LiFePO4正極材料改性及工藝優(yōu)化研究.pdf

1、橄欖石型LiFePO4鋰電池正極材料具有價(jià)廉、比容量高(170mAh/g)、循環(huán)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定好等顯著特點(diǎn)。但LiFePO4極低的本征電子電導(dǎo)率和鋰離子擴(kuò)散系數(shù)嚴(yán)重限制其電化學(xué)性能，限制了應(yīng)用。本文選取導(dǎo)電性良好的乙炔黑作為碳源合成LiFePO4/C材料，選取Mg(CH3COO)2摻雜合成LiFe0.9Mg0.1PO4和LiFe0.9Mg0.1PO4/C材料對(duì)LiFePO4進(jìn)行改性研究。用X-射線衍射儀(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM

2、)、激光粒度分析儀、循環(huán)伏安(CV)和恒流充放電測(cè)試等方法對(duì)其物相結(jié)構(gòu)、表觀形貌和電化學(xué)性能進(jìn)行表征和分析。
　　研究了高溫固相反應(yīng)的溫度和燒結(jié)時(shí)間對(duì)材料放電容量的影響，以二次煅燒700℃，8h燒結(jié)獲得的材料具有較高容量。在此基礎(chǔ)上，為了提高放電容量和提高生產(chǎn)效率實(shí)現(xiàn)連續(xù)化生產(chǎn)，論文提出改進(jìn)高溫固相反應(yīng)法，采用高速剪切分散法替代傳統(tǒng)球磨分散工藝，并對(duì)該工藝進(jìn)行了優(yōu)化研究，其中以三次剪切處理和25min分散獲得的材料粒徑最小，放電容

3、量和循環(huán)性能較優(yōu)。
　　通過(guò)摻入不同含量的乙炔黑和蔗糖，合成了不同含碳量的LiFePO4/C復(fù)合正極材料。合成的材料測(cè)試表明都為正交晶系橄欖石型結(jié)構(gòu)LiFePO4，粒徑分別在300nm和400nm左右。0.1C倍率下，以5％乙炔黑的摻入量的材料獲得了較高的放電比容量153mAh/g，0.5C和1C放電時(shí)，其放電比容量分別達(dá)到130mAh/g和122mAh/g，50次充放電容量不衰減。由于蔗糖裂解后形成的無(wú)定形碳導(dǎo)電率較差，因此隨蔗

4、糖加入量的增加放電容量逐漸下降。
　　選取Mg(CH3COO)2合成的LiFe0.9Mg0.1PO4試樣和LiFe0.9Mg0.1PO4/C，測(cè)試結(jié)果表明合成的材料仍為正交晶系橄欖石結(jié)構(gòu)LiFePO4。通過(guò)摻雜，LiFe0.9Mg0.1PO4電導(dǎo)率提高20倍，而通過(guò)摻雜和碳包覆共同作用，LiFe0.9Mg0.1PO4/C的電導(dǎo)率大幅提高，呈現(xiàn)6個(gè)數(shù)量級(jí)的增長(zhǎng)。大電流5C放電時(shí)，合成的LiFe0.9Mg0.1PO4/C材料仍然具有較