鋰離子電池正極材料LiFePO4性能與摻雜改性的研究.pdf

1、LiFePO4正極材料存在的本質(zhì)缺點(diǎn)(如電子導(dǎo)電率、離子導(dǎo)電率低,離子擴(kuò)散系數(shù)低,振實(shí)密度低等),嚴(yán)重影響了這一電池材料的應(yīng)用。為了改善這些缺點(diǎn)所帶來的問題,本文在合成工藝上分別采用高溫固相法和溶膠-凝膠法,對原材料選擇,以及 Li位和Fe位的金屬離子摻雜進(jìn)行了研究。
　　(1)采用高溫固相法合成,研究不同的鋰源(Li2CO3、LiNO3)對合成正極材料性能的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,Li2CO3作為鋰源制備出的樣品顆粒更具有規(guī)律性,顆

2、粒尺寸也更均勻,而LiNO3作為鋰源制備出的樣品顆粒則呈層狀疊加。Li2CO3較LiNO3制備出的樣品具有更高的比容量和高倍率放電性能,對應(yīng)的樣品在0.2C的比容量分別為136mA·h/g和117 mA·h/g。
　　(2)根據(jù)對角線原則,采用溶膠-凝膠法制備LiFePO4/C復(fù)合材料,研究Mg2+替換Li位對復(fù)合材料性能的影響。Mg2+的摻雜增大了材料內(nèi)部的電荷轉(zhuǎn)移阻抗,降低了材料的大電流放電能力。另外,Mg2+的摻雜可能破壞了

3、 LiFePO4穩(wěn)定的橄欖石型結(jié)構(gòu),導(dǎo)致 Mg2+摻雜后材料的循環(huán)可逆性變差。
　　(3)采用高溫固相法合成材料,并研究過渡金屬離子Ti3+和稀土元素離子Ce3+替換 Fe位對復(fù)合材料性能的影響。結(jié)果表明,Ti3+的摻雜有效的提高了 Li+的擴(kuò)散系數(shù)以及電荷轉(zhuǎn)移阻抗,使電池具有較好的倍率放電性能。當(dāng)Ti3+摻雜量為0.06時(shí),復(fù)合材料的放電比容量最好,在0.2C、5C的放電比容量分別為152mA·h/g,125 mA·h/g。摻雜