納米LiFePO4的Sol-Gel法制備及改性研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、LiFePO4作為鋰離子二次電池的正極材料,具有許多優(yōu)點:170 mAh/g的高理論比容量,3.4 V的充放電平臺,高的熱力學和化學穩(wěn)定性,以及其廉價、無毒給經濟和環(huán)境帶來了益處。然而它固有的低電子電導率和Li+擴散速率,尤其是在低溫和高電流密度下,這兩個缺陷限制其在動力電池領域的大規(guī)模應用。本論文利用溶膠-凝膠法分別制備了表面碳包覆、稀土金屬離子摻雜及納米線的LiFePO4,并應用SEM、XRD等手段進行了表征,用扣式電池、交流阻抗進

2、行了性能測試,得出以下研究結果:
   1.溶膠-凝膠法制備納米LiFePO4
   改良了常用溶膠-凝膠法制備工藝的不足,利用低成本的三價鐵鹽作為鐵源,以檸檬酸作為還原劑,同時兼作螯合劑,制備出了粒徑為260 nm左右的LiFePO4。通過對主要工藝條件的考察,得出在95%Ar、5%H2混合氣分下,較適宜溫度700℃、煅燒時間15 h,所得LiFePO4的形貌與晶體結構較為理想。
   2.氧化鋁模板法制備Li

3、FePO4有序納米線陣列
   利用二次氧化法制備了孔徑有序、排列緊密的氧化鋁模板,孔徑在80~100 nm范圍可控,利用溶膠-凝膠-氧化鋁模板法及水熱-氧化鋁模板法獲得了直徑為60 nm左右的LiFePO4有序納米線陣列,以水熱法制備的納米線形貌更佳。
   3.碳包覆LiFePO4納米顆粒
   分別以葡萄糖和蔗糖為包覆碳源,應用溶膠-凝膠法制備了碳包覆的LiFePO4/C材料。SEM、XRD表征結果顯示:L

4、iFePO4/C納米顆粒粒徑為70~120 nm之間,顆粒分布均勻,結晶度良好。電化學測試表明:蔗糖的摻入提高了LiFePO4的放電比容量,改善了循環(huán)穩(wěn)定性和倍率性能,當蔗糖含量為10%時,具有較佳的倍率性能及循環(huán)穩(wěn)定性,在1C下首次放電容量分別為138.7 mAh/g,50次循環(huán)后,容量衰減僅為4.2%。其電子導電率與Li+擴散速率都得到了提高。
   葡萄糖的摻入亦提高了LiFePO4的放電比容量、循環(huán)穩(wěn)定性和倍率性能,含量

5、為15%時較為適宜,1C下首次放電容量為114.2 mAh/g,50次循環(huán)后容量衰減為6.2%,總體性能低于蔗糖摻雜樣品。
   4.稀土金屬鈰摻雜的LiFePO4納米顆粒
   以鈰為摻雜元素,溶膠-凝膠法制備了鈰摻雜的LiFe1-xCexPO4納米顆??疾炝瞬煌嫇诫s量樣品的結構及電化學性能。結果表明,所制備的樣品均為橄欖石結構,顆粒粒徑明顯細化;鈰摻雜量x=0.01時性能最佳,0.1C下,其容量可達153.1 mA

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