液相法制備LiFe1-xVxPO4-C粉體及電化學(xué)性能研究.pdf

1、本論文采用共沉淀法和共沉淀結(jié)合水熱處理方法分別制備了摻雜釩元素的LiFePO4的前軀體，經(jīng)過煅燒和摻碳處理得到正極材料LiFe1-xVxPO4/C，以提高LiFePO4材料的倍率和循環(huán)性能為目標(biāo)，系統(tǒng)研究了不同V摻雜量的正極材料對電池電性能的影響，探討了電性能提高的原因。
　　采用共沉淀法，以FeSO4·7H2O、H3PO4和LiOH·H2O為原料，抗壞血酸為保護(hù)劑，通過考察制備的LiFePO4的相態(tài)獲得適宜的物料配比，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)當(dāng)

2、原料Li∶Fe∶P=3∶0.8∶1時，制備的LiFePO4具有較純的物相。以偏釩酸銨為釩源，考察反應(yīng)物加入方式對合成粉體物相影響，發(fā)現(xiàn)將釩與鋰的混合溶液滴加到鐵源的摻雜方式可以制備出與LiFePO4標(biāo)準(zhǔn)卡吻和較好的粉體。V摻雜量從0.01到0.1mol％逐漸增大，樣品晶胞參數(shù)逐漸減小，晶胞體積收縮;摻V顆粒呈球形，直徑約為5μm;V摻雜材料的振實(shí)密度都有所增加，超過LiFePO4/C理論振實(shí)密度，其中LiFe0.97V0.03PO4/C

3、振實(shí)密度最大達(dá)到1.229g·cm-3。
　　對LiFe1-xVxPO4/C材料制成2032型扣式電池后進(jìn)行充放電性能研究，結(jié)果表明，摻雜V可以提高材料的首次充放電、倍率和循環(huán)性能，其中以LiFe0.95V0.05PO4/C首次放電比容量最大為143.3mAh·g-1，在0.1、0.2、0.5、1和5C倍率下連續(xù)充放電時，首次充放電比容量分別為142.7、139.1、131.7、120.1和60.9mAh·g-l，在1C下循環(huán)10

4、0次后樣品放電比容量為110.3mAh·g-1，容量保持率達(dá)到91.5％。材料電性能提高是由于V摻雜提高了電子和離子電導(dǎo)率。
　　采用共沉淀結(jié)合水熱處理方法，制備了較小顆粒尺寸的LiFePO4/C粉體，其中六偏磷酸鈉作為無機(jī)分散劑。當(dāng)分散劑含量為0.2wt‰時，200℃水熱反應(yīng)6h，粒徑約為300～500nm，表面碳層厚度約為10nm。當(dāng)摻V量從0.01到0.1mol％變化時，粉體的形貌和晶體結(jié)構(gòu)基本不發(fā)生變化。在0.1C下LiF

5、e0.95V0.05PO4/C的首次放電比容量最大為157.2mAh·g-1，5C下仍可達(dá)到76.0mAh·g-1，在1C下首次放電比容量為133.6mAh·g-1，循環(huán)100次后仍保持在129.5mAh·g-1，容量保持率高達(dá)96.9％。表明LiFe1-xVxPO4/C具有較好的首次充放電、倍率和循環(huán)性能。
　　水熱法制備LiFe1-xVxPO4/C粉體電化學(xué)性能都優(yōu)于共沉淀法的原因可解釋為，一方面，水熱法制備的粉體顆粒變小，顆