鋰電池環(huán)保正極材料磷酸鐵鋰的制備工藝研究.pdf

1、隨著移動(dòng)電子設(shè)備的迅速發(fā)展，要求電池具有高比容量，這就促進(jìn)了鋰電池和鋰離子電池的迅速發(fā)展。相對(duì)負(fù)極而言，作為鋰離子電池鋰源的正極材料研究較為滯后，成為制約鋰離子電池整體性能進(jìn)一步提高的關(guān)鍵因素。而目前研究最多的幾種正極材料LiCoO2、LiNiO2、LiMn2O4等均存在著不同的缺點(diǎn)而難以滿足動(dòng)力電池的需要。
　　橄欖石結(jié)構(gòu)LiFePO4材料具有對(duì)環(huán)境友善、資源豐富、價(jià)格便宜和安全性能好等優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是非常具有發(fā)展前景的鋰離子電池

2、正極材料。磷酸鐵鋰的電導(dǎo)率低，高倍率充放電性能較差和批次穩(wěn)定性較差是限制其商業(yè)化的瓶頸。本論文以制備高電導(dǎo)率，高倍率充放電性能和批次穩(wěn)定的磷酸鐵鋰為主要目的，對(duì)LiFePO4材料的合成條件、形貌、金屬摻雜、碳包覆、電性能等展開了深入系統(tǒng)的研究。
　　本課題首次采用草酸鐵作為鐵源，以磷酸和氫氧化鋰作為磷源和鋰源，采用液相共結(jié)晶+機(jī)械合金化+高溫?zé)Y(jié)合成制備得到鋰離子電池正極材料LiFePO4。利用X射線衍射儀、掃描電鏡、能量分散譜儀

3、、熱重分析和電化學(xué)性能測(cè)試等方法對(duì)磷酸鐵鋰材料的物相結(jié)構(gòu)、表面形貌、含碳量以及電性能進(jìn)行分析研究。討論了不同的燒結(jié)溫度、不同的燒結(jié)時(shí)間、不同分散劑添加量和機(jī)械合金化對(duì)材料形貌的影響。實(shí)驗(yàn)確定的最佳合成工藝為：鋰鐵比為1:1，碳在前驅(qū)體中包覆量為3.2wt％，預(yù)燒結(jié)溫度為350℃，燒結(jié)時(shí)間為5h，高能球磨料球比為1:50，轉(zhuǎn)速580r/min，球磨時(shí)間3h，高溫?zé)Y(jié)溫度為650℃，合成時(shí)間為8h，合成過(guò)程在惰性氣氛下完成。
　　在上

4、述工藝條件下合成的LiFePO4材料，結(jié)晶性能良好、物相較純，一次粒徑在50～100nm之間，比表面積為28.9m2/g，一次顆粒球型度好，粒徑分布均勻。
　　以Mn、Ti、Mg為摻雜元素，按照摩爾比制得成品為L(zhǎng)i0.99Mg0.01Fe0.99Mn0.006 Ti0.004PO4，在2.5～4.2V、0.1C倍率下的首次放電比容量為133.2mAh/g；1C倍率下的首次放電比容量為102.2mAh/g，循環(huán)50次容量保持率為99