磷酸亞鐵鋰正極材料的制備及研究.pdf

1、磷酸亞鐵鋰(LiFePO4)以其無(wú)毒、對(duì)環(huán)境友好、原材料來(lái)源廣泛、比容量高、循環(huán)性能及安全性能好等顯著特點(diǎn)，受到了人們的廣泛關(guān)注，被認(rèn)為是動(dòng)力電池最有發(fā)展前途的正極材料。但是該材料導(dǎo)電率較低，在大電流充放電的條件下，放電性能有待改善。本文從降低材料生產(chǎn)成本的同時(shí)提高材料的大電流放電性能出發(fā)，采用球磨高溫固相法主要針對(duì)碳摻雜/包覆和金屬離子摻雜對(duì)磷酸亞鐵鋰進(jìn)行改性。
　　通過(guò)測(cè)試不同合成溫度和不同的焙燒氣氛條件對(duì)磷酸亞鐵鋰性能的影響

2、,得出結(jié)論：采用600℃合成溫度、在Ar/H2混合氣體保護(hù)下更有利于合成性能良好的磷酸亞鐵鋰。通過(guò)改進(jìn)的球磨高溫固相法使得材料的循環(huán)性能得到了很大的改善。
　　分別用三種不同的碳前驅(qū)體在不同工藝下合成了LiFePO4/C，采用葡萄糖做為前驅(qū)體時(shí)在300℃/3h＋550℃/12h的焙燒制度下得到的試樣表現(xiàn)出非常好的電化學(xué)性能，在電流密度20.0mA/g下僅7次循環(huán)放電比容量便由首次的117.3mAh/g增加到142.0mAh/g，之

3、后穩(wěn)定在140.0mAh/g左右，在電流密度200mA/g下放電比容量為102.7mAh/g。采用煤焦油瀝青和乙炔黑同時(shí)作為碳前驅(qū)體時(shí)，在300℃/3h＋650℃/6h的焙燒制度下得到的試樣，在183、366mA/g的大電流密度下仍有104.0mAh/g、100.2mAh/g左右的放電容量，在140次循環(huán)內(nèi)均表現(xiàn)出了很好的循環(huán)性能。采用價(jià)格低廉的瀝青對(duì)磷酸亞鐵鋰進(jìn)行改性尚未見(jiàn)報(bào)道。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，乙炔黑作為前驅(qū)體的改性效果卻比較一般。

4、　　充放電壓范圍的增大都能提高放電比容量，但對(duì)葡萄糖改性后試樣影響不太大，而對(duì)乙炔黑和瀝青同時(shí)改性后試樣卻有較大影響，在2.0V-4.3V之間充放電時(shí)，最好試樣的放電比容量都在151.7mAh/g左右。
　　采用Mg2+和煤焦油瀝青同時(shí)摻雜分別對(duì)晶體的內(nèi)部和晶格外部同時(shí)改性合成了LiFe0.9Mg0.1PO4/C，XRD圖中未發(fā)現(xiàn)鎂元素的存在，說(shuō)明已經(jīng)成功進(jìn)入晶格內(nèi)部，在12.9mA/g、129mA/g的電流密度下放電比容量分別達(dá)

5、到120.5mAh/g、107.8mAh/g，而且有比較不錯(cuò)的循環(huán)性能。
　　XRD測(cè)試證實(shí)，合成的樣品均是橄欖石型磷酸亞鐵鋰，摻雜的非晶態(tài)碳沒(méi)有影響到晶格內(nèi)部結(jié)構(gòu)，只是降低了某些特征峰的強(qiáng)度。SEM測(cè)試證實(shí)，碳高度分散于電極材料的顆粒表面或晶粒之間，從而大大提高了材料的電導(dǎo)率和鋰離子擴(kuò)散能力，很好的改善了材料的放電性能。
　　本實(shí)驗(yàn)的焙燒時(shí)間短，葡萄糖和瀝青作為碳前驅(qū)體，改性效果明顯，原料普遍易得、價(jià)格低廉，相信在改性制備