摻雜磷酸鐵鋰正極材料的合成及改性研究.pdf

1、正極材料是決定鋰離子電池性能的主要因素,且占整個電池成本的40％左右。因此,開發(fā)高性能鋰離子電池正極材料對鋰電行業(yè)的發(fā)展至關(guān)重要。其中LiFePO4由于其成本低,安全性好和循環(huán)穩(wěn)定性優(yōu)良等特點被認為是目前最具開發(fā)前景的鋰離子電池正極材料之一。但是由于LiFePO4的電子和離子導(dǎo)電性均較低,大大影響了其實用化進程。
　　本論文以FeC2O4為Fe源,以Li2CO3為Li源,以蔗糖為碳源,通過高溫固相法合成了碳包覆的LiFePO4/C

2、,探討了煅燒溫度、保溫時間、球磨介質(zhì)和碳包覆量對材料結(jié)構(gòu)、形貌和電化學(xué)性能的影響,結(jié)果表明以無水乙醇/H2O(體積比為4:1)為球磨介質(zhì),碳包覆量為4wt%,700℃下煅燒15h所合成的材料性能最好。
　　為了改善LiFePO4/C的電化學(xué)性能,對其表面包覆Zn3(PO4)2。結(jié)果表明,材料的放電容量隨著Zn3(PO4)2包覆量的增加先增大后減小。當(dāng)包覆量為1wt%時,材料在0.1C倍率下的首次放電容量為158mAh g-1。

3、r>　　此外,研究了Ni2+、Mn2+摻雜對材料性能的影響。分別以Ni(CH3COO)2·4H2O為Ni源,以Mn(CH3COO)2·4H2O為Mn源,采用高溫固相法制備了Ni2+摻雜的LiNiyFe1-yPO4/C和Mn2+摻雜的LiMnyFe1-yPO4/C。研究了Ni2+、Mn2+摻雜對材料晶體結(jié)構(gòu)、形貌和電化學(xué)性能的影響。結(jié)果表明,摻雜適量金屬離子Ni2+、Mn2+不會改變材料的晶體結(jié)構(gòu),但明顯改善了材料的電化學(xué)性能。當(dāng)Ni2+

4、和 Mn2+的摩爾百分比分別為2%和3%時,材料具有最好的電化學(xué)性能。在1C倍率下放電時,LiNi0.02Fe0.98PO4/C和LiMn0.03Fe0.97PO4/C的首次放電容量分別為141和142mAhg-1,循環(huán)50次后容量保持率均為98%左右,而未摻雜的LiFePO4/C首次放電比容量分別僅為125mAhg-1,50次后容量保持率僅為94%。在最佳摻雜比例的基礎(chǔ)上,進一步合成了Ni2+、Mn2+共摻雜的LiFe0.95Ni0.