硅酸亞鐵鋰材料的合成及其電化學(xué)性能研究.pdf

1、Li2FeSiO4材料具有理論容量高、原材料資源豐富、價(jià)格低廉及環(huán)境友好等眾多優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是具有應(yīng)用前景的新一代鋰離子電極材料。但是Li2FeSiO4本身的電子傳導(dǎo)率較低，鋰離子的擴(kuò)散速率較小，制約了Li2FeSiO4材料的發(fā)展。針對(duì)Li2FeSiO4的缺點(diǎn)，為提高材料的性能，我們對(duì)于材料的合成工藝、包覆碳、電化學(xué)性能和鋰脫嵌動(dòng)力學(xué)過(guò)程等展開(kāi)了深入系統(tǒng)的研究。同時(shí)對(duì)Li2FeSiO4作為鋰離子電池負(fù)極材料應(yīng)用進(jìn)行了相關(guān)研究。主要研究?jī)?nèi)容

2、如下:
　　 采用溶膠-凝膠法，以檸檬酸作為螯合劑和碳源，成功制備出納米尺寸的Li2FeSiO4/C材料，并研究了鋰源、鐵源和煅燒溫度對(duì)材料性能的影響。研究結(jié)果表明:采用CH3COOLi·2H2O為鋰源，F(xiàn)e(NO3)3·9H2O為鐵源，在600℃下煅燒10h制備的材料的結(jié)構(gòu)、表面形貌和電化學(xué)性能最佳。該材料結(jié)晶良好，雜相較少，一次顆粒粒徑約為20-40 nm，碳含量為10.06％，碳膜均勻的分布在Li2FeSiO4顆粒的表面以

3、及顆粒之間。樣品具有良好的電化學(xué)性能:在C/16倍率下材料的首次放電容量達(dá)156.6 mAh g-1，經(jīng)過(guò)30次循環(huán)，容量還保持為143.3 mAhg-1。在0.1、0.2、0.5、1和2C下首次放電比容量分別為152.8、128.1、102、81.2和60.1 mAh g-1。
　　 采用循環(huán)伏安法和電化學(xué)阻抗譜研究了Li2FeSiO4/C的電極過(guò)程動(dòng)力學(xué)。循環(huán)伏安研究表明，在氧化和還原過(guò)程中鋰離子在固相中的平均擴(kuò)散系數(shù)D0分

4、別為7.15×10-12、7.05×10-12 cm2 s-1，電極具有較好鋰離子的脫嵌可逆性。電化學(xué)阻抗技術(shù)研究表明Li2FeSiO4/C電極的電荷轉(zhuǎn)移電阻Rct在2.8 V處有最小值，通過(guò)交流阻抗測(cè)試得到鋰離子在Li2FeSiO4/C電極中的擴(kuò)散系數(shù)為1.25×10-14～1.69×10-14 cm2 s-1。
　　 Li2FeSiO4作為鋰離子電池負(fù)極材料，在50 mA g-1的電流密度下的首次放電容量為880 mAh g