納米 LiFePO4的合成與性能研究.pdf

1、在眾多的鋰離子電池正極材料中，橄欖石結(jié)構(gòu)的LiFePO4因為其安全、環(huán)境友好、循環(huán)壽命長等優(yōu)點從而迅速成為其中的熱門研究領(lǐng)域，并且有望能夠在動力型鋰離子電池中得到發(fā)展和應(yīng)用。但是，另一方面，由于其電導(dǎo)率低、振實密度小等固有缺陷嚴(yán)重制約了其應(yīng)用。基于此，我們進行了以下研究：
　?。?）水熱法制備LiFePO4/C材料及其性能研究
　　通過水熱法，依次探討了不同的pH值、不同水熱反應(yīng)時間以及不同的反應(yīng)溫度對所制備的材料性能的影響

2、。測試結(jié)果顯示：當(dāng)pH=6和pH=8時，材料中部分Fe2+被氧化成Fe3+，當(dāng)pH大于8時，材料晶型較好，結(jié)晶度高；當(dāng)pH值較低的情況下，材料團聚現(xiàn)象較為嚴(yán)重，當(dāng)pH=10時，材料的粒徑分布最窄，顆粒大小最為均勻。當(dāng)反應(yīng)時間為12h，反應(yīng)溫度為200℃時，材料的衍射強度最強，半峰寬窄，峰型尖銳，結(jié)晶度最高且顆粒在成核生長過程中可以獲得足夠的時間以及足夠多的能量以滿足不同晶面方向的自由生長，從而使得材料晶型變得完整，形貌更為規(guī)則。電化學(xué)測

3、試結(jié)果顯示最優(yōu)條件下制備的樣品充放電比容量最高，曲線平臺最為平整，電化學(xué)性能最優(yōu)，其在0.1C、0.2C、0.5C、1C、2C和5C下可逆比容量分別達到145.2、138.2、132.6、123.2、113.0和101.9mAh g-1。
　?。?）固相法制備LiFePO4/C材料及其性能研究
　　通過工藝簡單的球磨固相法，探究球磨時間對LiFePO4/C的結(jié)構(gòu)和性能的影響，分別球磨4h、6h和8h后在Ar保護氣氛下350℃

4、下預(yù)燒5h，700℃下煅燒10h制備得到LFP-1、LFP-2和LFP-3樣品材料。其中，加入蔗糖來作為碳源，碳的包覆進一步提高了材料的導(dǎo)電性。XRD測試結(jié)果表明所制備的LiFePO4/C材料為所需的純相的橄欖石結(jié)構(gòu)的磷酸鐵鋰。SEM測試結(jié)果顯示LFP-2粒徑分布最為均勻，形貌規(guī)整，粒徑大小為200-400nm。電化學(xué)測試結(jié)果顯示，在0.1C下，LFP-1、LFP-2和LFP-3首次充放電比容量分別為138.7和129.9mAh g-1

5、、147.2和144.1mAh g-1、144.7和138.7mAh g-1，庫倫效率分別為93.7％、97.9%和95.9%。100次循環(huán)后，容量保持率分別為95.4%、96.9%和94.5%。且倍率性能測試結(jié)果表明LFP-2在0.1C、0.2C、0.5C、1C、2C和5C下比容量分別為144.1、138.7、126.4、118.6、102.5和82.3mAh g-1，表現(xiàn)出優(yōu)異的倍率特性。循環(huán)伏安測試顯示其氧化峰面積與還原峰面積之比

6、接近1，進一步證明了材料的良好的可逆性。因此，球磨時間為6h時最佳，制備的材料具有最佳性能。
　?。?）靜電紡絲法制備LiFePO4/C納米纖維材料及其性能研究
　　使用靜電紡絲法制備的材料規(guī)整度好，直徑分布均勻，直徑范圍為150-250nm，300℃空氣中預(yù)燒后，纖維變得光滑，且形貌保持良好并沒有出現(xiàn)斷裂的現(xiàn)象，700℃下N2氣氛下煅燒后材料依然保持具有高長徑比的纖維結(jié)構(gòu)，纖維直徑較前驅(qū)體材料略有收縮，直徑范圍約150-2

7、00nm。XRD結(jié)果分析所制備材料與標(biāo)準(zhǔn)LiFePO4相吻合。電化學(xué)測試結(jié)果顯示，在0.1C、0.5C、1C、2C和5C下材料的首次充放電比容量分別為153.3和148.9、143.0和138.5、124.4和120.5、101.2和94.3以及83.9和81.6mAh g-1，庫倫效率分別為97.1%、96.9%、96.9%、93.4%和97.3%。且在0.1C倍率下，100次循環(huán)后容量保持為139.1mAh g-1，容量保持率為93