釩鈦摻雜碳納米管改性LiFePO4正極材料的制備與研究.pdf

1、鋰離子電池正極材料LiFePO4具有規(guī)整的橄欖石結構,而且鐵資源廣泛、價格低廉,對環(huán)境污染小以及在大倍率下放電優(yōu)異的熱穩(wěn)定性,成為人們現在熱衷研究的一種材料,它因為滿足了取代LiCoO2所具備的要求,已經成為混合動力汽車的首選材料,但其電子傳導率和離子擴散率低,對其改性可以提高其電化學性能。
　　采用液相共沉淀的法,對合成條件進行優(yōu)化,利用葡萄糖碳包覆的方法制備了LiFePO4正極材料。通過熱重-差熱(TG-DTA)、X射線衍射(

2、XRD)和掃描電子顯微鏡(SEM)等物理表征方法,與恒流充放電測試、循環(huán)伏安(CV)和交流阻抗(EIS)等電化學測試方法相結合,對材料合成溫度、晶體結構、表明形貌和電化學的性能進行了研究。分別研究了不同的碳納米管添加量、超聲時間以及碳包覆量對材料性能的影響。研究結果表明:當碳納米管添加量為2.0％時,合成出的材料均勻且顆粒較小,XRD測得的峰形尖銳,峰強較強,并且具有較好的電化學性能。該材料在0.1C倍率下的放電比容量為130.6mAh

3、/g;當超聲時間為1h時所得材料顆粒均勻且無明顯團聚現象,并且具有較好的倍率性能和大電流充放電性能,另外,超聲1h所得材料的容量100循環(huán)性能也較穩(wěn)定,容量保持率為107%左右;用Fe(NO3)3作為鐵源,當碳包覆量為10.4%時,碳的包覆層較均勻,在0.1C倍率下的放電比容量為131.0mAh/g,在1C、2C和5C倍率下循環(huán)100次的比容量保持率分別為99.6%、99.0%、98.4%,可以看出,該材料在大電流的放電條件下循環(huán)性能優(yōu)

4、良。
　　為了使LiFePO4的性能進一步提高,在合成材料的過程中摻雜金屬離子V和Ti。比較了兩種金屬離子不同摻雜摩爾比對材料性能的影響。研究表明,摻雜金屬離子V和Ti均可以有效地提高LiFePO4材料的放電比容量。當V的摻入摩爾比為0.03時,在0.1C的倍率下放電比容量達到了147.7mAh/g,而摻入摩爾比為0.01時所得材料在大倍率下放電時表現出了良好的性能,在0.5C、1C、2C和5C時放電比容量分別為124.3、112