橄欖石型LiFePO-,4-鋰離子正極材料的制備、結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能.pdf

1、鋰離子電池具有高電壓、比能量高、無記憶效應(yīng)、無環(huán)境污染等特點(diǎn)，已經(jīng)成為21世紀(jì)綠色高能二次電池的主要選擇。目前商用鋰離子電池正極材料LiCoO2，由于鈷儲(chǔ)量有限、價(jià)格昂貴、毒性大，作為鋰離子電池正極材料存在成本高和安全性問題，嚴(yán)重阻礙了鋰離子電池的進(jìn)一步發(fā)展，限制了它在更廣領(lǐng)域的應(yīng)用。本文主要研究價(jià)格低廉的橄欖石型LiFePO4/C正極材料，對(duì)噴霧干燥法和固相反應(yīng)法這兩種合成工藝進(jìn)行了系統(tǒng)研究，利用XRD、SEM等表征合成產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)特性

2、，利用恒流充放電、循環(huán)伏安技術(shù)評(píng)價(jià)其電化學(xué)性能，此外還研究了F摻雜對(duì)LiFePO4/C材料電化學(xué)性能的影響。 在論文第三章中，以醋酸鹽為原料，通過噴霧干燥法合成了結(jié)晶好，顆粒細(xì)小、分布均勻的橄欖石型LiFePO4/C正極材料。研究表明，噴霧干燥法得到的前軀體在400℃預(yù)煅燒1h，再700℃煅燒6h制備的LiFePO4/C材料0.1C倍率下具有161.5mAh·g-1的放電比容量，1C倍率下具有130.3mAh·g-1的放電比容量

3、，并具有優(yōu)越的循環(huán)穩(wěn)定性。此方法合成的樣品顆粒大小在0.5～1μm左右，顆粒較均一。均勻分布的納米碳網(wǎng)絡(luò)提高了LiFePO4的導(dǎo)電性，抑制了顆粒的聚集長大，進(jìn)而改善了電化學(xué)性能。 在論文第四章中，提出了一種簡單的合成方法。其特點(diǎn)是，以廉價(jià)的Fe3+化合物為鐵源，以檸檬酸作還原劑和碳源，碳包覆和LiFePO4晶體生長同時(shí)進(jìn)行，一步固相反應(yīng)合成單相橄欖石結(jié)構(gòu)的碳包覆LiFePO4復(fù)合材料。該方法所采用的原材料廉價(jià)易得、制備過程無需碳

4、包覆后處理、工藝簡單，特別適合大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。研究發(fā)現(xiàn)，檸檬酸高溫分解產(chǎn)物（碳和氫）在合成中起了關(guān)鍵作用：（1）碳和氫同時(shí)作為還原劑將Fe3+還原呈Fe2+，確保了LiFePO4產(chǎn)物的純度；（2）碳包覆在LiFePO4周圍，作為導(dǎo)電劑提高了其總體電導(dǎo)率；（3）包覆碳作為晶體生長抑制劑阻礙了LiFePO4顆粒的聚集長大。此方法在700℃合成的LiFePO4/C材料在0.1C倍率下首次放電容量達(dá)到143.3mAh·g-1，0.5C和1C的