鋰離子電池正極材料的制備與改性研究.pdf

1、本文采用碳熱還原法合成了 LiFePO4/C材料、Li3V2(PO4)3/C材料和xLiFePO4-yLi3V2(PO4)3/C正極材料，研究了合成工藝及離子摻雜對(duì)復(fù)合材料的影響。通過(guò)X射線衍射儀(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)、充放電測(cè)試、交流阻抗測(cè)試以及循環(huán)伏安等測(cè)試手段，對(duì)材料的晶體結(jié)構(gòu)、表面形貌及電化學(xué)性能進(jìn)行了表征及分析。
　　采用碳熱還原法制備LiFePO4/C材料，研究了不同制備工藝條件的對(duì)其性能的影響。結(jié)果表明

2、，以5.0 wt％為固定的碳包覆量，采用一次和二次包覆量均為2.5 wt%的包覆方式，在350℃預(yù)燒4h，750℃下煅燒8h，合成了橄欖石型的LiFePO4材料，顆粒尺寸小且分布均勻，具有較高放電比容量（135.348 mAh·g-1），20次循環(huán)容量保持率為98.25%，具有較好的循環(huán)性能。
　　采用碳熱還原法分別合成了Li3V2(PO4)3/C材料和xLiFePO4-yLi3V2(PO4)3復(fù)合材料，研究了復(fù)合方式、復(fù)合比例和

3、煅燒溫度對(duì)其性能影響。結(jié)果表明， Li3V2(PO4)3/C材料合成的最佳煅燒溫度為750℃，材料具有單斜型結(jié)構(gòu)，0.2C下的首次放電比容量為104.573 mAh·g-1。當(dāng)復(fù)合方式為煅燒復(fù)合、復(fù)合比例為9:1、煅燒溫度為750℃，煅燒8h時(shí)，合成的材料x(chóng)LiFePO4-yLi3V2(PO4)3具有橄欖石型結(jié)構(gòu)和單斜型結(jié)構(gòu)，其充放電比容量較高，在0.1C下樣品的首次放電比容量為145.535 mAh·g-1，容量保持率為96.23%，

4、電化學(xué)性能較好。
　　采用Mg2+離子鐵位摻雜合成了LiFe1-xMgxPO4/C(x=0.00,0.02,0.04,0.06)材料。結(jié)果表明，摻雜材料XRD圖譜與LiFePO4標(biāo)準(zhǔn)譜圖一致，具有橄欖石型結(jié)構(gòu)。其中LiFe1-xMgxPO4/C（x=0.02, LiFe0.98Mg0.02PO4/C）的性能最好，顆粒細(xì)小且均勻，0.1C倍率下放電比容量達(dá)143.493 mAh·g-1，較未摻雜材料（放電比容量134.541 mAh

5、·g-1）提高了6.65%左右，20次循環(huán)后，比容量保持率為97.6%，在0.1C、0.5C、1C和5C下循環(huán)20次后，仍具有較高的放電比容量，倍率性良好。在最佳摻雜量0.02下，分別采用Mg2+、Mn2+對(duì)9LiFe0.98M0.02PO4-Li3V2(PO4)3/C（M=no-doped, Mg, Mn）復(fù)合材料進(jìn)行 Fe位摻雜改性研究。結(jié)果表明，摻雜 Mn2+合成的9LiFe0.98Mn0.02PO4-Li3V2(PO4)3/C表

6、現(xiàn)了最好的電化學(xué)性能，在0.1C、0.5C、1C和5C下，首次放電比容量分別為159.033 mAh·g-1、148.947 mAh·g-1、133.501 mAh·g-1和123.657mAh·g-1；循環(huán)20次后對(duì)應(yīng)的放電比比容量仍可達(dá)到148.467 mAh·g-1、138.307mAh·g-1、126.011 mAh·g-1及118.154 mAh·g-1，具有較好的循環(huán)和倍率性能，且兼?zhèn)淞薒i3V2(PO4)3、LiFePO4