草酸亞鐵對LiFePO4正極材料的制備及組織性能的影響.pdf

1、橄欖石型LiFePO4正極材料具有成本低廉、原料來源廣且對環(huán)境友好、安全性能和循環(huán)性能優(yōu)異等優(yōu)點，成為新一代最具發(fā)展前景的鋰離子動力電池正極材料之一。本文采用簡單化學(xué)方法合成了不同維度的草酸亞鐵，運用XRD、SEM、FTIR和激光粒度等技術(shù)對合成草酸亞鐵的組織結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析;采用水熱法合成LiFePO4正極材料，并對其進(jìn)行碳包覆改性合成LiFePO4/C復(fù)合材料，運用XRD、SEM、Raman和恒電流充放電等手段對LiFePO4材料的合成

2、和改性工藝與其組織結(jié)構(gòu)和性能的關(guān)系進(jìn)行了系統(tǒng)分析。
　　 以H2CO4·2H2O和FeSO4·7H2O為原料，通過控制合成條件，可合成粒徑較小、維度和結(jié)構(gòu)不同的草酸亞鐵粉末。不同陳化溫度和陳化時間合成草酸亞鐵的結(jié)構(gòu)不同，當(dāng)陳化溫度達(dá)到90℃且陳化時間超過7h時，可得到純相α-草酸亞鐵，低于90℃或陳化時間小于7h時，得到的是純相β-草酸亞鐵或兩相混合物。硫酸亞鐵往草酸溶液里滴加的進(jìn)料方式、硫酸亞鐵濃度的升高、攪拌速度的增大和分散

3、劑比例的增大，均有利于草酸亞鐵粉末平均粒徑的減小。隨著pH值的升高，草酸亞鐵的平均粒徑逐漸減小，但其結(jié)晶性逐漸變差。
　　 α-草酸亞鐵為鐵源合成LiFePO4正極材料的結(jié)晶性要高于β-草酸亞鐵合成樣品，前者鋰鐵錯位混排情況低于后者，綜合電化學(xué)性能更好;一定范圍內(nèi)，α-草酸亞鐵粒度越小，所合成LiFePO4正極材料的粒度也越小;采用本文的合成方法，LiFePO4正極材料的形貌與原始草酸亞鐵的形貌有一定傳承性，基本保持一致，但粒度

4、有所下降。
　　 水熱溫度的升高和水熱時間的延長有利于材料結(jié)晶性變好，晶粒尺寸會有一定增長。水熱反應(yīng)體系壓強對合成LiFePO4的結(jié)構(gòu)和性能也有一定影響，從5MPa升高到10MPa的過程中，產(chǎn)物的結(jié)晶性逐漸變好、晶粒尺寸明顯變小且分布更均勻，晶粒形狀逐漸由塊狀向片狀方向發(fā)展，電化學(xué)性能也逐漸變好。
　　 分析了不同鋰量合成LiFePO4正極材料的組織結(jié)構(gòu)、形貌、粒度和電化學(xué)性能。XRD結(jié)果顯示，隨著鋰量的增加，雜質(zhì)Li3

5、PO4的衍射峰逐漸增多并且其衍射峰也逐漸增強，LiFePO4的特征峰逐漸減弱，并且峰強比發(fā)生變化，半高寬也逐漸變大;SEM和激光粒度結(jié)果表明，隨著鋰量的增加，合成產(chǎn)物的粒度逐漸減小;Raman結(jié)果顯示，合成產(chǎn)物的特征峰隨著鋰量的增加逐漸寬化，并且有向低頻方向移動的趨勢;鋰量高的樣品首次充電比容量都比較高，但是其首次充放電效率隨鋰量的升高而下降。
　　 對水熱法合成的LiFePO4晶體進(jìn)行碳包覆高溫處理，合成LiFePO4/C復(fù)合