動力電池用正極材料LiFePO4的合成與改性研究.pdf

1、橄欖石型結(jié)構(gòu)的磷酸鐵鋰(LiFePO4)作為正極材料具于原料來源廣、成本低、無污染等優(yōu)點(diǎn)，符合當(dāng)今時(shí)代發(fā)展要求，又由于其具有熱穩(wěn)定性好、循環(huán)性能優(yōu)良等突出特點(diǎn)，成為最有前途的鋰離子正極材料之一。但是磷酸鐵鋰自身電導(dǎo)率低、離子傳導(dǎo)慢等缺點(diǎn)導(dǎo)致了大電流充放電性能不佳，這也阻礙了它作為動力電池的進(jìn)一步發(fā)展。本文通過不同的原料及合成方法探索了LiFePO4/C復(fù)合材料的合成及其電化學(xué)性能，旨在合成出具有優(yōu)秀電化學(xué)性能的LiFePO4正極材料。<

2、br>　　采用固相法，以Li2CO3、FeC2O4·2H2O、NH4H2PO4為原料，自制改性淀粉為碳源合成LiFePO4/C復(fù)合材料。分別考察了燒結(jié)時(shí)間、燒結(jié)溫度、碳源加入量對合成出的LiFePO4/C復(fù)合材料的影響。結(jié)果表明：隨著燒結(jié)時(shí)間的增加產(chǎn)物顆粒逐漸變大，10h為最佳合成時(shí)間，樣品0.1C倍率下首次放電比容量為141mAh/g；燒結(jié)溫度對晶體結(jié)構(gòu)有極大的影響，隨著溫度的升高，晶體結(jié)構(gòu)趨于完整，但當(dāng)溫度提升到750℃時(shí)，產(chǎn)生Fe

3、2P、Li3PO4雜質(zhì)相嚴(yán)重影響材料電化學(xué)性能，700℃是最佳合成溫度，樣品0.1C倍率下首次放電比容量為148mAh/g；隨著碳源加入量的增大，材料顆粒粒徑減小、分散性變好，6%為最佳加入量，樣品0.1C倍率下首次放電比容量為150mAh/g。
　　采用明膠一凝膠法合成LiFePO4/C復(fù)合材料。通過明膠作為增稠劑改善合成材料的分散性，考察了明膠作為碳源、葡萄糖作為碳源及加入CTAB對合成LiFePO4/C復(fù)合材料的影響。結(jié)果表

4、明以明膠作為增稠劑結(jié)合冷凍干燥技術(shù)成功合成出了分散性良好的LiFePO4/C復(fù)合材料，但是明膠作為碳源對LiFePO4的電化學(xué)性能改善并不明顯，明膠加入量為2g時(shí)樣品在0.1C倍率下首次放電比容量最大為128mAh/g；以葡萄糖作為碳源，650℃合成出了具有在0.1C倍率下首次放電比容量達(dá)到161mAh/g的優(yōu)秀材料；而CTAB的加入有助于使材料在高溫?zé)Y(jié)后形成類球形形貌，這種形貌在工業(yè)上具有高振實(shí)密度的優(yōu)勢。
　　采用固相法，以

5、Li2CO3、FePO4·2H2O為原料合成LiFePO4/C復(fù)合材料。以燒結(jié)溫度、碳含量、燒結(jié)時(shí)間為考察因素，通過正交實(shí)驗(yàn)優(yōu)化了以自制改性淀粉、自制炭氣凝膠、PEG-20000為碳源制備LiFePO4/C復(fù)合材料的工藝條件，結(jié)果表明：采用自制的改性淀粉包覆LiFePO4，最佳反應(yīng)條件：燒結(jié)溫度：700℃、碳源加入量：6%、燒結(jié)時(shí)間：6h。0.1C放電比容量148mAh/g，2C時(shí)放電比容量118mAh/g，改性淀粉具有孔隙結(jié)構(gòu)，在離子

6、擴(kuò)散及電解液浸潤方面改善了LiFePO4的電化學(xué)性能；采用自制的炭氣凝膠包覆LiFePO4，最佳反應(yīng)條件：燒結(jié)溫度：650℃、碳源加入量：6%、燒結(jié)時(shí)間：14h。0.1C放電比容量155mAh/g，2C時(shí)放電比容量124mAh/g，炭氣凝膠由于導(dǎo)電性好，具有空間立體結(jié)構(gòu)等優(yōu)點(diǎn)在鋰離子電池方面具有無比的優(yōu)勢；采用PEG-20000包覆LiFePO4，最佳反應(yīng)條件：燒結(jié)溫度：700℃、碳源加入量：10%、燒結(jié)時(shí)間：10h。0.1C放電比容量