高溫固相法合成LiFePO4-C正極復合材料及其F-摻雜改性.pdf

1、本文采用高溫固相法制備LiFePO4/C和LiFePO4-xFx/C復合材料,利用充放電測試系統(tǒng)、電化學工作站,結(jié)合XRD、SEM、FT-IR等手段,對比研究了LiFePO4/C、LiFePO4-xFx/C復合材料的結(jié)構(gòu)、形貌和電化學性能。重點研究了燒結(jié)溫度、燒結(jié)時間、碳源加入量和F-摻雜對LiFePO4物理及電化學性能的影響。
　　本論文的具體研究內(nèi)容如下:
　　以氫氧化鋰、草酸亞鐵、磷酸氫二銨為原料,以葡萄糖為碳源,在不

2、同條件下合成LiFePO4/C復合材料。結(jié)果表明:碳源加入量為15％,700℃下燒結(jié)15 h所制備出的LiFePO4/C復合材料性能最佳,該材料在0.2、0.5、1、2、5、10 C下的放電比容量分別為134.3、116.1、105.6、80.3、69.2、53.4 mAh/g。
　　采用F-摻雜制備的LiFePO4-xFx/C(x=0.02,0.05,0.08,0.1)復合材料。通過XRD圖譜分析發(fā)現(xiàn),不同F(xiàn)-摻雜量均未對LiF

3、ePO4結(jié)構(gòu)造成影響。經(jīng)充放電測試發(fā)現(xiàn),隨著F-摻雜量的增加,材料在0.2 C下放電比容量也隨之提高。但隨著F-摻雜量的繼續(xù)增加,材料容量明顯下降,極化也明顯增大。最終發(fā)現(xiàn), LiFePO3.92F0.08/C材料比容量提高最大,該材料在0.2 C下放電比容量高達154.9 mAh/g。
　　通過XRD、FT-IR、充放電、循環(huán)伏安和電化學阻抗測試對比LiFePO4/C和LiFePO3.92F0.08/C復合材料的結(jié)構(gòu)及電化學性能

4、發(fā)現(xiàn), F-摻雜進入了磷酸鐵鋰晶體內(nèi)部,且F-摻雜提高了材料的容量,增加了材料的循環(huán)穩(wěn)定性,增加了電極反應(yīng)速度,有效降低了復合材料在大倍率下的電化學極化。
　　采用循環(huán)伏安曲線和電化學阻抗譜圖研究了LiFePO4/C和LiFePO3.92F0.08/C電極反應(yīng)過程動力學。循環(huán)伏安研究表明, LiFePO3.92F0.08/C在電極反應(yīng)過程中具有更好的可逆性,并由此計算了LiFePO4/C和LiFePO3.92F0.08/C復合材料