環(huán)保正極材料磷酸鐵鋰的合成改性及性能研究.pdf

1、隨著汽車尾氣污染的日益嚴(yán)重以及國際上能源的短缺,新能源汽車產(chǎn)業(yè)得到了迅速的發(fā)展,同時推動了鋰離子電池產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。相對容量較高的負(fù)極而言,鋰離子電池正極材料的研究較為關(guān)鍵。目前研究最多的正極材料如鈷酸鋰、鎳酸鋰、錳酸鋰等均存在著缺陷而難以滿足工業(yè)應(yīng)用的需求。橄欖石結(jié)構(gòu)的LiFePO4具有比容量高、環(huán)境友好、資源豐富和安全性好等優(yōu)點,引起了廣泛的關(guān)注,但是由于電導(dǎo)率低、鋰離子擴散系數(shù)低和生產(chǎn)批次穩(wěn)定性差等缺點,限制了其商業(yè)化的應(yīng)用。

2、　　本論文采用液相復(fù)合晶體法制備了LiFePO4材料,并通過對材料形貌及電化學(xué)性能的分析,對LiFePO4正極材料的制作工藝、合成條件、金屬摻雜等展開了深入系統(tǒng)的研究。
　　討論了不同配比、不同攪拌時間和不同加料方式等正極制備工藝對材料性能發(fā)揮的影響,實驗確定的最佳正極制備條件為:導(dǎo)電碳黑加入量為8％,攪拌24h,采用優(yōu)先溶解PVDF的加料方式進行混合。
　　討論了不同的燒結(jié)時間、不同的燒結(jié)溫度、不同分散劑添加量和不同碳含量

3、對材料形貌及電性能的影響。實驗確定的最佳合成條件為:高溫?zé)Y(jié)時間8h,高溫?zé)Y(jié)溫度660℃,分散劑添加量5gCTAB/mol,殘?zhí)剂繛?%。制備出的正極材料粒徑分布均勻,1C放電比容量達(dá)142mAh/g。
　　討論了金屬體相摻雜對材料性能的影響,包括不同金屬摻雜和不同量摻雜。以Ti、Mg、Mn、Co為摻雜元素,按照摩爾比制得 LiFe0.95M0.05PO4成品,其中LiFe0.95Ti0.05PO4表現(xiàn)出最優(yōu)的性能,初次放電比容

4、量達(dá)到144mAh/g。采用Mn摻雜做定量分析,制得LiFe1-xMnxPO4材料,x=0.05時性能最優(yōu),放電容量為141mAh/g。樣品經(jīng)過500次循環(huán)容量降至128mAh/g,容量保持率在91%,1000次循環(huán),容量降到97mAh/g,容量保持率在70%。同時研究了以Co、Mn、Fe組成的三元磷酸鹽材料的電化學(xué)性能,合成 LiCo0.33Mn0.33Fe0.33PO4和LiCo0.2Mn0.2Fe0.6PO4材料,材料初次放電比容