形貌可控超細(xì)磷酸鹽及磷酸鋰鹽復(fù)合物的制備、表征及小試研究.pdf

1、本文通過絡(luò)合-均相沉淀法制備超細(xì)的磷酸鐵和磷酸錳前驅(qū)物,再通過碳熱還原法制備磷酸鐵鋰及磷酸錳鋰材料,利用掃描電鏡(SEM)、X-射線衍射(XRD)、熱重/差熱(TG/DTA)、傅立葉變換紅外光譜(FT-IR)、激光粒度分布儀等手段對(duì)產(chǎn)物形貌和粒度進(jìn)行表征,考察了表面活性劑濃度、反應(yīng)溫度、反應(yīng)物濃度、溶液pH值及反應(yīng)時(shí)間對(duì)磷酸鐵及磷酸錳顆粒形貌和大小的影響,測(cè)試了磷酸鐵鋰及磷酸錳鋰的電化學(xué)性能,并進(jìn)行磷酸鐵的小試工藝試驗(yàn)。主要研究結(jié)果如下

2、:
　　1.采用絡(luò)合-均相沉淀法,以乙二胺四乙酸(EDTA)為絡(luò)合劑,以表面活性劑作為形貌和粒度控制劑,制備了一次粒子為準(zhǔn)納米級(jí)的超細(xì)磷酸鐵及磷酸錳。SEM顯示所制備的磷酸鐵一次粒子粒徑為100~200 nm,二次粒子平均粒徑為1.85μm。磷酸錳為長1～5μm、寬100~500 nm的柱狀顆粒。TG/DTA及FI-IR分析表明制備的磷酸鐵為FePO4·2H2O,磷酸錳為Mn3(PO4)2·3H2O。XRD測(cè)試結(jié)果表明磷酸鐵及磷酸

3、錳都是單斜晶系,磷酸鐵物相結(jié)構(gòu)參數(shù)為:空間群P1321(152)、晶胞參數(shù)a=5.036?,b=5.036?,c=11.255?;磷酸錳物相結(jié)構(gòu)參數(shù)為:空間群C2/m(12),a=6.633?,b=8.584?,c=4.546?。
　　2.以絡(luò)合-均相沉淀法合成的磷酸鐵平均粒徑隨著表面活性劑濃度的增大而減小,當(dāng)表面活性劑濃度達(dá)到5 g·L-1時(shí),磷酸鐵平均粒徑達(dá)到1.85μm。磷酸鐵顆粒平均粒徑隨著反應(yīng)溫度的升高、鐵源濃度的增大、

4、反應(yīng)時(shí)間的增加而增大。通過絡(luò)合-均相沉淀法所得到的磷酸鐵形貌為都趨于球形。
　　3.以絡(luò)合-均相沉淀法及均相沉淀法制備的兩種磷酸鐵為前驅(qū)物,一水合氫氧化鋰為鋰源,蔗糖及電池極石墨為還原劑和碳源,采用碳熱-還原法制備了磷酸鐵鋰。XRD及FI-IR測(cè)試結(jié)果表明這兩種方法制備的磷酸鐵鋰為高結(jié)晶度的純相。通過組裝模擬電池進(jìn)行充放電性能的測(cè)試,在0.5 C倍率下,以絡(luò)合-均相沉淀法制備的磷酸鐵為前驅(qū)物合成的磷酸鐵鋰首次放電比容量達(dá)到163.

5、8 mA·h·g-1,而以均相沉淀法所制備的磷酸鐵鋰為95 mA·h·g-1。考察了不同粒徑、碳含量、焙燒溫度、焙燒時(shí)間的磷酸鐵鋰充放電性能,結(jié)果表明,在碳含量6％、焙燒溫度為700℃及焙燒時(shí)間為10 h時(shí)磷酸鐵鋰的充放電比容量最高。
　　4.以絡(luò)合-均相沉淀法制備的磷酸錳為前驅(qū)物,采用碳熱還原法得到的磷酸錳鋰材料其充放電比容量很低,焙燒溫度的改變對(duì)其充放電性能無較大影響。
　　5.在制備磷酸鐵和磷酸鐵鋰的優(yōu)選條件下,進(jìn)行磷