納米化鋰電池正極材料磷酸鐵鋰的研究.pdf

1、正交橄欖石型LiFePO4材料具有理論容量高（170 mAhg-1），環(huán)境友好，熱穩(wěn)定性能好，循環(huán)性能高（超過2000次），原料豐富，成本低等優(yōu)勢(shì)，是具有極大應(yīng)用前景的鋰離子電池正極材料，已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。但是LiFePO4固有的缺陷是電子導(dǎo)電率和鋰離子擴(kuò)散速率都很低，嚴(yán)重影響材料實(shí)際容量及倍率性能的發(fā)揮。本論文采用廉價(jià)的工業(yè)原料合成納米LiFePO4，具體研究?jī)?nèi)容如下：
　　首先以廢鐵水為鐵源，磷酸氫二銨為磷源，檸檬酸作為表

2、面活性劑，研究納米 FePO4的制備。作為對(duì)比試驗(yàn)，將添加不同質(zhì)量檸檬酸制備的 FePO4分別命名為FP-A（0 g檸檬酸），F(xiàn)P-B（0.2 g檸檬酸），F(xiàn)P-C（0.4 g檸檬酸）和FP-D（0.6 g檸檬酸）。用掃描電子顯微鏡（SEM）和傅里葉變換紅外光譜（FTIR）分別研究了FePO4的尺寸形貌和表面特性。測(cè)試表明，F(xiàn)ePO4尺寸隨檸檬酸量的增加而減小。FP-D的尺寸分布在納米級(jí)，團(tuán)聚少；采用前驅(qū)體FePO4，碳酸鋰，蔗糖為原材

3、料，通過碳熱還原法合成 LiFePO4/C正極材料。作為對(duì)比試驗(yàn)，分別由 FP-A，F(xiàn)P-B， FP-C和FP-D合成的LiFePO4/C命名為L(zhǎng)FP-A，LFP-B，LFP-C和LFP-D。用X射線衍射（XRD），SEM，電池恒流充放電分別研究了正極材料的結(jié)構(gòu)，尺寸形貌及電化學(xué)性能。測(cè)試表明，F(xiàn)ePO4的尺寸形貌對(duì)LiFePO4/C產(chǎn)生影響，F(xiàn)ePO4的尺寸越小、形貌越規(guī)則，LiFePO4/C正極材料的尺寸就越小、團(tuán)聚少。在0.1 C

4、倍率下測(cè)試表明，檸檬酸的加入不利于 LiFePO4/C材料放電容量提高，但是會(huì)減小正極材料的極化和容量衰減，提高倍率循環(huán)性能。
　　采用不同含量的金屬M(fèi)n2+離子（0％，5%，8%和10%）對(duì)LiFePO4材料進(jìn)行摻雜。用XRD，SEM，電池恒流充放電研究了不同含量金屬摻雜正極材料的結(jié)構(gòu)，尺寸形貌及電化學(xué)特性。測(cè)試表明，采用Mn2+摻雜并不會(huì)影響正極材料的結(jié)構(gòu)，當(dāng)Mn2+摻雜量為5%的LiFe0.95Mn0.05PO4正極材料在0