硅酸亞鐵鋰正極材料的制備及改性研究.pdf

1、硅酸亞鐵鋰(Li2FeSiO4)具有較強的Si-O鍵，與磷酸鋰具有相似的化學(xué)穩(wěn)定性能，且Si比P具有更低的電負(fù)性，使Fe2+/Fe3+電對降低。因而硅酸鹽相對于磷酸鹽具有較低的電子能帶寬度和具有相對較高的電子電導(dǎo)率。而且Li2FeSiO4理論上可以允許可逆的嵌-脫兩個鋰，因而具有更高的理論容量。同時Li2FeSiO4自然資源豐富、原材料價格低廉、無毒、環(huán)境友好及高的安全性能等突出優(yōu)點。
　　本文首先采用不同原料，通過機械球磨和高溫

2、固相燒結(jié)結(jié)合的方法，制備鋰電池正極材料Li2FeSiO4;并對其進行了碳包覆以及金屬摻雜。并利用TG-DTA、XRD、SEM、IR、恒電流充放電測試對制備的材料分別進行分析和測試。結(jié)果顯示:直接將原料SiO2、Li2CO3和FeC2O4混合，在750℃燒結(jié)10h，可成功制備Li2FeSiO4正極材料，其結(jié)晶度較好，粒徑較小，顆粒團聚較少，而且制備工藝較簡單，室溫下1.5-4.5V電壓范圍內(nèi)0.1C倍率充放電測試，其首次充放電容量分別為3

3、2mAh/g和29mAh/g。石墨添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5％的碳包覆可細(xì)化晶粒，而較多摻雜會降低材料的純度，容易形成二次團聚;而蔗糖高溫分解會更好的炭化，利于材料得到更好的碳包覆層，添加蔗糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)為7％時，電化學(xué)性能較好，其首次充放電容量分別為43mAh/g和61mAh/g;而金屬摻雜可以細(xì)化晶粒，使材料晶體粒度減小且均勻，且Mn比Ni更易與Fe形成固溶體;當(dāng)Fe與Mn摩爾比為1∶1時，材料可得到較好的首次放電容量為68mAh/g。
　

4、　其次，采用液相回流法制備了鋰電池正極材料Li2FeSiO4;并對材料進行了碳包覆（蔗糖）以及金屬（Mn和Ni）摻雜，并利用TG-DTA、XRD、SEM、IR、恒電流充放電測試對制備的材料分別進行分析和測試。結(jié)果顯示:在650℃燒結(jié)10h，液相回流法可制備比固相法顆粒尺寸更細(xì)小的正極材料，其顆粒粒徑平均大小為100nm左右，分布較為均勻，無明顯團聚存在;室溫下1.5-4.5V電壓范圍內(nèi)0.1C倍率充放電測試，其充放電容量分別為90mAh