球形LiFePO4材料的合成與改性研究.pdf

1、LiFePO4材料因為安全性能高和熱穩(wěn)定性好的特點受到廣泛地備受關(guān)注,但是其電子導(dǎo)電率和鋰離子擴散系數(shù)小,導(dǎo)致其導(dǎo)電性能不好,同時體積比容量低,制約了其實際應(yīng)用。本文使用控制結(jié)晶法制備了球形FePO4,再以FePO4為前軀體,使用碳熱還原法制備了球形LiFePO4/C和不同釩摻雜量的球形LiFePO4/V/C材料,并對材料進行了物理與電化學(xué)性能的表征測試。
　　通過兩步合成的方法制備了球形LiFePO4/C材料,通過XRD、SEM

2、、TG/DSC等手段對材料的結(jié)構(gòu)和形貌進行了表征。研究了溶液 pH值和水熱時間對 FePO4前軀體結(jié)構(gòu)形貌的影響,并得到了最佳的合成工藝。對不同碳包覆量的材料進行了電化學(xué)性能測試,得出當(dāng)碳加入量為理論產(chǎn)物的10％時,材料的性能最好。由于碳包覆改善了材料的導(dǎo)電性使得LiFePO4/C材料具有較好的電化學(xué)性能,在0.1C倍率下首次脫鋰容量能達到137.6mAh/g,而在10C倍率下脫鋰容量減小至76.7mAh/g。循環(huán)性能顯示材料具有良好的

3、循環(huán)穩(wěn)定性,以10C倍率循環(huán)200次后,容量維持率為95%。
　　通過使用兩步合成的方法成功合成了不同釩摻雜量的LiFePO4/V/C球形材料,通過XRD、EDS、SEM以及ICP等分析手段表明該實驗條件下能將少量的釩離子摻雜進入LiFePO4材料的體相中,實現(xiàn)了超價態(tài)金屬摻雜。研究了釩的摻雜量的改變對材料組成、結(jié)構(gòu)和形貌的影響,并研究了反應(yīng)溫度對材料的組成和性能的影響,研究證明700℃煅燒得到的材料的比容量最高。通過循環(huán)伏安測試