新型鋰離子電池正極材料LiFePO-,4-的合成與改性研究.pdf

1、近年來(lái),橄欖石型結(jié)構(gòu)的磷酸鐵鋰(LiFeP04)由于原料來(lái)源廣泛、價(jià)格便宜、環(huán)境友好,用作正極材料時(shí)具有熱穩(wěn)定性好、循環(huán)性能優(yōu)良等突出特點(diǎn),成為最有前途的正極材料之一.但是,IJFeP04材料非常低的電導(dǎo)率成為其進(jìn)一步應(yīng)用的障礙.本文針對(duì)這個(gè)問(wèn)題,系統(tǒng)地研究了合成溫度、碳包覆、金屬離子體相摻雜對(duì)正極材料IJFeP04結(jié)構(gòu)和性能的影響,從而尋找出提高材料電導(dǎo)率的途徑. 研究表明,采用高溫固相法合成出正極材料LiFePO<,4>,樣

2、品在550℃～750℃ 隨著溫度的升高材料顆粒逐漸減小,相應(yīng)比容量增加；但是溫度繼續(xù)升高到850℃時(shí),顆粒發(fā)生團(tuán)聚,容量迅速衰減.750℃合成的正極材料LiFePO<,4>具有合理的粒徑和較窄的分布,所以具有最佳的電化學(xué)性能. 研究表明,采用碳包覆的方法能有效控制LiFePO<,4>在合成過(guò)程中顆粒尺寸的長(zhǎng)大,得到了細(xì)小均勻的晶粒尺寸,并且細(xì)小的碳顆粒緊密的包覆在材料的顆粒周圍,能減小電極的反應(yīng)電阻,降低材料的極化程度,

3、提高材料的電化學(xué)性能. 通過(guò)實(shí)驗(yàn)比較了不同的碳的前驅(qū)體的摻雜效果,包括乙炔黑、聚丙烯酰胺(PAM)、酚醛樹(shù)脂和葡萄糖,結(jié)果表明摻10﹪的葡萄糖得到的包覆效果最好,0.1C電流放電其比容量可達(dá)到132.9mAh/g,高倍率充放電性能也優(yōu)于未包覆碳的樣品. 研究表明,通過(guò)向體相摻雜少量的金屬離子,包括Mg<'2+>、Zn<'2+>、A1<'3+>,均能夠從顆粒內(nèi)部提高LiFePO<,4>的電導(dǎo)率,在表面包覆碳的基礎(chǔ)上進(jìn)一步改