二元溶劑熱法合成鋰離子電池正極材料及其性能研究.pdf

1、橄欖石型結(jié)構(gòu)LiFePO4材料電壓平臺(tái)穩(wěn)定,理論容量高,循環(huán)性能好,成本低,安全性能穩(wěn)定,是一種非常理想的新型鋰離子電池正極材料,但是其低的電導(dǎo)率和鋰離子擴(kuò)散系數(shù)限制了其商業(yè)化。
　　本文采用用二元混合溶劑熱的方法控制合成具有特殊形貌的納米磷酸鐵鋰LiFePO4正極材料,詳細(xì)研究了二元混合溶劑(水和乙二醇)的比例對(duì)產(chǎn)物L(fēng)iFePO4的形貌及電化學(xué)性能的影響。結(jié)果表明,通過調(diào)整乙二醇和水的比例,可以選擇合成納米顆粒,微米片狀或者納米

2、棒狀(150-200nm)的LiFePO4,我們對(duì)反應(yīng)機(jī)理和晶體生長(zhǎng)過程給出了合理的解釋。充放電測(cè)試表明,當(dāng)水和乙二醇的體積比為3:2時(shí),制備得到的棒狀的納米LiFePO4具有最優(yōu)的電化學(xué)性能,其在0.2C電流下的比容量可以達(dá)到117.8 mAh/g,經(jīng)碳包覆后0.1C電流下實(shí)際比容量可以達(dá)到158.6 mAh/g,5C時(shí)仍可達(dá)到140.9 mAh/g,且在5C的電流密度下100次循環(huán)后容量仍可保持120.2 mAh/g,相當(dāng)于首次放電

3、容量的85％。CV測(cè)試計(jì)算表明,鋰離子在納米顆粒狀的,微米片狀的和納米棒狀的LiFePO4的擴(kuò)散系數(shù)分別為2.58×10-9,2.91×10-10,和7.22×10-10 cm2 s-1。
　　首次采用溶劑熱法合成了一種新型化合物作為鋰離子電池正極材料LiFe1/3Mn1/3Co1/3PO4/C,并對(duì)其結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能進(jìn)行了研究。合成的LiFe1/3Mn1/3Co1/3PO4屬正交晶系結(jié)構(gòu),掃描電鏡照片顯示合成的材料是長(zhǎng)度300n

4、m-400nm,寬度100-150nm的板狀形貌。以LiFe1/3Mn1/3Co1/3PO4/C作為正極材料進(jìn)行充放電測(cè)試,在3.5V,4.1V,4.6V出現(xiàn)了三個(gè)平臺(tái),分別對(duì)應(yīng)Fe3+/Fe2+, Mn3+/Mn2+,Co3+/Co2+氧化還原電對(duì),其中Fe3+/Fe2+氧化還原過程發(fā)生的電位略高于純的LiFePO4,Co3+/Co2+電對(duì)的電位低于純的LiCoPO4,Mn3+/Mn2+電對(duì)的電位基本保持不變,0.2C時(shí)首次放電容量達(dá)