氟化物正極材料的制備及其性能研究.pdf

1、本論文主要以Fe(NO3)3?9H2O和NH4F為原料通過機械化學法合成FeF3/C正極材料，分析材料的電化學性能和嵌脫鋰動力學過程，并進一步研究了鈷摻雜對其結構和電化學性能的影響與合成過程中添加助磨劑SiC對其結構和電化學性能的影響。具體內(nèi)容如下：
　　首先，通過化學沉淀法和機械化學法分別制備出FeF3·0.33H2O和β-FeF3?3H2O材料，然后將其與碳復合形成FeF3/C復合材料。結果表明β-FeF3·3H2O/C復合材

2、料顯示出更好的倍率特性和容量保持率。在1.5-4.5 V間20 mA?g-1電流密度其首次放電比容量為504.2 mAh?g-1，其容量損失是由于首次充放電后低于1.6 V的電壓平臺消失且主要發(fā)生在前面幾周，10周之后其放電比容量逐漸趨于穩(wěn)定。30周后其在60 mA?g-1的電流密度的可逆容量為140.9 mAh?g-1，是20 mA?g-1電流密度下容量的87％。
　　其次，采用一步機械化學法合成FeF3·0.33H2O/C復合

3、材料，結果表明FeF3·0.33H2O/C復合材料在電壓為1.8-4.5間電流密度為20 mA·g-1其首次放電容量達233.9mAh·g-1，其可逆容量為157.4 mAh·g-1。通過交流阻抗測得其在開路電位為2.05 V-3.18 V間的鋰離子擴散系數(shù)為1.2×10-13~3.6×10-14cm2·s-1之間。通過GITT測試得到的鋰離子擴散系數(shù)結果在8.1×10-14~1.2×10-15 cm2·s-1之間。通過 GITT和EI

4、S測得的鋰離子擴散系數(shù)相似，且其最大值都在電壓為2.5 V處。不同開位電路下的交流阻抗譜曲線表明：交流阻抗曲線與電壓相關，而且R0，RSEI，RE和Qdiff的值在開路電位2.5 V處突然改變。實驗表明開路電位2.5 V處對FeF3·0.33H2O/C正極材料的電化學性能影響非常重要。
　　再次，通過對 FeF3/C復合材料進行鈷摻雜，結果表明少量的鈷摻雜能有效地提高FeF3/C材料的循環(huán)性能和倍率性能。尤其是Fe0.95Co0.

5、05F3/C復合材料在1.8-4.5 V間首次放電比容量為208.4 mAh g-1，循環(huán)30周后其可逆容量還能保持在129 mAh g-1。
　　最后，通過在機械化學法合成過程中添加助磨劑SiC來制備FeF3/C復合材料。添加SiC助磨劑質(zhì)量分數(shù)為0%，2%，5%的氟化鐵材料展示出相近的首次放電比容量，但其容量保持率分別為53.87%，58.83%和66%。結果表明合成過程中添加一定量的SiC助磨劑能一定程度上提高FeF3/C材