不同形貌LiFePO4的可控合成與電化學(xué)性能研究.pdf

1、橄欖石型的LiFePO4具有低廉無毒、良好的熱穩(wěn)定性及循環(huán)穩(wěn)定性等優(yōu)點，近年來被認(rèn)為是最具發(fā)展?jié)摿Φ匿囯x子電池正極材料之一。
　　 本文首先綜述了橄欖石型的LiFePO4的研究進展，然后制備了不同形貌的LiFePO4，并對其晶體結(jié)構(gòu)、形貌和電化學(xué)性能進行表征。
　　 首先，采用二步法（水熱—固相法）合成了納米棒狀的磷酸鉄鋰正極材料。采用X射線衍射法(XRD)、掃描電子顯微鏡法(SEM)、透射電子顯微鏡法(TEM)及恒流充

2、放電測試儀對其進行物相結(jié)構(gòu)、表面形貌及電化學(xué)性能測試表征。結(jié)果表明，利用水熱法可以合成納米棒狀的磷酸亞鐵(Fe3(PO4)2.xH2O)前軀體，且利用固相法將磷酸亞鐵納米棒轉(zhuǎn)化為純相的磷酸鉄鋰(LiFePO4)納米棒。在1C倍率下，其放電比容量為125 mAh/g，當(dāng)倍率提高到5C時，其放電比容量仍能維持在104m Ah/g，說明此材料具有良好的高倍率性能。
　　 其次，采用水熱法合成一系列空心的LiFe1-xMnxPO4(x=

3、0，0.25，0.5，0.75，1)化合物，利用XRD表征其晶體結(jié)構(gòu)，且利用SEM及TEM對材料形貌進行表征。證實了空心結(jié)構(gòu)的晶體能提高材料的電化學(xué)性能，且隨著Mn含量的增加，材料的能量密度有所提高。當(dāng)x=0.75時，LiFe0.25Mn0.75PO4具有最高的能量密度，且在0.1C下放電比容量高達153mAh/g。當(dāng)x=0.5時，LiFe0.5Mn0.5PO4具有優(yōu)秀的倍率性能，因此，LiFe0.25Mn0.75PO4與LiFe0.5

4、Mn0.5PO4均為有前景的鋰離子正極材料。
　　 最后，采用水熱法合成前軀體NH4FePO4·H2O，研究不同反應(yīng)條件對前軀體結(jié)構(gòu)、形貌的影響，結(jié)果表明，合成前軀體的最優(yōu)條件為180℃，1h。在此基礎(chǔ)上，直接添加醋酸鋰于前軀體反應(yīng)容器，再次利用水熱法合成LiFePO4微米片，研究了Li含量對產(chǎn)物結(jié)構(gòu)、形貌及電化學(xué)性能的影響，結(jié)果表明，Li/Fe=5為最優(yōu)比例，通過此Li/Fe配比合成的LiFePO4物相最純，形貌為自組裝的規(guī)則