鋰離子電池正極材料FeF3的制備及其電化學(xué)性能研究.pdf

1、作為一種新型鋰離子電池正極材料,氟化鐵(FeF3)因具有高比容量、低成本、安全和對(duì)環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)而備受關(guān)注。但FeF3極差的導(dǎo)電性嚴(yán)重影響其電化學(xué)性能,并阻礙了其應(yīng)用。本論文主要圍繞提高FeF3電子電導(dǎo)率從而提高其電化學(xué)性能展開(kāi)研究,通過(guò)添加五氧化二釩(V2O5)、乙炔黑和二硫化鉬(MoS2)等導(dǎo)電性物質(zhì)對(duì)FeF3進(jìn)行改性研究。主要研究?jī)?nèi)容為:
　　(1)采用液相法制備了FeF3(H2O)4.5前驅(qū)體,并在惰性氣體保護(hù)下,500℃

2、加熱前驅(qū)體,合成了鋰離子電池正極材料FeF3。利用傅里葉紅外光譜(FT-IR)、X-射線衍射(XRD)、掃描電鏡(SEM)和電化學(xué)測(cè)試等技術(shù),研究了材料的物理化學(xué)性能和電化學(xué)性能。結(jié)果表明:FeF3具有典型的正交晶系結(jié)構(gòu),并且所制備的材料粒徑均勻,在0.1C倍率和電壓范圍為2.0～4.5 V下的首次放電比容量為115.7 mAh·g-1,經(jīng)過(guò)30個(gè)循環(huán)后放電比容量降至67.7 mAh·g-1,容量保持率僅為58.5％。
　　(2)

3、通過(guò)球磨混合FeF3與乙炔黑,合成了FeF3/C復(fù)合正極材料。測(cè)試結(jié)果表明:添加乙炔黑并未改變FeF3的晶體結(jié)構(gòu),但FeF3的放電比容量、循環(huán)性能及大倍率充放電性能得到了顯著改善。以0.1C倍率充放電,球磨3h的樣品首次放電比容量高達(dá)206.4 mAh·g-1,30個(gè)充放電循環(huán)后仍保持有179.2 mAh·g-1,容量保持率高達(dá)86.8%。以3C高倍率充放電,放電比容量仍有109 mAh·g-1。
　　(3)通過(guò)球磨混合FeF3與

4、V2O5,合成了具有比FeF3電化學(xué)性能更好的FeF3/V2O5復(fù)合正極材料。其中球磨3h的樣品具有最好的電化學(xué)性能,在0.1C倍率下首次放電比容量高達(dá)219 mAh·g-1,30個(gè)充放電循環(huán)后仍保持有192 mAh·g-1,容量保持率高達(dá)87.7%。
　　(4)通過(guò)球磨混合FeF3與MoS2,合成了FeF3/MoS2復(fù)合正極材料。測(cè)試結(jié)果表明:MoS2的添加并沒(méi)有改變FeF3正極材料的電化學(xué)反應(yīng)機(jī)理,對(duì)晶體結(jié)構(gòu)也沒(méi)有影響,但Mo