鋰離子電池正極材料LiFePO4制備與石墨烯摻雜改性的研究.pdf

1、由于磷酸鐵鋰的理論比容量高達(dá)到170mAh/g，引起了人們的廣泛關(guān)注與研究。但是磷酸鐵鋰正極材料也存在一些缺陷，如較低的電子電導(dǎo)率、鋰離子擴(kuò)散速度非常低以及振實(shí)密度低等，阻礙了其大規(guī)模商業(yè)化的應(yīng)用。本文通過使用不同的方法制備磷酸鐵鋰正極材料，以及摻雜石墨烯，希望能找到合適的條件來改善磷酸鐵鋰的電化學(xué)性能。
　　首先，使用水熱法合成了磷酸鐵鋰正極材料。由于影響水熱法的因素很多，如反應(yīng)時(shí)間，反應(yīng)溶液的pH值等，因此分別制備了pH值為4

2、、8、9、10下生成的磷酸鐵鋰正極材料，然后對(duì)比他們的性質(zhì)，發(fā)現(xiàn)當(dāng)pH值為10時(shí)生成的磷酸鐵鋰無論是放電比容量還是高倍率下的循環(huán)性能都要比另外3組樣品好，說明堿性條件下更有利于生成電化學(xué)性能優(yōu)良的磷酸鐵鋰。隨后研究了不同的反應(yīng)時(shí)間對(duì)磷酸鐵鋰的影響。通過對(duì)比5h、10h、15h、20h下生成的4個(gè)樣品，發(fā)現(xiàn)15h與20h兩組樣品的放電比容量接近，推測(cè)出水熱法反應(yīng)的最佳時(shí)間為15h～20h。
　　接著使用固相法與水熱法分別合成磷酸鐵鋰

3、正極材料，并對(duì)比研究其不同性質(zhì)。通過觀察XRD圖譜與SEM圖譜，發(fā)現(xiàn)采用固相法制備的磷酸鐵鋰正極材料具有更高的結(jié)晶度，且沒有觀察到雜質(zhì)峰的出現(xiàn)，水熱法制備的磷酸鐵鋰正極材料顆粒較均勻，且形狀規(guī)則，兩種方法制備的磷酸鐵鋰正極材料均存在團(tuán)聚現(xiàn)象。固相法制備的磷酸鐵鋰比水熱法制備的磷酸鐵鋰具有更高的充放電比容量，且在高倍率下循環(huán)時(shí)的性能也比水熱法的好。使用固相法制備的磷酸鐵鋰放電比容量136mAh/g，而使用水熱法制備的磷酸鐵鋰放電容量為12

4、6mAh/g左右。
　　最后，通過摻雜石墨烯研究對(duì)磷酸鐵鋰正極材料的影響。通過觀察XRD圖譜和SEM圖譜，可以發(fā)現(xiàn)當(dāng)加入5％的石墨烯時(shí)，不會(huì)影響磷酸鐵鋰的生成，而當(dāng)加入量為10％時(shí)，由于石墨烯易堆疊導(dǎo)致其形成了石墨，在圖譜上能明顯觀察到石墨的峰。加入5％石墨烯的磷酸鐵鋰在低倍率下放電比容量能達(dá)到150mAh/g，同時(shí)高倍率下放電比容量達(dá)到了110mAh/g，相較于未加入石墨烯的磷酸鐵鋰有一定程度的提高。而當(dāng)加入石墨烯過量時(shí)，由于活