動(dòng)力電池正極材料磷酸鐵鋰的制備和性能研究.pdf

1、橄欖石型磷酸鐵鋰(LiFePO4)作為目前最有發(fā)展前景的鋰離子動(dòng)力電池正極材料之一，具有高比容量、好的循環(huán)可逆性能、低的原料成本、高的安全性能和環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)，目前已經(jīng)成為電池界競(jìng)相開(kāi)發(fā)和研究的熱點(diǎn)。但其低的電子導(dǎo)電率和鋰離子擴(kuò)散系數(shù)，導(dǎo)致了LiFePO4材料在高倍率充放電條件下比容量衰減迅速，從而嚴(yán)重地阻礙了LiFePO4的商業(yè)化應(yīng)用。針對(duì)以上存在的問(wèn)題，本文通過(guò)調(diào)控LiFePO4材料的顆粒大小和晶體生長(zhǎng)方向，以及通過(guò)碳改性等手段來(lái)改

2、性L(fǎng)iFePO4材料，最終提高其充放電性能。本文取得了如下主要結(jié)果:
　　首先，采用實(shí)驗(yàn)室規(guī)格的高剪切混合器來(lái)制各前驅(qū)體，經(jīng)水熱結(jié)晶，成功地實(shí)現(xiàn)了對(duì)LiFePO4/C材料粒度大小的調(diào)控。通過(guò)研究獲得了高剪切混合器轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速對(duì)前驅(qū)體沉淀和LiFePO4/C材料的晶體結(jié)構(gòu)、顆粒形貌、大小及其分布的影響規(guī)律，揭示了高剪切混合器輔助的水熱法實(shí)現(xiàn)粒度可控的關(guān)鍵。在高剪切混合器轉(zhuǎn)速為1.3×104rpm下制備得到的LiFePO4/C樣品，其粒度

3、減小至～220nm，表現(xiàn)出了優(yōu)異的電化學(xué)性能，在0.1C和20C倍率下，其放電比容量分別達(dá)到160.1mAh·g-1和90.8mAh·g-1。
　　其次，在高剪切混合器輔助的水熱工藝基礎(chǔ)上，繼續(xù)在前驅(qū)體的混合過(guò)程中加入了非離子型表面活性劑Tween-80。研究表明，表面活性劑Tween-80分子在水熱合成過(guò)程中可以降低LiFePO4產(chǎn)物粒度大小，并且可以調(diào)控LiFePO4產(chǎn)物沿(010)晶面生長(zhǎng)。制備得到的LiFePO4/C材料其

4、顆粒粒度減小至～100nm，I(020)/I(111)比值高達(dá)1.19，表現(xiàn)出了優(yōu)異的電化學(xué)性能，在0.1C和20C倍率下，放電容量高達(dá)166.5mAh·g-1和119.6mAh·g-1。
　　最后，采用金屬有機(jī)框架MIL-100(Fe)同時(shí)作為模板和原料，制備得到了由LiFePO4納米顆粒嵌入多孔連續(xù)碳骨架內(nèi)部的三維多孔LFP/CNWs材料。為了進(jìn)一步提高該材料的導(dǎo)電性能，將LFP/CNWs樣品同三聚氰胺(C3N3(NH2)3)