磷酸亞鐵鋰復(fù)合正極材料的制備與改性研究.pdf

1、磷酸亞鐵鋰(LiFePO4)是一種具有良好應(yīng)用前景的鋰離子電池正極材料，此材料無(wú)毒、對(duì)環(huán)境友好、原材料來(lái)源豐富且價(jià)格低廉、比容量高、循環(huán)性能和熱穩(wěn)定性極好，被視為最有潛力替代鋰鈷氧化物材料的鋰離子電池正極材料。本文采用高溫固相反應(yīng)法，研究了制備過(guò)程中各工藝參數(shù)以及元素Ti和Mg摻雜對(duì)LiFePO4/C材料電化學(xué)性能的影響，優(yōu)化了制備工藝。
　　實(shí)驗(yàn)室階段，采用高溫固相法，研究不同的焙燒溫度、焙燒時(shí)間和蔗糖摻雜量對(duì)于制備無(wú)金屬源摻雜

2、的橄欖石型LiFePO4/C復(fù)合正極材料電化學(xué)性能的影響，優(yōu)化的工藝條件為：焙燒時(shí)間為10h，焙燒溫度為600℃，蔗糖摻雜量為12mass％。
　　中試階段，采用高溫固相法，摻雜Mg元素和Ti元素，對(duì)LiFePO4/C復(fù)合正極材料進(jìn)行摻雜改性，X射線衍射(XRD)、掃描電鏡(SEM)對(duì)所得樣品的晶體結(jié)構(gòu)、表觀形貌、粒徑大小分析表明：焙燒溫度達(dá)到750℃時(shí)，合成的樣品已經(jīng)結(jié)晶完善，橄欖石晶體結(jié)構(gòu)完整；摻雜Mg和Ti元素的樣品，均保持

3、橄欖石晶體結(jié)構(gòu)，這說(shuō)明少量的金屬摻雜在晶格中大多是以固溶體形式存在，并沒(méi)有影響到LiFePO4/C的橄欖石晶體結(jié)構(gòu)；采用LiOH·H2O和LiH2PO4兩種鋰源合成樣品時(shí)，采用LiOH·H2O作為鋰源，樣品結(jié)晶程度更好。
　　研究焙燒前壓片處理，焙燒過(guò)程中的焙燒溫度，焙燒后處理對(duì)材料電化學(xué)性能的影響，結(jié)果表明：采用LiH2PO4和LiOH·H2O作為鋰源合成樣品，在0.2C、0.5C、1C三個(gè)放電倍率下放電，無(wú)論是采用哪種鋰源，經(jīng)

4、過(guò)壓片處理的樣品的放電比容量、循環(huán)性能、放電電壓、放電平臺(tái)寬泛度、平坦度等電化學(xué)性能參數(shù)均明顯優(yōu)于未經(jīng)過(guò)壓片處理的樣品；采用LiH2PO4作為鋰源，經(jīng)過(guò)720℃、750℃和780℃焙燒制備的Li0.97Fe0.99Ti0.03Mg0.01PO4/C樣品，在0.2C、0.5C、1C三個(gè)放電倍率下放電，焙燒溫度為780℃合成的樣品的電化學(xué)性能上占有明顯的優(yōu)勢(shì)：在放電倍率為0.2C、0.5C和1C時(shí)，依次放電比容量為129mAh·g-1、12

5、6mAh·g-1、112mAh·g-1；焙燒后的過(guò)篩處理工藝條件（200目過(guò)篩處理和400目過(guò)篩處理）對(duì)樣品Li0.97Fe0.99Ti0.03Mg0.01PO4/C電化學(xué)性能的影響：在放電倍率為0.2C時(shí)，后者的放電比容量為132mAh·g-1，優(yōu)于前者128mAh·g-1的放電比容量；在放電倍率為0.5C時(shí)，前者的放電比容量為127mAh·g-1，略高于后者的放電比容量124 mAh·g-1；在放電倍率為1C時(shí)，兩者的放電比容量接近