沉淀法制備磷酸鐵鋰的研究.pdf

1、磷酸鐵鋰晶體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、比容量高、放電平臺平穩(wěn)和循環(huán)壽命長,是鋰離子動力電池的首選正極材料之一。作為動力電池關(guān)鍵材料其存在三個缺陷:一是電導(dǎo)率低,導(dǎo)致材料的比容量和倍率性能都難以發(fā)揮;二是振實密度較低,這在很大程度上面影響了其能量密度上面的發(fā)揮;三是生產(chǎn)過程中單位能耗高,廢氣排放量大。本文針對上述缺陷,設(shè)計了磷酸鐵鋰的改性方案。以三價鐵鹽取代二價鐵鹽為原料,制備前驅(qū)體磷酸鐵,重點研究控制前驅(qū)體的粒度和形貌的方法與碳熱還原制備磷酸鐵鋰的工藝

2、參數(shù)。在上述基礎(chǔ)上對磷酸鐵鋰進行二氧化鈦的摻雜改性,以提高其導(dǎo)電率。本文工作可以分為下面四個部分:
　　 (1)沉淀法制備球形磷酸鐵。通過研究不同鐵源、水浴溫度和PH對制備過程的影響,選擇氯化鐵和磷酸體系作為反應(yīng)試劑,在高于90℃的條件下,在PH=0.9時可以制備出粒度大小在1～2μm,形貌類球形的磷酸鐵。
　　 (2)表面活性劑輔助形貌控制生長磷酸鐵。以zeta電位為研究依據(jù),分別引入小分子表面活性劑和高聚物表面活性劑

3、。研究表明,小分子SDS(十二烷基硫磺鈉)表面活性劑改性以后,顆粒表面光滑,顆粒呈類球形,有利于提高磷酸鐵鋰的振實密度;高聚物表面活性劑PVP(聚乙烯基吡咯烷)改性磷酸體,顆粒呈片層狀,并存在團聚現(xiàn)象。
　　 (3)碳熱還原法制備磷酸鐵鋰。研究了組成、分散劑、還原劑和燒成制度等主要參數(shù)對磷酸鐵鋰結(jié)構(gòu)和性能影響。鋰鐵比為1.02:1,酒精介作分散為質(zhì),葡萄糖為還原劑,在750℃溫度下燒結(jié)12小時為最優(yōu)工藝條件。研究表明,乙炔黑作為

4、碳源,磷酸鐵鋰在0.1C的初始容量可達到152 mAh/g,但在0.2C時的乙炔黑樣品比容量降至125 mAh/g左右,而葡萄糖樣品卻依然保持130 mAh/g。
　　 (4)二氧化鈦摻雜磷酸鐵鋰復(fù)合材料。在葡萄糖碳熱還原法制備磷酸鐵鋰的基礎(chǔ)上,本文引入二氧化鈦作為摻雜物,研究了不同鈦含量對磷酸鐵鋰晶體結(jié)構(gòu)的影響,優(yōu)化了摻雜二氧化鈦以后的磷酸鐵鋰產(chǎn)物,最終提高了磷酸鐵鋰的初始容量和倍率容量。經(jīng)過優(yōu)化的樣品首次充電容量和放電容量分