高性能磷酸鐵鋰-碳正極材料的合成及性能研究.pdf

1、LiFePO4作為鋰離子電池正極材料具有較高的理論比容量(約170mAh/g)、穩(wěn)定的放電平臺(tái)、可靠的安全性以及原料資源豐富、價(jià)格低廉等特點(diǎn)而為廣大研究者所關(guān)注,已成為最有前途的鋰離子電池正極材料之一。具有良好電化學(xué)性能的橄欖石型LiFePO4正極材料主要來自人工合成,目前其合成方法眾多,較常用的有高溫固相反應(yīng)、水熱法、溶膠凝膠法、沉淀法、碳熱還原法等。但無論采用哪種合成方法,對(duì)于材料的晶化、顆粒和形貌的控制都采用高溫?zé)Y(jié)來完成,所以燒

2、結(jié)過程的工藝條件對(duì)材料性能的影響至關(guān)重要。
　　本文從實(shí)際應(yīng)用出發(fā),對(duì)燒結(jié)方式、燒結(jié)溫度等條件對(duì)材料性能的影響進(jìn)行了研究。對(duì)LiFePO4/C復(fù)合前驅(qū)體,分別采用靜態(tài)氮?dú)鈿夥?、?dòng)態(tài)氮?dú)鈿夥占办o態(tài)真空三種燒結(jié)方式進(jìn)行碳熱還原合成LiFePO4/C復(fù)合正極材料。采用XRD、TEM、CV和充放電循環(huán)測(cè)試等方法表征和分析材料的結(jié)構(gòu)、形貌和電化學(xué)性能。結(jié)果表明,不同燒結(jié)方式對(duì)所得材料的結(jié)晶度、晶粒大小、碳含量、反應(yīng)溫度以及電化學(xué)性能均有顯著

3、影響。真空燒結(jié)得到的材料結(jié)晶度高,而動(dòng)態(tài)氣氛燒結(jié)對(duì)材料Li+擴(kuò)散能力的提高和顆粒的減小具有更積極的影響。另外動(dòng)態(tài)氣氛燒結(jié)可以實(shí)現(xiàn)500℃低溫?zé)Y(jié)且材料表現(xiàn)出優(yōu)異的電化學(xué)性能。0.5C循環(huán)首次放電比容量為163.4mAh/g,50次循環(huán)后容量保持率為99.02％。
　　采用不同碳源合成的LiFePO4/C材料的電化學(xué)性能表現(xiàn)出明顯的差異性,而這種差異性主要是由材料中剩余碳的結(jié)構(gòu)不同所引起的。以Fe2O3,Li2CO3,NH4H2PO