以鐵泥為原料的磷酸鐵鋰合成方法及材料性能研究.pdf

1、LiFePO4理論比容量為170mAh/g,相對于Li+/Li的電極電勢為3.4V,同時具有低成本、環(huán)境友好、循環(huán)穩(wěn)定、低毒以及相對較高的安全性等優(yōu)點,LiFePO4被認為是一種非常有發(fā)展前景的鋰離子二次電池正極材料。
　　本文分別將鐵泥以FePO4·2H2O和Fe2O3的形式回收,然后分別以FePO4·2H2O和Fe2O3為鐵源通過碳熱還原法合成LiFePO4/C。采用等離子體發(fā)射光譜(ICP)表征材料的元素組成,通過熱重(TG

2、A)確定FePO4·2H2O中結(jié)晶水的含量,利用X-射線衍射(XRD)表征材料的晶體結(jié)構(gòu),通過掃描電鏡(SEM)、透射電鏡(TEM)表征材料微觀形貌,通過充放電測試、循環(huán)伏安分析(CV)測試材料的電化學性能。
　　以鐵泥為原料通過溶解-沉淀法回收FePO4·2H2O,以FePO4·2H2O、LiOH·H2O、蔗糖為原料通過碳熱還原法合成LiFePO4/C。
　　研究并討論了pH對FePO4·2H2O的形貌的影響,確定出pH為

3、2.1時制備得到的FePO4·2H2O具有更好的形貌。通過TGA計算得到FePO4·2H2O中結(jié)晶水的數(shù)量。以商品原料(FeSO4·7H2O、H3PO4)制備了FePO4·2H2O,并以此為原料在相同條件下合成了LiFePO4/C作為對比來研究以鐵泥為原料制備LiFePO4/C對其性能的影響。結(jié)果表明雖然以鐵泥為原料合成的LiFePO4/C在0.1C下首次放電容量較低,為146.6mAh/g,但是表現(xiàn)出較好的倍率性能和循環(huán)穩(wěn)定性。

4、>　　研究了通過將鐵泥轉(zhuǎn)化為Fe2O3并以其為鐵源合成LiFePO4/C的工藝路線,得出以經(jīng)過球磨但不經(jīng)過稀HNO3處理的Fe2O3合成的LiFePO4/C具有更好的倍率性能和循環(huán)穩(wěn)定性,0.1C下首次放電比容量為142.2mAh/g,0.5C和1C下比容量保持率分比為94.2％、84.4%。
　　嘗試使用Fe作為還原劑合成LiFePO4/C,SEM顯示材料顆粒結(jié)塊嚴重,充放電過程中,低倍率下循環(huán)穩(wěn)定性差,高倍率比容量保持率較低,