具有良好的安全性、對(duì)環(huán)境無(wú)污染以及成本較低等優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是最有希望應(yīng)用于水系鋰電的正極材料之一。但是作為電極材料，離子擴(kuò)散較慢以及導(dǎo)電性能較差都嚴(yán)重影響其電化學(xué)性能。目前人們主要通過(guò)碳包覆、離子摻雜以及控制形貌等方法來(lái)提高材

2、料的離子擴(kuò)散速率和電導(dǎo)率，從而改善其電化學(xué)性能。
　　本文主要采用簡(jiǎn)單反應(yīng)途徑制備前驅(qū)體，將前驅(qū)體與碳源(PVP)混合經(jīng)過(guò)高溫焙燒，最終制備出LiFePO4/C復(fù)合材料，通過(guò)三電極體系，在硫酸鋰的水溶液中測(cè)試其電化學(xué)性能，研究電解液濃度、形貌以及碳含量對(duì)LiFePO4/C電化學(xué)性能的影響。主要研究工作如下:
　　1.通過(guò)簡(jiǎn)單的沉淀法，合成具有不同形貌的前驅(qū)體，詳細(xì)探究了實(shí)驗(yàn)條件如AA和PVP的濃度、反應(yīng)溫度以及反應(yīng)時(shí)間對(duì)前驅(qū)

3、體形貌的影響。在反應(yīng)物L(fēng)iOH、H3PO4和FeSO4濃度分別為0.06mol·L-1，0.02mol·L-1和0.02mol·L-1，AA和PVP濃度為0.02mol·L-1和0.04mol·L-1，反應(yīng)溫度100℃，反應(yīng)時(shí)間3h的條件下，可以得到形貌均一的圓盤(pán)狀前驅(qū)體。將其與PVP以質(zhì)量比1∶0.08混合均勻后氮?dú)夥障赂邷乇簾?，生成具?010)晶面擇優(yōu)的圓盤(pán)狀LiFePO4/C復(fù)合材料。
　　2.以鐵粉為鐵源，利用0.5mo

4、l·L-1硝酸和醋酸（摩爾比1∶5）的混合酸與鐵粉反應(yīng)，反應(yīng)4小時(shí)后加入磷源和鋰源，一鍋法制備前驅(qū)體。隨后將前驅(qū)體與PVP混合高溫焙燒，得到微米級(jí)LiFePO4/C復(fù)合材料。利用XRD、SEM等手段進(jìn)一步分析產(chǎn)物物相和形貌。這一方法操作簡(jiǎn)便，易于規(guī)模化工業(yè)生產(chǎn)。
　　3.以LiFePO4/C復(fù)合材料為工作電極，飽和甘汞電極(SCE)和鉑電極為參比和對(duì)電極，在Li2SO4水溶液測(cè)試三電極體系的電化學(xué)性能。發(fā)現(xiàn)具有(010)晶面擇優(yōu)的