稀土摻雜磷酸鐵鋰的合成及性能研究.pdf

1、　　針對LiFePO4材料電導(dǎo)率低、高倍率性能差等缺點(diǎn),采用稀土離子摻雜的方法對其進(jìn)行改性研究。稀土離子摻雜能提高材料的本征電導(dǎo)率,優(yōu)化材料的各種性能。采用高溫固相法,以FeC2O4·2H2O、Li2CO3、NH4H2PO4為原料,C6H12O6·H2O為碳源,合成LiFePO4/C正極材料,并對其進(jìn)行稀土摻雜改性。利用XRD、SEM、激光粒度分析儀、程控恒流充放電測試系統(tǒng)等手段,對各個改性樣品的結(jié)構(gòu)、形貌和電化學(xué)性能進(jìn)行表征。

2、r>　　以Li/F e摩爾比、合成溫度、合成時間和摻碳量(C/Fe摩爾比)為考察因素,設(shè)計4因素3水平的正交試驗(yàn),從而確定固相法合成LiFePO4/C的最佳工藝參數(shù),即預(yù)燒350℃-3h,合成溫度700℃,合成時間8 h, Li/Fe摩爾比1.00,摻碳量(C/F e摩爾比)1.5。此條件下合成的樣品在0.2C時的放電比容量可達(dá)140.6mAh/g,1C倍率放電比容量為125.7mAh/g, 2C倍率放電比容量為114.6mAh/g。

3、
　　研究了La3+、Ce3+、Nd3+、Y3+四種稀土離子摻雜對LiFePO4/C正極材料的晶體結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能的影響。XRD測試表明,摻雜后的LiFePO4/C樣品仍保持橄欖石晶體結(jié)構(gòu),各樣品均為結(jié)晶完好的單一物相；SEM 和粒度分析測試表明,La3+、Ce3+、Nd3+摻雜可使材料粒徑減小,而Y3+摻雜樣品團(tuán)聚較嚴(yán)重；恒流充放電測試表明,La3+、Ce3+摻雜可提高材料的倍率性能,其中Ce3+摻雜效果更佳,1C、2C、5C

4、的放電比容量分別達(dá)到128.9 mAh/g、119.5 mAh/g和104.4 mAh/g。
　　研究了Ce3+不同摻雜量對LiFePO4/C正極材料的晶體結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能的影響。XRD測試表明,摻雜后的LiFePO4/C樣品仍保持橄欖石晶體結(jié)構(gòu),各樣品均為結(jié)晶完好的單一物相；SEM和粒度分析測試表明,少量摻雜(0.5%、1.0%)能夠有效抑制LiFePO4/C材料晶粒的長大,隨摻雜量增大(1.5%),材料顆粒粒徑變大；恒流充