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文檔簡介
1、橄欖石型LiFePO4材料因其來源廣泛、價(jià)格低廉、對環(huán)境友好、放電電壓平穩(wěn)、循環(huán)性能和安全性能優(yōu)異等眾多優(yōu)點(diǎn),成為了新一代最具發(fā)展前景的鋰離子電池正極材料。本文以合成具備優(yōu)良性能的LiFePO4材料為目標(biāo),采用溶劑熱法合成工藝,并對合成的LiFePO4材料進(jìn)行改性,碳包覆后合成了LiFePO4/C復(fù)合材料;運(yùn)用XRD、SEM、FTIR和恒電流充/放電等技術(shù)對LiFePO4材料的合成及改性工藝與結(jié)構(gòu)和性能的關(guān)系進(jìn)行了系統(tǒng)研究。
2、 采用溶劑熱法可制備出物相單一,均勻的LiFePO4正極材料,合成材料的晶體結(jié)構(gòu)完整,形貌規(guī)則,顆粒尺寸均勻。系統(tǒng)研究并優(yōu)化了溶劑熱法合成LiFePO4材料的工藝參數(shù),探討了采用溶劑熱法合成的工藝參數(shù)與材料組織結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系,得到的優(yōu)化工藝為:初始反應(yīng)物濃度為3mol·L-1,溫度190℃反應(yīng)24h。該工藝條件下合成的樣品經(jīng)后續(xù)碳包覆熱處理后表現(xiàn)出優(yōu)異的電化學(xué)性能,0.1C倍率下首次充放電比容量分別為154.8和150.2mAh·g
3、-1,效率為97.0%。
不同初始反應(yīng)物濃度制備樣品的結(jié)構(gòu)與性能比較研究表明,當(dāng)初始反應(yīng)物濃度為3mol·L-1時(shí),合成材料有完整的晶體結(jié)構(gòu)及較好的電化學(xué)性能。不同溶劑熱溫度和時(shí)間制備樣品的結(jié)構(gòu)與性能比較研究表明,溶劑熱反應(yīng)溫度和時(shí)間對合成材料的晶體結(jié)構(gòu)及電化學(xué)性能有較大影響。隨著反應(yīng)溫度升高,時(shí)間延長,合成材料衍射峰強(qiáng)度增強(qiáng),結(jié)晶更完整,同時(shí)晶粒長大。在190℃反應(yīng)24h合成的樣品表現(xiàn)出優(yōu)異的電化學(xué)性能,0.1C首次充放
4、電比容量分別為154.8和150.2mAh·g-1,效率為97.0%。此外,在不同倍率下充放電都保持了較好的循環(huán)性能,在經(jīng)過多次循環(huán)充放電后,放電比容量沒有明顯的衰減,仍保持在120mAh·g-1以上。不同溶劑熱條件下所制備各樣品的振實(shí)密度值都非常接近,僅有很小的差異,所有合成樣品的振實(shí)密度都在1.25g·cm-3以上,說明采用溶劑熱法制備的材料流動(dòng)性及分散性較好,具有一定的產(chǎn)業(yè)化潛力。
先利用溶劑熱法合成LiFePO4晶
5、體,再進(jìn)行碳包覆高溫處理,合成LiFePO4/C復(fù)合材料。碳的加入并沒有改變LiFePO4的晶體結(jié)構(gòu),高溫處理使晶體結(jié)構(gòu)更加完善,但晶粒并無明顯長大,形貌依然很規(guī)則,顆粒尺寸均勻;XRD、FTIR及SEM等表征表明碳以無定形碳均勻包覆于LiFePO4表面形成導(dǎo)電碳網(wǎng),顯著提高了材料的電化學(xué)性能。當(dāng)碳包覆量為5%,碳包覆熱處理溫度為700℃時(shí),所得樣品具有最佳的綜合性能:振實(shí)密度為1.23g·cm-3,其在0.1C倍率下的首次充放電比容量
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