鋰離子電池橄欖石型正極材料的制備及性能的研究.pdf

1、與傳統(tǒng)的二次電池相比，鋰離子電池在能量密度、比功率和充放電性能方面有著明顯的優(yōu)勢(shì)。除此之外，鋰離子電池還具備自放電率低、循環(huán)壽命長(zhǎng)和環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)，目前已經(jīng)廣泛的應(yīng)用于我們生活的各個(gè)領(lǐng)域。
　　已經(jīng)商業(yè)化多年的LiCoO2顯然是性能最出色的鋰離子電池正極材料，但是鈷自身的價(jià)格昂貴而且對(duì)環(huán)境有污染的致命缺點(diǎn)使得鋰離子電池的發(fā)展，尤其是作為動(dòng)力電源的普及受到了嚴(yán)重制約。作為L(zhǎng)iCoO2的替代材料，LiFePO4由于其自身的原料廣泛、比

2、容量高、安全無(wú)毒、循環(huán)穩(wěn)定，它作為鋰離子電池的關(guān)鍵材料受到人們的廣泛關(guān)注。與此同時(shí)，和磷酸亞鐵鋰同屬橄欖石型結(jié)構(gòu)的磷酸錳鋰因其Mn3+/Mn2+相對(duì)于Li+/Li的電極電勢(shì)為4.2 V，使得該材料賦有潛在的高能密度的優(yōu)點(diǎn)。因此，近年來(lái)對(duì)磷酸錳鋰材料的關(guān)注日益激增。但是這兩種材料，主要在倍率性能方面又有有待提高之處。目前絕大多數(shù)工作都是通過(guò)采用低溫路線來(lái)實(shí)現(xiàn)剪裁磷酸亞鐵鋰材料顆粒的大小，并且通過(guò)包覆碳源來(lái)提高顆粒之間的導(dǎo)電性能。因此，各種

3、各樣的碳源也被嘗試來(lái)作為L(zhǎng)iFePO4的導(dǎo)電碳載體或是碳的添加劑。然而到現(xiàn)在為止關(guān)于不同碳源對(duì)LiFePO4電化學(xué)性能影響比較的研究還相當(dāng)?shù)纳?。因此，我們很難從以上的文獻(xiàn)報(bào)道中得出到底哪種碳源是最佳的提高LiFePO4電化學(xué)性能的載體。與其他正極材料相比，磷酸錳鋰研究的人數(shù)和論文數(shù)要少的多。因此，我們很難從以上的文獻(xiàn)報(bào)道中得出到底哪種合成方法是最佳的提高LiMnPO4電化學(xué)性能的方法。
　　基于此，本論文的主要內(nèi)容如下:
　

4、　1.選取乙炔黑、碳納米管和石墨烯為三種不同的碳載體，采用溶劑熱的合成方法并且結(jié)合熱處理過(guò)程分別制備出了LiFePO4/乙炔黑復(fù)合物，LiFePO4/碳納米管復(fù)合物, LiFePO4石墨烯復(fù)合物。對(duì)三種復(fù)合物均做了詳細(xì)的物象表征及電化學(xué)性能測(cè)試。通過(guò)對(duì)材料在相同測(cè)試條件下的表征，從而得到石墨烯為最佳的碳源選擇。
　　2.合成出球形LiFePO4。采用化學(xué)法來(lái)制備出球形FePO4，通過(guò)進(jìn)行鋰鹽的配比，從而得到球形LiFePO4，在合

5、成前軀體的過(guò)程中我們采用了炭黑和葡萄糖作為不同的碳源來(lái)進(jìn)行合成。通過(guò)電化學(xué)性能的測(cè)試我們得到，葡萄糖為最佳的碳源選擇。并且當(dāng)碳含量為10％時(shí)，所得球形LiFePO4的電化學(xué)性能為最佳。
　　3.采用溶劑熱和化學(xué)沉淀的方法合成出了純相的磷酸錳鋰材料，并且對(duì)磷酸錳鋰進(jìn)行了金屬摻雜。對(duì)于每種方法合成的材料均做了詳細(xì)的物象表征及電化學(xué)性能測(cè)試，并且仔細(xì)的探究了各種方法的優(yōu)缺點(diǎn)及適用范圍。通過(guò)對(duì)材料在相同測(cè)試條件下的表征，從而得到固相合成法