鋰離子電池正極材料磷酸鐵鋰的水熱合成及改性研究.pdf

1、橄欖石結(jié)構(gòu)LiFePO4目前被認(rèn)為是最有潛力的鋰離子二次電池正極材料之一，該材料具有原料來(lái)源廣泛、環(huán)境友好、熱穩(wěn)定性好、比能量高、循環(huán)性能好、安全性能優(yōu)異、無(wú)記憶效應(yīng)等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛用于純電動(dòng)汽車(chē)和混合動(dòng)力汽車(chē)中。但目前LiFePO4正極材料仍存在電導(dǎo)率較低等不足，近年來(lái)的研究主要集中在改善LiFePO4材料的導(dǎo)電性能方面，其中最有效的方法是碳包覆和金屬離子摻雜。
　　本文在綜述國(guó)內(nèi)外LiFePO4作為鋰離子電池正極材料研究進(jìn)展的基

2、礎(chǔ)上，從提高材料電化學(xué)性能出發(fā)，采用水熱合成方法，對(duì)LiFePO4的合成工藝進(jìn)行改進(jìn)，制備出了碳包覆及金屬離子摻雜的LiFePO4。采用掃描電子顯微鏡(SEM)、X射線(xiàn)衍射(XRD)等對(duì)材料的形貌結(jié)構(gòu)和成分進(jìn)行了分析，并采用恒電流充放電測(cè)試手段分析了材料的電化學(xué)性能。
　　本文以FeSO4·7H2O、H3PO4和LiOH-H2O為主要原料，先以水熱法合成前驅(qū)體，再經(jīng)過(guò)高溫焙燒，合成了橄欖石型的LiFePO4，系統(tǒng)研究了水熱反應(yīng)溫度

3、、水熱反應(yīng)時(shí)間、焙燒溫度和焙燒時(shí)間對(duì)產(chǎn)物的影響。研究表明，當(dāng)水熱反應(yīng)溫度為150℃，反應(yīng)時(shí)間為6 h，焙燒溫度為700℃，焙燒時(shí)間為5 h時(shí)得到了晶粒細(xì)小、分散性較好的LiFePO4，材料表現(xiàn)出較好的電化學(xué)性能，首次放電比容量達(dá)到106.6 mA·h/g。為了進(jìn)一步改善LiFePO4材料的電化學(xué)性能，以不同碳源進(jìn)行包覆和不同金屬離子對(duì)LiFePO4進(jìn)行摻雜研究。結(jié)果表明，碳包覆和金屬離子摻雜并沒(méi)有改變LiFePO4的橄欖石型結(jié)構(gòu)，包覆的