橄欖石型正極材料LiFePO-,4-的研究.pdf

1、橄欖石型磷酸亞鐵鋰(LiFePO4)是一種新型的鋰離子蓄電池正極材料,它具有理論比容量高(170mAh·g-1),充放電電壓適中(3.4V),資源豐富,對環(huán)境無毒無害,充放電過程中體積變化小(僅6.8％),結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,良好的熱穩(wěn)定性等優(yōu)點,因此受到廣泛關(guān)注,被視為最具有潛力替代鈷酸鋰材料的二代正極材料。
　　 本文介紹了鋰離子電池及其正極材料特別是工LiFePO4的研究進展和存在的主要缺點及影響該材料電化學性能的因素。該材料的主要

2、缺點是它的電子電導率較低(約10-9S·cm-2),這使得其大倍率放電性能較差。除了電子導電率低以外,Li+在固相中的擴散系數(shù)也較低,導致了較慢的固相反應(yīng)動力學,為了縮短Li+在固相中的擴散時間,可以采用合適的制備方法,優(yōu)化合成工藝來得到粒徑較小,分布均勻的顆粒,同時價格問題也是其主要的競爭問題。針對以上問題我們展開了研究,其主要內(nèi)容如下:1.為了解決材料本身電子電導率差和擴散系數(shù)小的缺點,本文采用不同模板劑合成了LiFePO4正極材料

3、,選出了性能較好的模板劑,并對其合成的材料進行了結(jié)構(gòu)、形貌和電性能的研究。2.為了不斷優(yōu)化材料的形貌,制備球形的LiFePO4材料,本文采用流變相合成法制備正極LiFePO4材料,采用造粒劑聚乙烯醇(PVA)作為模板劑合成了LiFePO4材料,并對其形貌和電化學性能進行了表征。3.LiFePO4材料可以通過適當?shù)慕饘贀诫s在晶格中形成鋰離子空位,有利于提高鋰離子在材料中的擴散速率,而且高價金屬摻雜可以改變晶體的局域能級,提高材料的體相電導

4、。論文第三部分針對這一情況,通過單獨摻雜多種金屬氧化物和進行雙摻雜合成了正極LiFePO4材料,并對其性能和純的LiFePO4材料進行了表征和比較,得出了既包覆又體相摻雜Mo6+的材料的性能比較好。4.為了降低材料的成本,本文采用便宜的三價鐵作為鐵源,首次以β-環(huán)糊精作為碳源和還原劑采用碳熱還原法合成正極LiFePO4材料,并對還原劑的量和合成的工藝進行優(yōu)化;本文首次采用熔鹽.碳熱還原方法合成了近似球形的正極LiFePO4材料,對材料的