LiFePO4復合材料的生物合成及電化學性能研究.pdf

1、生物模板法是一種利用酵母，生物竹碳等生物組織作為模板通過生物自組裝調節(jié)LiFePO4合成過程的合成方法。酵母生物模板在合成過程中不僅可以作為生物模板，而且作為碳源形成傳導性碳和熱處理時的還原劑。
　　酵母為模板通過生物模板-溶膠凝膠法合成出高性能的LiFePO4/介孔生物碳-Li2O-P2O5復合材料。介孔三維網絡生物碳-Li2O-P2O5玻璃態(tài)包覆層不僅因為生物碳提高LiFePO4的電子傳導率，而且因為Li2O-P2O5玻璃態(tài)提

2、高LiFePO4的鋰離子傳導率。在充放電過程中具有電活性包覆層與LiFePO4正極串聯，彌補包覆層損失的比容量提高電極材料的能量密度。電化學性能測試結果顯示合成的LiFePO4正極材料在0.1C倍率比容量達到182.3 mAh g-1，經過107次倍率循環(huán)后的庫倫效率接近100％。
　　鋰離子界面?zhèn)鬏敊C理模擬探討 LiFePO4晶體顆粒的包覆層與電解液的界面作用對電極材料電化學性能的影響；電池的比容量衰減機理研究電池經過多次循環(huán)后

3、的比容量衰減原因。LiFePO4表面的介孔網絡生物碳-Li2O-P2O5玻璃態(tài)包覆層與電解液之間由于表面電荷的作用形成的界面雙電層提高鋰離子在 LiFePO4與電解液界面的沉積濃度，并且加強電解液對正極材料的浸潤性。鋰離子在LiFePO4表面的玻璃態(tài)包覆層傳輸時，沿著三維鋰離子通道向三個方向傳輸，提高鋰離子的遷移效率。電池經過多次充放電循環(huán)后電池各組分除正極外均發(fā)生明顯變化說明比容量衰減主要原因是電池組分損壞。
　　酵母為模板通過

4、生物模板-共沉淀法合成出摻雜銅離子的LiFePO4/生物碳復合材料。酵母作為生物模板在LiFePO4表面上形成三維網絡結構碳包覆層，降低充放電過程中電極材料和電解液之間的界面阻抗，從而提高LiFePO4的電子傳導率。酵母模板的生物自組裝調節(jié) LiFePO4銅離子摻雜過程，銅離子電導率高并且在LiFePO4晶體結構中形成新相，增加LiFePO4晶體結構中鋰離子的傳輸路徑，因此提高 LiFePO4的電子和鋰離子傳導率。電化學性能測試結果顯示

5、摻雜銅離子的LiFePO4正極材料在0.1C的倍率下比容量達到165.3 mAh g-1，接近理論比容量，并且在高倍率充放電時極化小，庫倫效率接近100%。
　　生物竹碳為模板通過生物模板-溶劑熱法合成出竹碳-LiFePO4-C復合材料。因為生物竹碳模板可以吸附沉積大量的鐵離子與鋰離子，所以在經過溶劑熱處理后，LiFePO4晶體顆粒在竹碳表面上生成。生物竹碳具有高導電率提高LiFePO4的電子傳導率，電化學性能測試結果顯示竹碳-L