鋰離子電池正極材料LiFePO4的制備及其電化學性能的研究.pdf

1、目前，雖然橄欖石結構的LiFePO4已經占據中國電池行業(yè)的大半個市場，但是它仍舊存在一些缺陷，如原材料價格偏高造成鋰離子電池企業(yè)的生產成本過高；在實際應用中容易發(fā)生過充和過放的現象，因此在生產過程中必須設計電路保護板；高溫固相法是現在工業(yè)上主要的生產手段，但是耗能高、生產周期長，產物顆粒團聚長大，從而導致電化學性能較差。這些缺點都會阻礙LiFePO4電池的推廣，要想渡過這個瓶頸期，必須采取一定的措施去抵消自身的不足之處，首先就應該從合成

2、方法和技術上著手。本論文開發(fā)了一種綠色環(huán)保的方法來制備LiFePO4，先通過兩步液相法得到LiFePO4，最后在惰性氣體中通過高溫燒結得到終極材料LiFePO4。
　　本文首先探究了pH值對制備中間體FePO4-xH2O的影響，采用X射線衍射儀（XRD）、掃描電子顯微鏡（SEM）等技術對樣品FePO4-xH2O和LiFePO4的結構和形貌進行了表征，對不同pH值下合成的FePO4-xH2O作為鐵源對最終產物LiFePO4性能的影響

3、進行了對比和分析。結果表明：在pH值為1、2、3、4、5時均得到了純FePO4-xH2O。但pH=2時的FePO4-xH2O作為鐵源制備出的LiFePO4作為電極材料時，呈現出較好的性能，且在0.1C下，它的首次放電比容量為132mAh g-1，容量保持率在10圈的循環(huán)之后保持在98.9％。
　　本文進一步研究鐵源、煅燒溫度和時間對制備LiFePO4的影響。分別以溶液pH=2時得到的FePO4-xH2O和市場上購買電池級FePO4

4、-xH2O作為鐵源，制備并研究對比了LiFePO4的性能。結果表明：以實驗室自制的FePO4-xH2O作為鐵源制備的LiFePO4正極材料的性能更優(yōu)。煅燒條件對LiFePO4正極材料的性能影響較大，當煅燒條件為700℃、2h時，制備的LiFePO4顆粒均一、晶型完整，其電化學性能在0.1C時的放電容量為137.3mAh g-1，循環(huán)10圈后的容量為136.2mAh g-1。
　　為進一步改善LiFePO4的電化學性能，對制備的Li

5、FePO4進行了包覆碳處理和摻雜金屬離子（Mn2+、Mg2+、Ni2+、Zn2+）的改性研究。研究結果表明：當作為碳源的葡萄糖的量為10%時，LiFePO4/C材料的電化學性能最好：0.1C的放電容量為158.6mAh g-1，循環(huán)10圈之后的容量保持率為98.4%。當LiFePO4摻雜金屬離子Mg2+時，材料的電化學性能較好：在0.1C，循環(huán)10圈之后，容量從146.7mAh g-1降到141.7mAh g-1，容量保持率為96.6%