正極材料LiFePO-,4-的典型方法制備及電化學(xué)性能研究.pdf

1、磷酸鐵鋰(LiFePO4)是一種新型的鋰離子電池正極材料，此材料無(wú)毒、環(huán)境友好、原材料來(lái)源豐富且價(jià)格低廉、循環(huán)性能和熱穩(wěn)定性極好，尤其在動(dòng)力電池應(yīng)用上具有良好前景，日益受到研究者的重視。但這種材料存在著電導(dǎo)率低等缺點(diǎn)，限制了它的實(shí)際應(yīng)用。本文詳細(xì)介紹了鋰離子電池及其正極材料研究進(jìn)展，電池正極材料LiFePO4成為現(xiàn)階段鋰離子電池領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。針對(duì)該材料存在的主要缺點(diǎn)以及影響其電化學(xué)性能的重要因素，我們的研究采用低成本鐵源，進(jìn)行LiFe

2、PO4的合成與改進(jìn)，分析合成條件對(duì)材料電化學(xué)性能的影響，其主要內(nèi)容如下： 1.研究典型結(jié)構(gòu)的有機(jī)碳源對(duì)合成產(chǎn)物電化學(xué)性能的影響，采用的有機(jī)碳源主要為聚乙二醇PEG(1000)、可溶性淀粉、月桂酸、己二酸、8-羥基喹啉。產(chǎn)品的初始容量與有機(jī)碳源的種類(lèi)有關(guān)，當(dāng)碳源為己二酸、8-羥基喹啉、可溶性淀粉和月桂酸時(shí)，其初始容量分別為90.6、106.8、120和132.9 mAh/g；在相同的實(shí)驗(yàn)條件下PEG的效果最佳，當(dāng)鐵源與PEG摩爾比

3、為1:2時(shí)，最高放電容量140.1mAh/g。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：導(dǎo)電劑前驅(qū)物的選擇對(duì)于產(chǎn)物性能有很大的影響。 2.研究了PEG和葡萄糖作為復(fù)合碳源對(duì)合成產(chǎn)物電化學(xué)性能的影響。當(dāng)PEG與葡萄糖摩爾比為1:1時(shí)，研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)PEG的分子量在400-6000之間變化時(shí)，隨著PEG碳鏈的縮短，合成材料的放電比容量加大。PEG400性能會(huì)更優(yōu)：LiFePO4材料在0.15C下放電比容量為163mAh/g，0.3C下為150 mAh/g。PEG1

4、000:葡萄糖=2:1時(shí)，樣品具有最優(yōu)的電化學(xué)性能，可逆容量為139.9 mAh/g，20次循環(huán)后放電比容量為138.7 mAh/g，放電比容量為其初始容量的99.14％。 3.采用溶膠-凝膠法，以水為溶劑，以不同的三價(jià)鐵為鐵源合成LiFePO4，研究三價(jià)鐵源對(duì)LiFePO4材料結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能的影響。以(NH4)3Fe(C6H5O7)2.Fe(C6H5O7)·H2O和Fe(NO3)3·9H2O為鐵源的產(chǎn)物，在0.1C下首次放電

5、容量分別為76.8 mAhg-1、119.1 mAhg-1和136.5 mAh/g，可以看出水溶性好的無(wú)機(jī)三價(jià)鐵源更有利于得到優(yōu)質(zhì)材料。 4.采用流變相法制備含Li、P、Fe、C分子級(jí)混合的配合物作為材料前軀體，以三價(jià)鐵為鐵源，以葡萄糖和檸檬酸為還原劑進(jìn)行實(shí)驗(yàn)合成了LiFePO4正極材料。材料表現(xiàn)出較好的電化學(xué)性能，其首次放電比容量分別為133.2 mAh/g和136.6mAh/g，20次充放電循環(huán)后容量?jī)H衰減3.83％和0.5