聚吡咯包覆的磷酸鐵鋰正極材料制備及性能研究.pdf

1、聚吡咯(PPy)是一種典型的導電高分子材料,具有良好的導電性、可逆的電化學氧化還原特性,及較強的電荷貯存能力,在空氣和水中穩(wěn)定性較好,其本身是一種理想的聚合物二次電池的正極材料。近年來有研究小組將PPy包覆在各種鋰二次電池的正負極材料上以提高材料的電化學性能。本文采用化學液相法、化學氣相法將PPy氧化聚合包覆在磷酸鐵鋰(LiFePO4)正極材料顆粒表面,制備出性能優(yōu)越的LiFePO4/C-PPy復合材料,并對其電化學性能進行系統(tǒng)的研究。

2、通過液相法、氣相法制備出LiFePO4/C-PPy復合材料,并通過透射電鏡(TEM),熱失重分析(TGA),及紅外光譜(FT-IR)等分析技術表征了LiFePO4/C材料與LiFePO4/C-PPy材料的組成及結(jié)構(gòu)形態(tài),用四探針測試了材料的電導率;運用恒電流充放電、交流阻抗、掃描電子顯微鏡(SEM)、電感耦合等離子體發(fā)射光譜(ICP)等手段對正極材料電化學性能和高溫的穩(wěn)定性進行測試,研究PPy在材料中的作用機理。液相法制備出的LiFeP

3、O4/C–PPy-Chem電極和氣相法制備出的LiFePO4/C–PPy-CVD電極在各個倍率下的比容量分別為145(1C),138(2C),132(5C),123(10C),115mAh/g(20C)和145(1C),133(2C),118(5C),108(10C),80mAh/g(20C),倍率性能都要遠遠優(yōu)于未包覆的LiFePO4/C電極150(1C),147(2C),127(5C),60(8C)。此外LiFePO4/C–PPy-

4、Chem材料和LiFePO4/C–PPy-CVD材料都表現(xiàn)出優(yōu)異的高溫循環(huán)穩(wěn)定性,通過研究發(fā)現(xiàn),包覆在LiFePO4顆粒表面的PPy可以抑制高溫下電極與電解液副反應發(fā)生,抑制鐵的溶解,從而使材料在高溫下具備良好的穩(wěn)定循環(huán)性。最后比較了吡咯單體聚合過程中氧化劑和摻雜劑的組合對合成PPy性能的影響,通過測試發(fā)現(xiàn),在聚合過程中對甲苯磺酸鐵既可以作為氧化劑又同時可以作為摻雜劑,使合成PPy的摻雜離子為單一的對甲苯磺酸根,避免了采用傳統(tǒng)氯化鐵作為