VO43-摻雜對Li3Fe2(PO4)3正極材料電化學(xué)性能的影響.pdf

1、Nasicon型Li3Fe2(PO4)3化合物具有結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、成本低、對環(huán)境友好、離子電導(dǎo)率高等優(yōu)點(diǎn)，被視為未來最具潛力的鋰離子電池正極材料之一。但是，這種材料自身電子電導(dǎo)率較低極大地限制了其在大功率動力電池上的應(yīng)用。本文試圖通過VO43-陰離子摻雜的方式對Li3Fe2(PO4)3進(jìn)行改性以提高材料的電子電導(dǎo)率，研究了改性后材料在不同處理?xiàng)l件下的結(jié)構(gòu)與電化學(xué)性能，發(fā)現(xiàn)：
　　對溶膠-凝膠法制備的Li3Fe2(PO4)2.85(VO4

2、)0.15干凝膠進(jìn)行不同溫度的熱處理，當(dāng)處理溫度≤600℃得到的樣品為 Li3Fe2(PO4)3純相物質(zhì)，當(dāng)處理溫度＞650℃時(shí)會有第二相產(chǎn)生。將不同溫度處理的樣品與石墨進(jìn)行混合，充放電性能測試表明，在600℃合成的樣品放電容量最高，在0.5C的倍率下可以達(dá)到95.5mAh/g的放電容量。然后分別以碳納米管、乙炔黑和科琴黑作為導(dǎo)電劑，與600℃處理的樣品進(jìn)行混合，測試結(jié)果表明：以科琴黑為導(dǎo)電劑的樣品電化學(xué)性能最好，在0.5C的倍率下的放

3、電容量可以達(dá)到100.24mAh/g，經(jīng)過60次充放電循環(huán)容量保持率為94.78％。當(dāng)球磨工藝由220rpm×2h改變?yōu)?00rpm×4h時(shí)，0.5C倍率下材料的放電容量提高到103.14mAh/g，60次循環(huán)的容量保持率提高到97.29%。
　　利用同樣的方法繼續(xù)提高VO43-摻雜濃度，當(dāng)VO43-摻雜量為0.45時(shí)，樣品具有最好的電化學(xué)性能。在0.5C倍率下的放電容量可以達(dá)到113.40 mAh/g，與沒有摻雜的Li3Fe2(

4、PO4)3樣品相比，容量提高16.92%；2C倍率下的放電容量為96.62mAh/g，提高幅度達(dá)20.13%。對不同摻雜濃度的樣品進(jìn)行循環(huán)伏安特性測試，結(jié)果表明：VO43-摻雜不僅使兩個(gè)氧化峰或還原峰的強(qiáng)度明顯提高，而且相應(yīng)的氧化峰和還原峰之間的電勢差值也變小，說明電池內(nèi)部的極化減小，電化學(xué)反應(yīng)的速度加快。交流阻抗測試結(jié)果表明：隨著VO43-摻雜濃度的不斷增加，電池的電荷轉(zhuǎn)移電阻Rct不斷減小，并在x=0.45時(shí)達(dá)到最小值88.7Ω，不