鋰離子電池正極材料LiFePO4及Li2FeSiO4的合成及改性研究.pdf

1、鋰離子電池正極材料LiFePO4和Li2FeSiO4均具有原料豐富、無(wú)毒、熱穩(wěn)定性強(qiáng)、循環(huán)性能好、理論容量高等優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是極具發(fā)展?jié)摿Φ匿囯x子電池正極材料。本文以LiFePO4和Li2FeSiO4為研究對(duì)象，對(duì)其合成工藝和材料改性進(jìn)行了系統(tǒng)研究。
　　 前驅(qū)體FePO4·xH2O對(duì)合成LiFePO4結(jié)構(gòu)與電化學(xué)性能有較大影響，通過(guò)液相沉淀法制備得到了純相的FePO4·xH2O，詳細(xì)探討了反應(yīng)物濃度對(duì)前驅(qū)體FePO4·xH2O及

2、LiFePO4性能的影響。在既定條件下，當(dāng)反應(yīng)物濃度為1.0mol·L-1時(shí)合成的FePO4·2H2O結(jié)構(gòu)與性能較好，以此為前驅(qū)體合成的LiFePO4電化學(xué)性能較優(yōu)。
　　 針對(duì)Li2FeSiO4正極材料電子電導(dǎo)率低和離子擴(kuò)散能力差的缺點(diǎn)，采用檸檬酸配合法合成Li2FeSiO4正極材料，對(duì)加入檸檬酸與未加入檸檬酸兩種方法合成的Li2FeSiO4樣品進(jìn)行了比較，結(jié)果表明檸檬酸配合法合成的樣品結(jié)晶度更完整，顆粒分布均勻，電化學(xué)性能較

3、好，樣品在C/16倍率下的首次放電比容量為135.4 mAh·g-1，30次循環(huán)后容量衰減率為15.7％；同時(shí)研究了不同配合比對(duì)Li2FeSiO4樣品物理及電化學(xué)性能的影響，結(jié)果表明，配合比κ=1.0時(shí)材料的物理及電化學(xué)性能最佳。
　　 研究發(fā)現(xiàn)，單一碳源摻雜對(duì)Li2FeSiO4/C電化學(xué)性能改進(jìn)效果有限，探索了復(fù)合有機(jī)碳源對(duì)Li2FeSiO4/C的電化學(xué)性能的影響。研究表明，摻入35％檸檬酸+5％葡萄糖+25％均苯四甲酸酐的復(fù)

4、合有機(jī)碳源對(duì)Li2FeSiO4/C材料的電化學(xué)性能改進(jìn)效果顯著；同時(shí)較系統(tǒng)研究了燒結(jié)溫度和燒結(jié)時(shí)間對(duì)復(fù)合碳源改性后的材料的物相結(jié)構(gòu)、微觀形貌和電化學(xué)性能的影響。研究表明最佳合成條件：燒結(jié)溫度為700℃，燒結(jié)時(shí)間為20h。在最佳合成條件下制備的Li2FeSiO4/C(F3)材料的電化學(xué)性能較好，樣品在C/16倍率下的首次放電比容量為157.5 mAh·g-1，經(jīng)30次循環(huán)后比容量保持率為92.06％。
　　 采用循環(huán)伏安法(CV)