鋰離子電池正極材料LiFePO-,4-的合成及性能研究.pdf

1、橄欖石型的LiFePO<,4>因具有比容量高、原料資源豐富、安全性好和環(huán)境友好等優(yōu)點，被認為是最有應(yīng)用潛力的新型鋰離子電池正極材料。但是LiFePO<,4>的電子電導(dǎo)率和鋰離子傳導(dǎo)率均較低，使其在高倍率充放電時容量偏低。因此為了推動這種材料的廣泛應(yīng)用必須對其進行改性研究，提高它的電子電導(dǎo)率和鋰離子擴散能力。 采用高溫固相法，考察了合成過程中焙燒溫度和焙燒時間對材料電化學(xué)性能的影響。研究表明，在600℃焙燒20h合成材料的電化學(xué)性

2、能最好。 利用金屬銅對LiFePO<,4>進行了表面修飾。非電解沉積法合成了LiFePO<,4>/Cu復(fù)合正極材料。該材料具有比純相LiFePO<,4>更好的電化學(xué)性能。以0.1C倍率充放電，首次放電比容量可達139 mAh/g；以1.0C倍率充放電，在第40次循環(huán)過程中的放電比容量也有99mAh/g。 利用碳對LiFePO<,4>進行了表面修飾。以葡萄糖作為碳源，合成了LiFePO<,4>/C復(fù)合正極材料。結(jié)果表明：引

3、入碳元素后，材料仍然保持標(biāo)準的橄欖石型LiFePO<,4>的晶體結(jié)構(gòu)；隨著碳含量的增加，材料的電化學(xué)阻抗明顯減小；其放電比容量、循環(huán)性能及大倍率充放電能力得到了顯著改善。樣品(d)的在0.C倍率下的放電比容量達140mAh/g。 對LiFePO<,4>進行了較為詳細的鎳離子鐵位摻雜改性研究。結(jié)果表明，在所摻雜的范圍內(nèi)，材料均保持著橄欖石型LiFePO<,4>的晶體結(jié)構(gòu)。其充放電比容量均比未摻雜時明顯提高。當(dāng)摻雜量為0.05摩爾比

4、時，材料具有最高的充放電比容量和最好循環(huán)性能，0.1C倍率下的放電比容量為131 mAh/g。 對固相法進行了改性，在高溫焙燒階段采用真空氣氛合成LiFePO<,4>材料。實驗結(jié)果表明，真空氣氛下合成了單一的橄欖石型的LiFePO<,4>，其電荷轉(zhuǎn)移阻抗比氮氣氣氛下合成的LiFePO<,4>低，電化學(xué)性能優(yōu)于氮氣氣氛下合成的LiFePO<,4>。以0.1C倍率充放電，首次放電比容量可達131mAh/g，即使以1.0C倍率充放電，