自組裝制備納—微結(jié)構(gòu)磷酸鐵鋰及其電化學(xué)性能研究.pdf

1、橄欖石結(jié)構(gòu)磷酸鐵鋰(LiFePO4)因其循環(huán)性能好、安全性高、價(jià)格低廉被認(rèn)為最有希望應(yīng)用于電動(dòng)汽車等大功率設(shè)備的鋰離子電池正極材料之一。但是LiFePO4較低的電子電導(dǎo)率和鋰離子擴(kuò)散系數(shù)，使得其高倍率充放電性能較差，且LiFePO4的振實(shí)密度較低，不能滿足動(dòng)力電池對正極材料體積比容量的要求。針對上述提出的問題，本文進(jìn)行了以下研究工作:
　　(1)以乙二醇為溶劑，尿素為添加劑，采用溶劑熱法合成了LiFePO4。運(yùn)用XRD，SEM，T

2、EM等測試表征手段，對產(chǎn)物的晶體結(jié)構(gòu)和微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征。詳細(xì)探討了反應(yīng)溫度以及尿素的加入量對產(chǎn)物形貌和結(jié)構(gòu)的影響。同時(shí)運(yùn)用恒流充放電測試方法對制備得到的產(chǎn)物的電化學(xué)性能進(jìn)行研究。結(jié)果表明:以乙二醇為溶劑，尿素為添加劑，反應(yīng)得到的LiFePO4為花狀納-微分級(jí)結(jié)構(gòu)，由厚度約為20 nm的薄片疊加而成，并具有開放多孔的特性。這種結(jié)構(gòu)的電極材料，不僅有利于電解液的滲透，同時(shí)其振實(shí)密度相對于納米結(jié)構(gòu)的材料有較大提高，達(dá)到1.2g·cm-3。對花

3、狀結(jié)構(gòu)LiFePO4進(jìn)行恒流充放電測試，結(jié)果表明在0.1C、0.2 C、1C和2C的放電倍率下，其放電容量分別為152 mAh g-1、134 mAh g-1、118 mAh g-1和104 mAh g-1，并且在2C倍率時(shí)放電平臺(tái)仍然保持在3.3 V左右。
　　(2)通過簡單易行的低溫溶劑熱法合成了由納米片自組裝而成的具有納-微分級(jí)結(jié)構(gòu)的球形LiFePO4，其粒徑分布在14 um左右，由厚度約為20 nm的薄片按一定的方式緊密組

4、裝而成。這種分級(jí)結(jié)構(gòu)的球形LiFePO4振實(shí)密度為1.4 g·cm-3。利用XRD、SEM、TEM、BET比表面積測試儀、拉曼光譜等分析測試手段，對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征?？疾炝嗽谥苽溥^程中，尿素和檸檬酸的加入對納米片的形成和分級(jí)結(jié)構(gòu)的組裝的作用，并且結(jié)合時(shí)間單因素實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，提出了弧面自組裝機(jī)理。對球形結(jié)構(gòu)LiFePO4進(jìn)行恒流充放電測試，結(jié)果表明其0.1C放電倍率下放電容量達(dá)到158 mAh g-1，在2C放電倍率的容量為103 mAh g