LiFePO4的共沉淀法制備及其碳包覆性能研究.pdf

1、橄欖石型結(jié)構(gòu)的磷酸鐵鋰因其原料豐富、價格低廉、熱穩(wěn)定與可逆性好、安全性高、環(huán)境友好等優(yōu)點而被視為未來最有發(fā)展前景的鋰離子電池正極材料。然而由于磷酸鐵鋰自身電導(dǎo)率及鋰離子擴散系數(shù)比較低,極大的影響了其電化學(xué)性能。近年來,研究者們在磷酸鐵鋰的合成工藝和改性方面均取得了豐碩的成果。本文在以往研究的基礎(chǔ)上繼續(xù)對磷酸鐵鋰的合成過程進(jìn)行了研究,并對共沉淀法合成工藝的條件進(jìn)行了優(yōu)化研究。
　　本論文以LiOH、FeSO4、H3PO4為原料,采用

2、共沉淀法制備了磷酸鐵鋰前驅(qū)體。為了在溶液里沉淀出等摩爾的Li3PO4與Fe3(PO4)2?8H2O前驅(qū)體混合物,研究了原料不同加料順序、不同鋰鐵配比、不同陳化溫度對制備前驅(qū)體的影響。電化學(xué)性能測試表明,將磷酸與氫氧化鋰混合后,再加入硫酸亞鐵溶液制備的前驅(qū)體焙燒后的產(chǎn)物具有最好的充放電比容量,分別為114.7mAh?g-1、114.5mAh?g-1;XRD測試結(jié)果表明,鋰鐵比為3:1時制備的產(chǎn)物為純相LiFePO4;SEM測試結(jié)果表明,陳

3、化溫度為35℃時產(chǎn)物顆粒被碳包覆層緊密連接在一起,顆粒大小均一,呈圓球狀;討論了不同焙燒溫度與焙燒時間對形成的產(chǎn)物電化學(xué)性能的影響,焙燒溫度為650℃時,合成產(chǎn)物顆粒大小均一,粒徑在600nm左右;充放電測試表明,當(dāng)焙燒時間為12h時,產(chǎn)物具有最好的充放電比容量,分別為125.8mAh?g-1、126.5mAh?g-1。
　　為了提高磷酸鐵鋰的電導(dǎo)率,研究了碳源與碳含量對制備的產(chǎn)物的電化學(xué)性能的影響。電化學(xué)性能測試表明,當(dāng)采用葡萄

4、糖為碳源,前驅(qū)體摻碳量為15％時制備的產(chǎn)物具有最佳的充放電比容量,0.2C倍率的首次充放電比容量分別為122mAh?g-1、118mAh?g-1,效率為96.7%。對最優(yōu)化條件下的產(chǎn)物進(jìn)行了充放電測試,結(jié)果表明,0.5C、1C、2C倍率下的放電比容量分別為100mAh?g-1、89mAh?g-1、80mAh?g-1,同時也進(jìn)行了循環(huán)伏安測試,形成的氧化峰與還原峰之間的峰電位差只有0.3V,六次循環(huán)后,所形成的氧化峰與還原峰幾乎完全重合,