液相法制備高性能LiFePO4正極材料及其改性研究.pdf

1、與其它聚陰離子化合物電極材料相比,橄欖石型的LiFePO4具有比容量高,對環(huán)境友好,而且容易合成的優(yōu)點(diǎn)。這些優(yōu)點(diǎn)使其成為最有應(yīng)用前景的正極材料之一,并且更適合在大型動(dòng)力電源領(lǐng)域使用。本文以可溶性淀粉為還原劑,水熱法制備了LiFePO4正極材料,并且考察了水熱溫度、反應(yīng)時(shí)間、燒結(jié)溫度和燒結(jié)時(shí)間對LiFePO4結(jié)構(gòu)以及電化學(xué)性能的影響。隨后通過對其進(jìn)行表面修飾得到了LiFePO4/C和LiFePO4/Sb2Te3復(fù)合材料,并且通過XRD和S

2、EM等表征方式,以及充放電、循環(huán)伏安測試考察了不同負(fù)載及負(fù)載量對材料結(jié)構(gòu)和性能的影響,同時(shí)采用CV測試來了解Li+的脫嵌過程。
　　研究表明,以可溶性淀粉為分散劑和還原劑,CH3COOLi、Fe(NO3)3和NH4H2PO4作為反應(yīng)的起始原料,選用水熱法制備LiFePO4的最佳工藝為:180℃下水熱6h,700℃在氫氣氬氣混合氣中燒結(jié)10h。樣品呈均勻球狀,尺寸為2μm,峰值電壓差為0.44V,0.1C倍率下首次的放電容量為83.

3、9mAhg-1,經(jīng)過30次循環(huán)后的放電容量有了一定的增加,為103.0mAhg-1。
　　無定形的碳均勻包覆在LiFePO4的表面,不僅提高了材料的導(dǎo)電性,而且也抑制了球形材料的生長,經(jīng)過包碳修飾后的復(fù)合材料尺寸明顯不到2μm,同時(shí)會抑制Fe2+在燒結(jié)過程中向Fe3+轉(zhuǎn)化。淀粉量為3.3g時(shí),峰值電勢差為0.25V,這就說明材料具有很好的離子可逆性。充放電電壓平臺的差值也較小,說明此時(shí)復(fù)合材料的極化程度小,0.1C倍率下首次放電容

4、量是134.7mAhg-1,30次循環(huán)后的放電容量為146.1mAhg-1。
　　片狀的Sb2Te3附著在LiFePO4表面或者穿插在LiFePO4球狀的之間,起到了傳遞電子的作用,從而增強(qiáng)了材料的導(dǎo)電性,有助于材料電化學(xué)性能的提升。Sb2Te3負(fù)載量為8％時(shí),復(fù)合材料的峰值電勢差為0.51V,峰電流值較其它負(fù)載量高,說明此負(fù)載量的材料有著很好的可逆性和電化學(xué)性能,0.1C倍率下復(fù)合材料的初始容量為113.0mAhg-1,經(jīng)30次