鋰離子電池正極材料Li2FeSiO4-C的制備及改性研究.pdf

1、新型鋰離子電池正極材料Li2FeSiO4與LiFePO4有著諸多相似的優(yōu)點(diǎn)，Li2FeSiO4屬于聚陰型離子化合物，正交晶系結(jié)構(gòu)，因其高安全性和高理論比容量而成為具有潛力的鋰離子電池正極材料。
　　本文采用溶膠-凝膠法制備出具有正交晶系的Li2FeSiO4/C鋰離子電池正極材料，系統(tǒng)的研究了乙酸鋰濃度和煅燒溫度等因素對(duì)正極材料Li2FeSiO4/C的結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能的影響。結(jié)果表明：CH3COOLi濃度采用0.42mol/L，煅燒

2、溫度為700℃時(shí)制備的樣品粒徑分布范圍較窄，顆粒尺寸較均勻，且電化學(xué)性能較好。
　　針對(duì)Li2FeSiO4中鋰離子擴(kuò)散速率小，電子電導(dǎo)率低等缺陷，本文采用Co2+、Ti4+摻雜對(duì)材料進(jìn)行了改性研究。并通過X射線衍射（XRD）、透射電鏡（TEM）、場發(fā)射透射電鏡（HRTEM）等分析測試手段，結(jié)合交流阻抗、循環(huán)伏安和充放電測試等技術(shù)，對(duì)材料的結(jié)構(gòu)、形貌和電化學(xué)性能進(jìn)行了研究。結(jié)果表明：摻雜適量的Co2+、Ti4+不改變Li2FeSiO

3、4/C的正交晶系結(jié)構(gòu)，但影響樣品的晶胞參數(shù)，使晶胞體積收縮，結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定，電池材料的可逆性增強(qiáng)。Co2+、Ti4+摻雜量分別為3%、3%時(shí)得到的正極材料電化學(xué)性能較好，室溫下，Li2Fe0.97Co0.03SiO4/C在0.1C倍率下的首次放電比容量為151.8mAh/g，20次充放電循環(huán)后放電比容量為131.2mAh/g；Li2Fe0.97Ti0.03SiO4/C在0.1C倍率下的首次放電比容量為149.1mAh/g，20次充放電循環(huán)

4、后放電比容量為127.3mAh/g；且最佳量的Co2+、Ti4+摻雜使得高倍率下的電化學(xué)性能均優(yōu)于未摻雜的Li2FeSiO4/C。最佳量的Co2+、Ti4+摻雜使Li2Fe0.97M0.03SiO4/C(M=Co、Ti)正極材料具有更小的電荷轉(zhuǎn)移電阻和更高的電子電導(dǎo)率，提高了材料的導(dǎo)電性能，增加了Li+的擴(kuò)散速率，因而改善了正極材料的電化學(xué)性能。
　　初步討論了檸檬酸包覆對(duì)正極材料Li2FeSiO4/C的電化學(xué)性能影響。結(jié)果表明：