磷酸鐵鋰材料微觀形貌特征與性能關(guān)系.pdf

1、　　本文通過SEM、XRD、程控恒流充放電測試等手段對LiFePO4材料的微觀形貌、結(jié)構(gòu)、電化學(xué)性能進(jìn)行分析表征,研究LiFePO4材料的不同微觀形貌特征對電化學(xué)性能、溶鐵性能以及pH值性能的影響。
　　采用XRD對國內(nèi)部分企業(yè)生產(chǎn)的LiFePO4材料進(jìn)行表征,結(jié)果表明均無雜相,為單一的橄欖石型結(jié)構(gòu)。大部分材料粒度分布比較均勻,其D50值在1~3.5μm之間,一次粒徑大小在0.1~1μm之間,碳包覆層形狀不同,有網(wǎng)狀、絮狀和微

2、粒。相同體系的 LiFePO4/C材料由于顆粒大小不同,團(tuán)聚體數(shù)量不同,碳包覆層形狀不同,電化學(xué)性能表現(xiàn)出明顯差異。FePO4體系和FeC2O4體系合成的LiFePO4/C材料放電性能及循環(huán)性能要明顯優(yōu)于Fe2O3體系,但低溫性能不佳。
　　采用FePO4、FeC2O4和Fe2O3體系合成LiFePO4/C材料,電化學(xué)性能測試表明在0.2C放電比容量分別為153.5 mAh/g、140.6 mAh/g和116.3 mAh/g。

3、分析認(rèn)為：FePO4體系合成的樣品為類球形,分布比較均勻,結(jié)晶狀況良好,顆粒表面有大量的碳微粒,使顆粒之間的電接觸點增加,提高了材料的導(dǎo)電性能。FeC2O4體系合成的樣品為彌散的球形,粒度細(xì)小且分布均勻,比表面積大,縮短鋰離子遷移距離,從而提高材料的電化學(xué)性能及活性物質(zhì)的利用率。而 Fe2O3體系合成的樣品形狀不規(guī)則且分布很不均勻,一次顆粒平均粒徑約為1μm,團(tuán)聚現(xiàn)象明顯甚至出現(xiàn)結(jié)塊現(xiàn)象,碳包覆層不均勻,沒有起到有效地抑制晶粒生長的作用

4、和提高顆粒之間電子導(dǎo)電率的作用。
　　針對Fe2O3體系而言,選用聚乙二醇6000作為碳源合成LiFePO4/C材料,電化學(xué)性能測試表明 PEG6000 質(zhì)量占產(chǎn)物質(zhì)量的 40%時合成材料的首次放電比容量高達(dá) 126.3 mA h/g。這是因為樣品顆粒均勻細(xì)小,一次粒徑為幾十個納米,縮短了鋰離子脫嵌距離,提高活性物質(zhì)的利用率。
　　以國內(nèi)企業(yè)生產(chǎn)的 LiFePO4材料為研究對象,對其進(jìn)行溶鐵性能和 pH值性能測試,結(jié)