鋰離子電池正極材料LiFePO4-Cu的制備及電化學性能研究.pdf

1、鋰離子電池是一種非常有發(fā)展?jié)摿Φ膬δ苎b置，目前已廣泛用于手機、筆記本電腦、攝像機等便攜式電子設(shè)備中，而日益擴大的電動汽車領(lǐng)域?qū)⒔o鋰離子電池帶來更大的發(fā)展空間。能源與環(huán)境問題的日益突出及現(xiàn)代科學技術(shù)的快速發(fā)展，在一定程度上促進了對鋰離子電池性能的更高要求。自從Goodenough等在1997年對橄欖石型LiFePO4進行報道以后，高容量、安全、無毒、對環(huán)境友好等特點使LiFePO4作為潛在的儲能材料而得到了人們極大的關(guān)注，并被認為是用于混

2、合型電車或電車的新一代大規(guī)模鋰離子電池最理想的候選正極材料。但由于晶體結(jié)構(gòu)的限制，其電子電導率和離子擴散速率很低，嚴重阻礙了它的商品化應(yīng)用。
　　本論文以磷酸二氫鋰，氧化鐵和葡萄糖為主要原料制備鋰離子電池正極材料LiFePO4/C，并對其進行Cu2+的摻雜改性。利用差熱-熱重(TG-DTA)、X射線衍射(XRD)、掃描電鏡(SEM)、激光粒度(PSD)、比表面積測試(BET)、充放電測試(CD)、循環(huán)伏安測試(CV)、交流阻抗測試

3、(EIS)等技術(shù)系統(tǒng)地研究了LiFePO4/C的制備工藝，Cu2+摻雜改性工藝及產(chǎn)物的物理性能和電化學性能。
　　采用高溫機械力化學法即高溫能量球磨法制備LiFePO4/C，研究了球磨溫度，球磨時間，球料比，鋰鐵摩爾比對產(chǎn)物物理性能和電化學性能的影響。結(jié)果表明，鋰鐵摩爾比為1∶0.96，球磨溫度為600℃，球磨時間5h，球料比為9∶1，可以得到形貌規(guī)則，粒徑分布在0.5～2μm的粉體，粉體的比表面積為33.59 m2/g，制備出的

4、材料組裝成的電池具有3.4 V左右的放電平臺，0.1C倍率下首次放電比容量為107.609mAh/g。
　　在上述研究基礎(chǔ)上，進行Cu2+的摻雜改性制備LiFe1-xCuxPO4/C，研究Cu2+摻雜量和碳包覆量對LiFe1-xCuxPO4/C物理性能和電化學性能的影響。結(jié)果表明，當x=0.01，碳包覆量為5％時，得到分散性較好，粒徑分布在0.6～2μm的粉體，粉體的比表面積為35.12 m2/g，0.1C倍率下充放電曲線具有3.