鋰離子電池正極材料LiFePO-,4--C的合成及其性能研究.pdf

1、本研究論文綜述了鋰離子電池正極材料的研究現(xiàn)狀，選取鐵系材料中最有發(fā)展前景的LiFePO<,4>為研究對(duì)象。首次提出沉淀一碳熱還原聯(lián)合法制備橄欖石磷酸鐵鋰，并對(duì)其合成工藝、結(jié)構(gòu)表征、電化學(xué)性能、動(dòng)力學(xué)性能及方法改進(jìn)等方面進(jìn)行了詳細(xì)地研究。 以FeSO<,4>·7H<,2>O，NH<,4>H<,2>PO<,4>和H<,2>O<,2>為初始原料，通過共沉淀法合成前驅(qū)體磷酸鐵。TG／DTA和重鉻酸鉀分析鐵方法表明，合成的前驅(qū)體為純磷酸鐵

2、，帶兩個(gè)結(jié)晶水，即FePO<,4>·2H<,2>O。SEM分析表明，隨合成溫度的升高，F(xiàn)ePO<,4>·2H<,2>O顆粒逐漸變小，在800℃下合成的前驅(qū)體顆粒非常均勻，粒徑約為O.1μm。 得到的前驅(qū)體通過碳熱還原制得LiFePO<,4>，通過TG／DTA分析升溫過程的反應(yīng)機(jī)理。我們發(fā)現(xiàn)在溫度高于550℃時(shí)，混合物開始反應(yīng)，生成的氣體產(chǎn)物為CO<,2>；溫度高于670℃時(shí)，反應(yīng)的氣體產(chǎn)物為CO。分別研究合成溫度、煅燒時(shí)間、碳含

3、量及降溫速度對(duì)LiFePO<,4>物理、化學(xué)性能的影響。我們發(fā)現(xiàn)最佳合成條件為：合成溫度560℃；煅燒時(shí)間12小時(shí)；反應(yīng)剩余碳黑10[％]左右；降溫速度2℃／min。此樣品在0.1C倍率下放電，放電比容量為153mAh／g；當(dāng)放電倍率增大到1C時(shí)，放電比容量仍有136mAh／g，且具有良好的循環(huán)性能。 采用改進(jìn)的合成方法制備LiFePO<,4>，即在合成前軀體過程中，先把碳黑均勻地分散在溶液中，然后通過共沉淀制得混合非常均勻的復(fù)