鋰離子二次電池正極材料LiFePO4的水熱合成及其改性研究.pdf

1、橄欖石型LiFePO4因其價廉、無毒、環(huán)境友好、安全性高等優(yōu)點被認為是最具開發(fā)和應用潛力的新一代鋰離子電池正極材料。但是低的電子導電率和離子擴散速率制約著LiFePO4的實際應用；同時在制備LiFePO4的過程中二價鐵源的Fe2+易被氧化，造成其合成困難。本文對比了空氣氣氛和惰性氣氛保護下水熱法對合成LiFePO4材料的影響，并通過Li4P2O7包覆對LiFePO4材料進行了改性研究。
　　 在沒有氣氛保護的水熱法中，本文采用F

2、eSO4·7H2O、LiOH·H2O、H3PO4分別作為鐵源、鋰源和磷源。通過調節(jié)反應溫度、保溫時間和前驅體濃度這三個工藝參數來研究普通水熱法的最佳合成工藝路線。XRD顯示產物為橄欖石結構的LiFePO4。SEM顯示產物具有規(guī)則的形貌，顆粒比較大，粒徑在2～5μm左右。電化學性能測試結果表明：普通水熱法合成出來的材料電化學容量普遍較低，其中0.15mol/L的前驅體在180℃保溫4h制備出來的材料性能相對較好，在0.1C的充放電倍率下其

3、首次放電容量為51.4mAh/g，只有理論容量的30％。
　　 在惰性氣氛保護下，采用相同的原料通過調節(jié)反應溫度、保溫時間和前驅體濃度研究了惰性氣氛保護下最佳合成工藝路線。XRD顯示產物為結晶良好的純相LiFePO4，FESEM顯示產物形貌均一，粒徑在50nm～250nm左右。電化學性能測試結果表明：0.4mol/L的前驅體在240℃保溫0.5h制備出來的材料性能相對較好，在0.1C、0.2C和0.5C的不同倍率下首次充放電容量

4、分別達到了125.2mAh/g、114.1 mAh/g和99.5 mAh/g。
　　 在上述工作的基礎上，通過包覆Li4P2O7對LiFePO4進行了改性研究。交流阻抗測試結果顯示包覆改性后的材料阻抗明顯減小，電化學性能測試結果顯示在650℃熱處理包覆量為6wt％的LiFePO4性能最好，該材料在0.1C、0.2C和0.5C的別率下首次放電容量分別達到了143.6 mAh/g、136.4mAh/g和128.9 mAh/g，循環(huán)3