LiFePO4-Li3V2(PO4)3復(fù)合正極材料的生物合成及其性能研究.pdf

1、聚陰離子型鋰離子電池正極材料磷酸鐵鋰（LiFePO4)和磷酸釩鋰(Li3V2(PO4)3)因其循環(huán)性能良好，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，可逆容量大等優(yōu)點(diǎn)越來越多的被人們所關(guān)注。但是這兩種材料都有著鋰離子擴(kuò)散系數(shù)低和電導(dǎo)率低的缺點(diǎn)，還需要通過改進(jìn)合成方法，摻雜改性等不斷的提高磷酸鐵鋰和磷酸釩鋰的電化學(xué)性能。本論文通過以生物模板-酵母來合成磷酸鐵鋰和磷酸釩鋰。利用高溫固相法，水熱法合成了LiFePO4/Li3V2(PO4)3/C復(fù)合正極材料，其中，酵母作為碳

2、源起到了削弱正極材料與電解液之間的界面阻抗作用，并且作為模板對材料的生物礦化以及自組裝起到了一定的作用，提高了復(fù)合材料的導(dǎo)電率以及結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。
　　實(shí)驗(yàn)中利用SEM，XRD，TEM，F(xiàn)TIR，HRTEM等測試分析了復(fù)合材料的形貌和物相組成，利用充放電儀（測試充放電）和電化學(xué)工作站（循環(huán)伏安和交流阻抗）對復(fù)合材料進(jìn)行電化學(xué)性能分析，通過性能對比，探尋LiFePO4/Li3V2(PO4)3/C復(fù)合正極材料的最佳配比。
　　在實(shí)

3、驗(yàn)中探尋了關(guān)于磷酸鐵鋰與磷酸釩鋰不同配比的合成材料，利用酵母生物模板，在700℃煅燒溫度下合成出一系列包括9:1，8:2，7:3，6:4，5:5，4:6不同比例在內(nèi)的LiFePO4/Li3V2(PO4)3/C復(fù)合正極材料。XRD測試中均含有橄欖石型LiFePO4和單斜晶系 Li3V2(PO4)3以及包覆的無定型碳。當(dāng)磷酸鐵鋰與磷酸釩鋰的比例為7:3時(shí)復(fù)合材料的電化學(xué)性能最好，5C倍率下，放電容量達(dá)到1170mAh/g，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出理論比容量

4、，在10C倍率下還能達(dá)到800mAh/g，經(jīng)過700多次的循環(huán)還能保持在90mAh/g以上，與單一的磷酸鐵鋰和磷酸釩鋰材料相比，無論在充放電比容量、倍率性能還是循環(huán)性能都要優(yōu)異。
　　利用生物-水熱法合成磷酸鐵鋰和磷酸釩鋰復(fù)合材料的樣品也表現(xiàn)出了優(yōu)異的電化學(xué)特性。在1C倍率下達(dá)到142mAh/g，在10C倍率下還能達(dá)到95mAh/g左右，經(jīng)過200次循環(huán)還能保持在80mAh/g以上。
　　本文還初步探討了關(guān)于磷酸鐵鋰和磷酸釩