鋰離子電池正極材料LiFeBO3的制備與性能研究.pdf

1、硼酸鐵鋰(LiFeBO3)材料因具有理論容量高、循環(huán)壽命長(zhǎng)、能量密度高、熱穩(wěn)定性好、無記憶效應(yīng)、成本低廉、環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)被視為最有潛力的鋰離子電池正極材料之一，逐漸成為國(guó)內(nèi)外的研究熱點(diǎn)。但是LiFeBO3材料有兩個(gè)缺陷阻礙了其商業(yè)化發(fā)展，一是電子導(dǎo)電率較低，二是鋰離子擴(kuò)散速率較低。本論文以提高LiFeBO3材料的電化學(xué)性能為主要目的，研究了燒結(jié)溫度、碳包覆、顆粒尺寸對(duì)LiFeBO3材料的電化學(xué)性能的影響。
　　采用高溫固相燒結(jié)法制

2、各LiFeBO3材料，考察燒結(jié)溫度對(duì)材料物相、形貌及性能的影響。XRD和SEM結(jié)果顯示在750℃燒結(jié)的LiFeBO3樣品晶粒明顯，顆粒表面光滑，結(jié)晶度較高。電化學(xué)性能測(cè)試結(jié)果表明，750℃燒結(jié)的LiFeBO3樣品的性能最佳。當(dāng)倍率分別為0.1C、0.2C、1C、3C時(shí)，LiFeBO3樣品的首次放電容量分別為140mAh/g、118.3mAh/g、93.3mAh/g和51.8mAh/g，在倍率為0.1C下循環(huán)25次后，LiFeBO3樣品的

3、放電容量在81mAh/g左右，在倍率為0.2C下循環(huán)50次后，LiFeBO3樣品的放電容量在60 mAh/g以上。
　　采用檸檬酸為碳源，利用固相燒結(jié)法制備LiFeBO3/C復(fù)合材料，XRD結(jié)果表明檸檬酸的加入不會(huì)改變LiFeBO3材料的相結(jié)構(gòu)。電化學(xué)性能測(cè)試結(jié)果表明，當(dāng)檸檬酸加入量為10wt.％時(shí)，LiFeBO3/C材料的電化學(xué)性能最佳，在倍率0.1C下首次放電比容量高達(dá)到167.1mAh/g，在倍率0.2C下循環(huán)50次后，其放

4、電容量也高達(dá)96.5mAh/g，具有良好的循環(huán)性能。
　　采用一種具有普適性的表面活性劑輔助高能球磨工藝制備納米LiFeBO3材料，XRD結(jié)果表明制備納米顆粒的工藝過程不會(huì)改變LiFeBO3材料的相結(jié)構(gòu)，TEM圖片顯示顆粒尺寸明顯減小，顆粒尺寸在10nm左右。電化學(xué)性能測(cè)試結(jié)果表明，當(dāng)倍率分別為0.1C、0.2C、1C、3C時(shí)，納米LiFeBO3樣品的首次放電容量為190.4mAh/g、143.1mAh/g、106.5mAh/g和