二元溶劑熱法合成鋰離子電池正極材料及其性能研究.pdf

1、橄欖石型結構LiFePO4材料電壓平臺穩(wěn)定,理論容量高,循環(huán)性能好,成本低,安全性能穩(wěn)定,是一種非常理想的新型鋰離子電池正極材料,但是其低的電導率和鋰離子擴散系數限制了其商業(yè)化。
　　本文采用用二元混合溶劑熱的方法控制合成具有特殊形貌的納米磷酸鐵鋰LiFePO4正極材料,詳細研究了二元混合溶劑(水和乙二醇)的比例對產物LiFePO4的形貌及電化學性能的影響。結果表明,通過調整乙二醇和水的比例,可以選擇合成納米顆粒,微米片狀或者納米

2、棒狀(150-200nm)的LiFePO4,我們對反應機理和晶體生長過程給出了合理的解釋。充放電測試表明,當水和乙二醇的體積比為3:2時,制備得到的棒狀的納米LiFePO4具有最優(yōu)的電化學性能,其在0.2C電流下的比容量可以達到117.8 mAh/g,經碳包覆后0.1C電流下實際比容量可以達到158.6 mAh/g,5C時仍可達到140.9 mAh/g,且在5C的電流密度下100次循環(huán)后容量仍可保持120.2 mAh/g,相當于首次放電

3、容量的85％。CV測試計算表明,鋰離子在納米顆粒狀的,微米片狀的和納米棒狀的LiFePO4的擴散系數分別為2.58×10-9,2.91×10-10,和7.22×10-10 cm2 s-1。
　　首次采用溶劑熱法合成了一種新型化合物作為鋰離子電池正極材料LiFe1/3Mn1/3Co1/3PO4/C,并對其結構和電化學性能進行了研究。合成的LiFe1/3Mn1/3Co1/3PO4屬正交晶系結構,掃描電鏡照片顯示合成的材料是長度300n

4、m-400nm,寬度100-150nm的板狀形貌。以LiFe1/3Mn1/3Co1/3PO4/C作為正極材料進行充放電測試,在3.5V,4.1V,4.6V出現(xiàn)了三個平臺,分別對應Fe3+/Fe2+, Mn3+/Mn2+,Co3+/Co2+氧化還原電對,其中Fe3+/Fe2+氧化還原過程發(fā)生的電位略高于純的LiFePO4,Co3+/Co2+電對的電位低于純的LiCoPO4,Mn3+/Mn2+電對的電位基本保持不變,0.2C時首次放電容量達