水熱反萃法合成鋰離子電池正極材料α-LiFeO2的研究.pdf

1、新能源的不斷開發(fā)是人類可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)。具有眾多優(yōu)點(diǎn)的鋰離子電池備受世人矚目，其中正極材料的選擇至關(guān)重要。由于具有與LiCoO2相似的巖鹽結(jié)構(gòu)，且Fe資源豐富，沒有毒性，具有較高的理論比容量（282mAh·g-1），所以LiFeO2也引起了人們的廣泛關(guān)注。LiFeO2具有多種結(jié)構(gòu)，其中一種為具有立方巖鹽結(jié)構(gòu)的α-LiFeO2，不同合成方法制備出的α-LiFeO2，其電化學(xué)性能不盡相同。制備納米α-LiFeO2是提高其電化學(xué)性能的重要措施

2、。
　　本文根據(jù)過程耦合原理，首次提出了一種新的合成納米α-LiFeO2的方法—水熱反萃法。該法以廉價的工業(yè)級環(huán)烷酸和鐵鹽為原料制備負(fù)載Fe3+的有機(jī)相，用氫氧化鋰水溶液經(jīng)過水熱反萃技術(shù)一步合成納米α-LiFeO2。運(yùn)用X射線衍射儀（XRD）、透射電子顯微鏡（TEM）、掃描電子顯微鏡（SEM）、激光粒度分析儀等手段對樣品進(jìn)行表征，結(jié)果表明反應(yīng)中的Li/Fe摩爾比、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時間、不同表面活性劑的用量等因素對產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)、組成、形

3、貌和粒度等具有重要影響。主要內(nèi)容如下：
　　通過水熱反萃技術(shù)，以負(fù)載Fe3+的有機(jī)相和氫氧化鋰水溶液為反應(yīng)物合成目標(biāo)樣品，研究表明不同Li/Fe下合成的產(chǎn)物不同，Li/Fe高于29時，才能合成純相的α-LiFeO2；不同反萃溫度下合成的產(chǎn)物也不同，高于230℃時才可合成純相的α-LiFeO2；反應(yīng)時間對產(chǎn)物的形貌有著明顯的影響，隨著反應(yīng)時間的延長，樣品最終形成四角形晶體。最佳的反應(yīng)條件為：Li/Fe=29，230℃下反應(yīng)2h，80

4、℃下保溫5h，合成出的樣品為純相、高結(jié)晶度的納米α-LiFeO2，顆粒尺寸在150nm左右，且具有良好的分散性。
　　研究了十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)和十二烷基苯磺酸鈉(SDBS)兩種表面活性劑對水熱反萃法合成α-LiFeO2的影響。結(jié)果表明陽離子表面活性劑CTAB可以起到控制粉體尺寸的作用，添加2mmol/LCTAB合成的樣品其粒徑為130nm左右，低于未添加的樣品，其結(jié)晶度也有所提升；實(shí)驗(yàn)濃度范圍內(nèi)，陰離子表面活性劑SD