LiFePO4材料的制備與改性研究.pdf

1、橄欖石型結(jié)構(gòu)的LiFePO4正極材料目前被廣泛認為是最具開發(fā)和應用潛力的新一代鋰離子電池正極材料之一。材料的理論比容量較高（約為170 mAh/g），對環(huán)境較為友好，安全性和熱穩(wěn)定性較為優(yōu)良。但是由其自身結(jié)構(gòu)所限制，使得材料的離子導電率與電子導電率較低，最終限制了其大規(guī)模商業(yè)化的應用。
　　本論文采用溶膠-凝膠法以FeCl2為鐵源，制備LiFePO4前驅(qū)體，以二煅燒法，通過有機添加劑的使用制備粉體材料。通過對合成樣品做 X-射線衍

2、射測試、掃描電子顯微鏡測試及電化學測試等檢測，來研究焙燒溫度、煅燒時間、添加劑以及金屬離子摻雜量對合成 LiFePO4正極材料的性能影響。結(jié)果表明，以 FeCl2·4H2O為鐵源時，選擇煅燒溫度為670℃，添加適量的Vc和月桂酸，LiFePO4材料在0.1倍率下能表現(xiàn)出更好的放電性能與循環(huán)性能，首次放電比容量為131.69 mA.h/g，經(jīng)20次循環(huán)后容量保持率約為99％，但當放電倍率提升后放電性能較差，1倍率首次放電比容量只有101.

3、46mA.h/g。
　　當前，通過包覆工藝技術的應用發(fā)展LiFePO4正極材料的電子導電率已有了較大改善。金屬離子摻雜改性被認為是最直接和有效的提高LiFePO4離子傳導速率的方法。對使用Vc和月桂酸修飾的溶膠-凝膠法制備的LiFePO4分別摻雜V、Cr、Mn等離子時發(fā)現(xiàn)， V離子占LiFePO4正極材料摩爾比的2%時，合成出來的LiFePO4樣品表現(xiàn)出最好的放電性能與循環(huán)性能。常溫下的0.1倍率和1倍率下初次放電比容量分別超過1

4、33.19mAh/g與110.87 mAh/g，且經(jīng)過20次循環(huán)后容量依然有較高的保持率；當Cr離子占 LiFePO4的摩爾比2%時，LiFePO4材料的首次放電性能最佳，首次放電比容量為165.30mA.h/g，但摻Cr離子3%的LiFePO4材料1倍率放電性能最佳，1倍率首次放電比容量134.73 mAh/g，且都具有良好的循環(huán)性能，循環(huán)20次后容量能保持99%；當Mn離子占LiFePO4的摩爾比2%時，LiFePO4材料的首次放電