石墨烯-磷酸鹽基鋰離子電池正極復(fù)合材料的制備、表征及性能研究.pdf

1、橄欖石型的LiMPO4(M=Fe、Mn、Co、Ni)鋰離子電池正極材料由于其安全環(huán)保、價(jià)格低廉、良好的循環(huán)穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn)已經(jīng)成為了電動(dòng)汽車領(lǐng)域中最有前景的材料之一。但是這類材料存在導(dǎo)電性差和Li+擴(kuò)散速率慢的缺點(diǎn)，限制了其在鋰離子電池方面的應(yīng)用。碳包覆、離子摻雜和形貌控制是提高這類材料導(dǎo)電性最有效的方式。石墨烯具有很多優(yōu)良的性質(zhì)如平面結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、導(dǎo)電性好、比表面積大等，成為了LiMPO4正極材料中新型的、理想的碳材料。
　　本文采用氧

2、化石墨烯(GO)為前驅(qū)體，通過溶劑熱法（乙二醇/水作溶劑）制備了LiFePO4-rGO(LFPG)復(fù)合材料，LiMnPO4-rGO(LMPG)復(fù)合材料及LiFexMn1-xPO4-rGO(LFxM1-xPG)復(fù)合材料。采用各種表征手段對(duì)材料進(jìn)行了組成、形貌和結(jié)構(gòu)的分析，并將材料制備成紐扣電池進(jìn)行電化學(xué)測(cè)試，用于研究材料的電化學(xué)性能。
　　首先，通過溶劑熱法各出了棒狀LFPG納米復(fù)合材料，通過TEM表征發(fā)現(xiàn)LiFePO4(LFP)均

3、勻的負(fù)載在石墨烯片層上。對(duì)其進(jìn)行電化學(xué)測(cè)試，在0.5C的電流密度下充放電250次后，其放電比容量維持在137mA·h·g-1左右。石墨烯的引入和棒狀結(jié)構(gòu)增強(qiáng)了LFP的導(dǎo)電性，增加了結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，提高了Li+在材料中的擴(kuò)散速率，LFP表現(xiàn)出優(yōu)異的電化學(xué)性能。
　　其次，以水/乙二醇做溶劑，控制Li+∶Mn2+∶PO43-濃度比為3∶1∶1，利用溶劑熱法制備出了棒狀LMPG復(fù)合材料，從透射電鏡中觀察到LiMnPO4(LMP)長(zhǎng)度在10

4、0-200nm，尺寸小于純LMP材料。制備成鋰離子電池，在0.5C電流密度下循環(huán)充放電，100次后的放電比容量為88.6mA·h·g-1，容量保持率為90％。
　　最后，通過調(diào)整Fe2+∶Mn2+濃度比，利用溶劑熱法制備LFxM1-xPG(x=0.9、0.8、0.5和0.1)納米復(fù)合材料。對(duì)材料的電化學(xué)測(cè)試進(jìn)行對(duì)比研究，LF0.5M0.5PG表現(xiàn)出最佳的循環(huán)穩(wěn)定性和倍率性能。石墨烯的引入和離子的摻雜增強(qiáng)了材料的導(dǎo)電性和穩(wěn)定性，提高