鋰離子電池正極材料Li-,2-FeSiO-,4-的改性研究.pdf

1、論文詳細(xì)綜述了鋰離子電池及其正極材料的發(fā)展和研究現(xiàn)狀。L12FeSiO4具有高安全性、無毒、價(jià)格低廉、資源豐富等優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是鐵基正極材料中極具發(fā)展?jié)摿Φ匿囯x子電池正極材料。然而材料本身極低的電子電導(dǎo)率和離子擴(kuò)散能力是制約其發(fā)展的主要因素。本文選取Li2FeSiO4作為研究對(duì)象，對(duì)其材料改性、合成工藝、結(jié)構(gòu)表征、電化學(xué)性能及電極動(dòng)力學(xué)性能進(jìn)行了詳細(xì)研究。 采用體相摻雜的方法對(duì)Li2FeSiO4進(jìn)行了改性研究，通過高溫固相反應(yīng)制備

2、了鐵位摻鎳的Li2Fe1-xNixSiO4材料。利用TG/DTA技術(shù)對(duì)Li2Fe1-xNixSiO4的前驅(qū)體進(jìn)行了表征，并通過XRD、SEM、電化學(xué)測(cè)試方法研究了摻雜量對(duì)Li2FeSiO4晶體結(jié)構(gòu)、微觀形貌和電化學(xué)性能的影響。結(jié)果表明：適當(dāng)?shù)逆嚀诫s不會(huì)改變Li2FeSiO4材料基本晶體結(jié)構(gòu)，材料的充放電容量和循環(huán)性能都得到了一定的提高，其中Li2Fe0.7Ni0.3SiO4樣品具有最佳的放電容量和容量保持率。 在前驅(qū)體中加入適量

3、蔗糖作為碳源和還原劑，通過鐵位摻錳和表面碳包覆的復(fù)合改性方式制備了Li2Fe1-xMnxSiO4/C復(fù)合材料，并系統(tǒng)研究了摻錳量、焙燒溫度、焙燒時(shí)間、Li/Si配比對(duì)Li2Fe1-xMnxSiO4/C物理性能及電化學(xué)性能影響。在Li/Si比2.04、600℃下反應(yīng)16h合成的Li2Fe0.9Mn0.1Si04/C材料具有較好的電化學(xué)性能，在1.5～4.8V電壓區(qū)間、以C/16倍率充放電，其首次放電比容量達(dá)149.8mAh.g-1，循環(huán)3

4、0次此后的容量保持率為90.1％。 進(jìn)一步研究了優(yōu)化合成條件下制備的Li2Fe0.9Mn0.1SiO4/C材料的倍率性能以及高溫條件下的循環(huán)性能。隨著充放電電流倍率的提高，Li2Fe0.9Mn0.1SiO4/C材料的循環(huán)性能變差；在高溫下Li2Fe0.9Mn0.1SiO4/C材料的電化學(xué)性能得到明顯改善，在C/16倍率下，樣品的放電平臺(tái)平穩(wěn)，循環(huán)30次后的容量保持率為94.2％。 分別往前驅(qū)體中摻入不同量的蔗糖和葡萄糖，

5、制備了不同碳源的Li2Fe0.9Mn0.1SiO4/C復(fù)合材料。結(jié)果表明：隨著碳含量的增加，Li2Fe0.9Mn0.1SiO4/C顆粒逐漸減小，振實(shí)密度也逐漸減小。與蔗糖相比，葡萄糖作為碳源合成的材料的粒徑分布更均勻，顆粒的表面形貌更規(guī)則，摻碳量為15％的樣品具有較好的電化學(xué)性能，在C/16倍率下的首次放電比容量為154.7mAh·g-1，循環(huán)30次后的容量保持率為92.2％。 采用循環(huán)伏安、交流阻抗、恒電位階躍等不同的電化學(xué)測(cè)