鋰離子電池正極材料磷酸亞鐵鋰的合成和改性研究.pdf

1、橄欖石型LiFePO4由于具有價格便宜、無毒性、原材料豐富、理論容量高(170 mAh g-1)、安全性能和熱穩(wěn)定性好等優(yōu)點,被認為是極具應(yīng)用前景的鋰離子電池的正極材料。但是,LiFePO4材料應(yīng)用到電動車和混合動力車的電源上最大的一個挑戰(zhàn)是由材料較低的離子和電子電導(dǎo)率而導(dǎo)致的高倍率性能差。為了改善LiFePO4的缺點,對于材料的合成工藝、摻雜金屬離子、包覆碳、電化學(xué)性能和脫嵌鋰的動力學(xué)等展開了深入的研究。
　　 以原位聚合法制

2、備出的前驅(qū)體FePO4/PANI有效地抑制了FePO4顆粒的增長。以前驅(qū)體FePO4/PANI、葡萄糖和醋酸鋰為實驗原料,采用了碳熱還原法制備LiFePO4/C正極材料。考察了不同的煅燒溫度、不同的煅燒時間,不同前驅(qū)體和不同的摻碳量等條件對材料結(jié)構(gòu)及電化學(xué)性能的影響,結(jié)果表明,摻碳量為10 wt.％時,在氬氣保護下,700℃煅燒10h所得到材料具有大小適中的粒徑,具有規(guī)則的橄欖石晶體結(jié)構(gòu),具有最佳的電化學(xué)性能。
　　 采用鉀離子

3、對LiFePO4材料的鋰位進行了摻雜的改性研究,并研究了摻雜鉀離子的量對LiFePO4材料的物理性能和電化學(xué)性能的影響。結(jié)果表明:摻雜適量的鉀不會對材料的形貌和結(jié)構(gòu)有所影響,并能提高其電化學(xué)性能。其中樣品Li0.97K0.03FePO4/C具有最好的電化學(xué)活性,0.1 C下首次放電容量為153.7 mAh g-1,在1 C以上50次循環(huán)后,容量保持率大概為92％比沒有摻雜的純相樣品高11％。值得一提的是,在高達10 C的倍率下,樣品仍然

4、有很好電化學(xué)性能。
　　 采用電化學(xué)阻抗譜和循環(huán)伏安法研究了Li0.97K0.03FePO4/C和LiFePO4/C的電極過程動力學(xué)。電化學(xué)阻抗技術(shù)研究表明LiFePO4/C和Li0.97K0.03FePO4/C的電荷轉(zhuǎn)移電阻Rct分別為148和51 Q,通過EIS測試得到LiFePO4/C和Li0.97K0.03FePO4/C電極的擴散系數(shù)分別為1.20×10-16和1.14×10-15cm2 s-1。循環(huán)伏安測試表明,材料鋰