磷酸亞鐵鋰正極材料的制備及研究.pdf

1、磷酸亞鐵鋰(LiFePO4)以其無毒、對環(huán)境友好、原材料來源廣泛、比容量高、循環(huán)性能及安全性能好等顯著特點(diǎn)，受到了人們的廣泛關(guān)注，被認(rèn)為是動(dòng)力電池最有發(fā)展前途的正極材料。但是該材料導(dǎo)電率較低，在大電流充放電的條件下，放電性能有待改善。本文從降低材料生產(chǎn)成本的同時(shí)提高材料的大電流放電性能出發(fā)，采用球磨高溫固相法主要針對碳摻雜/包覆和金屬離子摻雜對磷酸亞鐵鋰進(jìn)行改性。
　　通過測試不同合成溫度和不同的焙燒氣氛條件對磷酸亞鐵鋰性能的影響

2、,得出結(jié)論：采用600℃合成溫度、在Ar/H2混合氣體保護(hù)下更有利于合成性能良好的磷酸亞鐵鋰。通過改進(jìn)的球磨高溫固相法使得材料的循環(huán)性能得到了很大的改善。
　　分別用三種不同的碳前驅(qū)體在不同工藝下合成了LiFePO4/C，采用葡萄糖做為前驅(qū)體時(shí)在300℃/3h＋550℃/12h的焙燒制度下得到的試樣表現(xiàn)出非常好的電化學(xué)性能，在電流密度20.0mA/g下僅7次循環(huán)放電比容量便由首次的117.3mAh/g增加到142.0mAh/g，之

3、后穩(wěn)定在140.0mAh/g左右，在電流密度200mA/g下放電比容量為102.7mAh/g。采用煤焦油瀝青和乙炔黑同時(shí)作為碳前驅(qū)體時(shí)，在300℃/3h＋650℃/6h的焙燒制度下得到的試樣，在183、366mA/g的大電流密度下仍有104.0mAh/g、100.2mAh/g左右的放電容量，在140次循環(huán)內(nèi)均表現(xiàn)出了很好的循環(huán)性能。采用價(jià)格低廉的瀝青對磷酸亞鐵鋰進(jìn)行改性尚未見報(bào)道。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，乙炔黑作為前驅(qū)體的改性效果卻比較一般。

4、　　充放電壓范圍的增大都能提高放電比容量，但對葡萄糖改性后試樣影響不太大，而對乙炔黑和瀝青同時(shí)改性后試樣卻有較大影響，在2.0V-4.3V之間充放電時(shí)，最好試樣的放電比容量都在151.7mAh/g左右。
　　采用Mg2+和煤焦油瀝青同時(shí)摻雜分別對晶體的內(nèi)部和晶格外部同時(shí)改性合成了LiFe0.9Mg0.1PO4/C，XRD圖中未發(fā)現(xiàn)鎂元素的存在，說明已經(jīng)成功進(jìn)入晶格內(nèi)部，在12.9mA/g、129mA/g的電流密度下放電比容量分別達(dá)

5、到120.5mAh/g、107.8mAh/g，而且有比較不錯(cuò)的循環(huán)性能。
　　XRD測試證實(shí)，合成的樣品均是橄欖石型磷酸亞鐵鋰，摻雜的非晶態(tài)碳沒有影響到晶格內(nèi)部結(jié)構(gòu)，只是降低了某些特征峰的強(qiáng)度。SEM測試證實(shí)，碳高度分散于電極材料的顆粒表面或晶粒之間，從而大大提高了材料的電導(dǎo)率和鋰離子擴(kuò)散能力，很好的改善了材料的放電性能。
　　本實(shí)驗(yàn)的焙燒時(shí)間短，葡萄糖和瀝青作為碳前驅(qū)體，改性效果明顯，原料普遍易得、價(jià)格低廉，相信在改性制備