鋰離子電池正極材料LiFePO-,4-納米線的制備.pdf

1、橄欖石型結(jié)構(gòu)的LiFePO4具有優(yōu)良的電化學(xué)性能，理論比容量為170 mAh/g，對(duì)鋰平臺(tái)電壓為3.4V，成本低廉，環(huán)境友好，循環(huán)壽命長(zhǎng)，高溫下安全性好，已成為理想的鋰離子電池的正極材料。然而，LiFePO4的電子傳導(dǎo)率和離子傳導(dǎo)率較低，在大倍率下充放電時(shí)比容量低，限制了其商業(yè)應(yīng)用。一般，納米顆粒電極材料比表面積大、離子遷移距離短，大倍率性能較高，已得到較為廣泛的應(yīng)用。不過(guò)，在電極中納米顆?；钚圆牧洗嬗欣寐势偷膯?wèn)題，納米線亦具有比表

2、面積大、離子遷移距離短的優(yōu)勢(shì)，應(yīng)用納米線制備電極有望能夠解決這一問(wèn)題。目前LiFePO4納米線的制備研究尚鮮見報(bào)道，制備方法成為L(zhǎng)iFePO4納米線應(yīng)用的關(guān)鍵。為此，本文提出了溶膠-凝膠-模板法納米線制備方法。
　　 本文主要研究了以草酸溶液為電解液，在不同條件(槽電壓、氧化時(shí)間、氧化溫度、電解液濃度和擴(kuò)孔時(shí)間等)下進(jìn)行兩步陽(yáng)極電化學(xué)氧化法制備多孔陽(yáng)極氧化鋁模板，并討論了氧化鋁模板的形成機(jī)理。研究發(fā)現(xiàn)，不同電解液中制備的模板孔徑

3、范圍、孔排列有序度和孔密度有所區(qū)別。在0.3 mol/L草酸溶液中，電氧化槽電壓從40 V升高到100 V，孔徑由30 nm增大到90 nm，模板厚度從20 μm增加到120 μm，孔密度變化不明顯；氧化時(shí)間由4 h延長(zhǎng)到10 h，孔徑從56 nm增大到78 nm，厚度由32 μm增長(zhǎng)到82 μm；氧化溫度從5℃升高到15℃，孔徑從70 nm增大到81 nm，厚度由63 μm增長(zhǎng)到74 μm，孔排列有序性無(wú)明顯變化；電解液在低濃度下(0

4、.3 mol/L-0.5mol/L)變化時(shí)對(duì)陽(yáng)極氧化鋁模板孔徑、厚度和孔密度影響較?。涣姿嶂凶罴褦U(kuò)孔時(shí)間為30 min-60 min。
　　 在0.3 mol/L的草酸中溶液中，槽電壓在40 V-60 V間，氧化溫度在0 ℃下，氧化8 h，擴(kuò)孔1 h后模板的表面形貌較好，孔呈正六角形規(guī)則排列，孔徑為70 nm-90 nm，膜厚70 μm，適宜于模板法納米線的制備。
　　 以Fe(NO3)3·9H2O、Li2CO3、NH4

5、H2PO4、檸檬酸、乙二醇為原料，采用溶膠-凝膠法制備LiFePO4。燒結(jié)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，燒結(jié)時(shí)間和氣氛對(duì)產(chǎn)物晶型的影響較大，在混合氣氛(90％N2+10[％]H2)中700℃燒結(jié)10 h，可制得純相的LiFePO4納米粒子。
　　 采用浸漬填充法和真空吸附法制備了LiFePO4納米線，通過(guò)實(shí)驗(yàn)比較了兩種裝填氧化鋁模板的方法。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，溶膠的濃度和裝填次數(shù)是浸漬填充法填充率的主要影響因素，裝填次數(shù)越多，溶膠濃度越高，孔隙填充率就越高