LiFePO4的固相合成及產(chǎn)業(yè)化研究.pdf

1、橄欖石型磷酸亞鐵鋰作為新一代鋰離子電池正極材料得到了科研和工程領(lǐng)域的廣泛關(guān)注，為了改善其較低的鋰離子擴(kuò)散速率和電子電導(dǎo)率，人們進(jìn)行了大量的改性研究以指導(dǎo)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。本文以較廉價(jià)的Fe2O3體系為基礎(chǔ)，以聚丙烯為碳源，采用一步固相反應(yīng)法制備了LiFePO4/C正極材料，探討了溫度對(duì)合成材料電化學(xué)性能的影響。利用乙炔氣體的化學(xué)氣相沉積(CVD)，原位合成了LiFePO4/CNFs，通過(guò)改進(jìn)焙燒溫度、CVD時(shí)間和溫度，得到了性能良好的磷酸亞鐵

2、鋰正極材料。同時(shí)對(duì)NH4H2PO4、Fe2O3體系合成LiFePO4/C進(jìn)行了研究，并嘗試了磷酸亞鐵鋰的產(chǎn)業(yè)化試生產(chǎn)。
　　 文中首先以Fe2O3、聚丙烯為原料，通過(guò)一部固相反應(yīng)法在不同溫度下制備了碳包覆的磷酸亞鐵鋰正極材料，研究了不同溫度對(duì)合成材料電化學(xué)性能的影響。XRD結(jié)果表明，所得材料均為單一物相的LiFePO4，在掃描電鏡下的顆粒分布均勻，隨著溫度的升高顆粒逐漸長(zhǎng)大，并出現(xiàn)一定程度的團(tuán)聚現(xiàn)象；電化學(xué)測(cè)試結(jié)果表明于700℃

3、下制備的LiFePO4/C復(fù)合材料在0.1、1、5 C倍率下的首次放電比容量分別為160、143、108 mAh/g。在1 C和5 C經(jīng)100次循環(huán)后，放電比容量分別為138和100mAh/g，表現(xiàn)出良好的高倍率循環(huán)性能。
　　 以乙炔的強(qiáng)還原性和Fe2O3的催化效應(yīng)為基礎(chǔ)，采用化學(xué)氣相沉積原位合成了LiFePO4/CNFs正極材料。通過(guò)改進(jìn)焙燒溫度、CVD時(shí)間和溫度，發(fā)現(xiàn)LiFePO4顆粒的長(zhǎng)大與碳纖維的生長(zhǎng)同時(shí)發(fā)生且呈競(jìng)爭(zhēng)機(jī)

4、制，CVD時(shí)間過(guò)長(zhǎng)或者CVD溫度過(guò)高都會(huì)使CNFs快速生長(zhǎng)，導(dǎo)致合成LiFePO4的Fe2O3減少，使材料的性能下降。實(shí)驗(yàn)中得出在700℃ CVD處理80 min所得的正極材料具有最佳的電化學(xué)性能，在0.1 C放電倍率下首次放電比容量達(dá)到了153 mAh/g，1 C循環(huán)50次后容量保持率達(dá)到了97％。
　　 以NH4H2PO4、Fe2O3體系為基礎(chǔ)，進(jìn)行了中試探索，通過(guò)CVD反應(yīng)制備了磷酸亞鐵鋰正極材料。得到的產(chǎn)物為純相的LiF