LiFePO4-C復合正級材料的制備及其性能研究.pdf

1、隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，國家對新能源的發(fā)展也越來越重視，十二五規(guī)劃更是把發(fā)展新能源和國家儲能項目作為重點發(fā)展的三個主要方向之一，這就對鋰離子二次電池的性能提出了更高的要求。作為鋰離子電池正極材料之一的LiFePO4，具有放電比容量高、放電平臺平穩(wěn)、循環(huán)性能和熱穩(wěn)定性能好等優(yōu)點，而受到人們的青睞。由于不同的制備方法和工藝條件會對材料的性能產(chǎn)生很大的影響，所以我們在此比較深入的研究了不同的制備方法和工藝參數(shù)對材料性能的影響，期望找到合適的工

2、藝條件，制備出性能優(yōu)異的LiFePO4/C復合正極材料，以便更好的應用于工業(yè)生產(chǎn)。主要研究內容如下：
　　 ⑴傳統(tǒng)的高溫固相法不能使材料混合的更加的均勻，我們利用物質在水溶液狀態(tài)下能使材料達到分子級別的混合這一特性，來對傳統(tǒng)的方法進行了改進。先把幾種原料配成水溶液，然后再與草酸亞鐵進行混合研磨、干燥、煅燒制備出正極材料。測試結果表明：用改進的方法制備出的材料性能更好，在0.1C充放電倍率下，其放電容量達到128.4mAh/g，并

3、且50次循環(huán)內，容量沒有衰減。同時，考察了不同的碳源和不同的碳源加入量對材料性能的影響。結果表明：當用葡萄糖作碳源且加入量為3％時，合成的材料的性能最好，其0.1C和0.5C充放電倍率下，放電容量為分別為145.3 mAh/g和137.3mAh/g，且循環(huán)性能良好。
　　 ⑵在用溶膠-凝膠法制備LiFePO4時，我們提出用Fe3+化合物來替代傳統(tǒng)的Fe2+鹽，這就會省去前期的惰性氣氛保護步驟，會大大簡化操作步驟。并且，通過調節(jié)不

4、同的碳含量來保證Fe3+全部被還原。測試結果表明：當硝酸鐵與檸檬酸的摩爾比為1:1時，制備的材料中基本沒有Fe3+的存在，材料表現(xiàn)出了良好的電化學性能。
　　 ⑶通過考察不同的鋰鹽加入量，找到合適的配比，來彌補鋰鹽在制備過程中和充放電反應中的損失。分析結果表明：當鋰鹽與硝酸鐵的摩爾比為1.05:1時，材料的性能最佳，首次放電比容量達到152.3mAh/g(0.1C)，50次循環(huán)容量衰減只有3.6％，展現(xiàn)出了較好的電化學性能。

5、r>　　 ⑷通過考察不同的水浴溫度、燒結溫度、燒結時間、溶膠pH四個方面來對工藝進行優(yōu)化設計。測試結果表明：當硝酸鐵、檸檬酸和鋰鹽的摩爾比為1:1:1.05，調節(jié)溶膠pH在6.0-6.5范圍內，在75℃的水浴的溫度中蒸發(fā)制備成凝膠，在650℃、焙燒16h制備的LiFePO4/C復合材料的性能最好。在0.1C充放電制度下，放電比容量超過155mAh/g，0.5C倍率下放電容量達到143 mAh/g，并且具有良好的循環(huán)性能。對材料進行交流