磷酸鐵鋰正極材料的制備及其電化學性能研究.pdf

1、隨著化石燃料的急劇消耗和與之帶來的環(huán)境問題，綠色清潔能源的開發(fā)和利用有著重要意義。作為新一代高能綠色的儲能裝置，鋰離子電池廣泛應用到便攜式電子設備和電動汽車以及混合動力汽車等領域。LiFePO4是一種性能較為優(yōu)異的鋰離子電池正極材料，與傳統(tǒng)的鈷基材料相比，具有低毒性，原料豐富，成本低廉，良好的熱穩(wěn)定性，突出的安全性能，較高的比容量和優(yōu)異的循環(huán)性能以及環(huán)境友好等特點，成為動力電池正極材料的寵兒。
　　本文中，我們采用溶劑熱法，以三價

2、鐵鹽為鐵源，反應物濃度比為Li: Fe:P=1:1:1，乙二醇為溶劑，成功合成了LiFePO4正極材料。通過XRD、IR、SEM和電化學測試等方法對材料結構、形貌和電化學性能進行了表征。IR測試結果，揭示了乙二醇在溶劑熱反應過程中，不僅作為溶劑使顆粒均勻分散，而且作為還原劑將Fe3+還原成Fe2+。通過研究不同反應時間、溫度、濃度的溶劑熱反應，得到了不同形貌的目標產(chǎn)物。對球狀和啞鈴狀產(chǎn)物的機理研究，得到了一種新穎的球形形貌形成機制，即以

3、棒狀或者薄餅狀為起始形貌，由于不同部位生長速率的不同，形成了兩頭生長快，中間生長慢的兩頭向中間包圍的成球機制。我們形象地將這種成球機制稱之為磁場型取向生長。并且發(fā)現(xiàn)了溶劑熱過程中的凝膠現(xiàn)象。電化學測試表明，不同形貌產(chǎn)物的電化學性能有著很大的差異。在20mA/g電流密度下，鳥巢狀、片狀微球、啞鈴狀和帶狀LiFePO4的首次放電容量分別為113.5、101.7、81.8和50.5mAh/g。
　　同時，我們采用溶液和水熱的方法，合成了

4、不同擇優(yōu)取向性質的NH4FePO4·H2O前驅物，再通過固相法成功生成不同取向生長性質的LiFePO4產(chǎn)物。通過XRD、SEM以及電化學測試等方法，對材料的結晶性能、產(chǎn)物形貌和材料的電化學性能進行表征。SEM圖像顯示前驅物和LiFePO4產(chǎn)物都呈片狀結構，XRD數(shù)據(jù)則表明，水熱法前驅物合成的LFP-1有非常明顯的沿(100)晶面擇優(yōu)取向現(xiàn)象，而不添加NH4HCO3生成前驅物而合成的LFP-2不出現(xiàn)擇優(yōu)取向現(xiàn)象。電化學測試結果表明，LFP