鋰離子電池正極材料LiFePO-,4-的合成及摻雜改性研究.pdf

1、橄欖石LiFePO4具有約170 mAh·g-1的理論比容量，較高的電位(相對(duì)于Li/Li+為3.4V)，并具有穩(wěn)定的充放電電壓平臺(tái)，熱穩(wěn)定性好、無吸濕性、對(duì)環(huán)境友好、具有優(yōu)良的循環(huán)性能和安全性能，是一種較好的鋰離子電池候選正極材料。由于結(jié)構(gòu)的限制，電子導(dǎo)電率和離子擴(kuò)散速率較低，阻礙了其商品化應(yīng)用。
　　 本文在論述鋰離子電池發(fā)展概況及正極材料研究進(jìn)展的基礎(chǔ)上，選取橄欖石結(jié)構(gòu)LiFePO4為對(duì)象，重點(diǎn)對(duì)其進(jìn)行金屬離子的摻雜改性研

2、究。分別采用固相反應(yīng)法、碳熱還原法及改進(jìn)的碳熱還原法對(duì)LiFePO4進(jìn)行Ti4+摻雜改性研究及采用改進(jìn)的碳熱還原法對(duì)LiFePO4進(jìn)行Mg2+、Ni2+摻雜改性研究。通過SEM掃描圖片觀察了樣品的形貌，XRD圖分析了樣品的結(jié)構(gòu)，恒流充放電測(cè)試研究了樣品首次放電容量及循環(huán)性能，電化學(xué)阻抗圖和循環(huán)伏安曲線分析樣品的電化學(xué)反應(yīng)機(jī)理。
　　 研究表明，摻雜Ti4+、Mg2+、Ni2+后樣品晶體均發(fā)育較完整，形貌較好，且均為單一橄欖石結(jié)構(gòu)

3、，且摻雜后均引起晶胞有較微小的收縮。采用三種不同制備方法合成的Li1-4xTixFePO4樣品中，樣品Li0.940Ti0.015FePO4綜合初始放電容量和循環(huán)性能為最佳，首次放電容量為134.42mAh·g-1，30次循環(huán)充放電后容量保持率為96.06％；采用改進(jìn)的碳熱還原法制備的LiFe1-xMxPO4(M=Mg、Ni)樣品中，樣品LiFe0.04Ni0.06PO4首次放電容量最大，達(dá)到140.20mAh·g-1，樣品LiFe0.