鋰離子電池正極材料Li2FeSiO4的共沉淀法制備與改性研究.pdf

1、西安建筑科技大學(xué)碩士學(xué)位論文鋰離子電池正極材料Li2FeSiO4的共沉淀法制備與改性研究專業(yè)：車輛工程碩士生：張卿指導(dǎo)教師：許云華教授摘要近年來，鋰離子電池以其諸多優(yōu)點(diǎn)成為了倍受關(guān)注的動力電源之一。硅酸鐵鋰（Li2FeSiO4）作為一種新型鋰離子電池正極材料，分子結(jié)構(gòu)中有兩個(gè)鋰離子而具有高理論比容量（332mAhg）。同時(shí)硅酸鐵鋰（Li2FeSiO4）正極材料中的元素儲量大，因而價(jià)格也較低。然而，純的硅酸鐵鋰電子導(dǎo)電率較低，導(dǎo)致其電化學(xué)

2、性能較差。提高硅酸鐵鋰材料電學(xué)性能的方法主要有優(yōu)化形貌結(jié)構(gòu)、導(dǎo)電材料的包覆和陰陽離子摻雜，共沉淀法簡單易行，制備出的顆粒粒度細(xì)小、形貌均一，所以成為材料常用的制備方法。本文首先對共沉淀工藝進(jìn)行了研究，以葡萄糖為碳源進(jìn)行碳包覆，通過錳鎳離子對Fe位進(jìn)行摻雜制備了Li2Fe(12x)MnxNixSiO4復(fù)合正極材料，主要包括以下內(nèi)容：（1）在堿性氧化環(huán)境下通過共沉淀得到二氧化硅，解決了堿性氧化環(huán)境下的二價(jià)鐵離子沉淀易氧化的問題，并且生成的草

3、酸亞鐵沉淀被SiO2均勻的覆蓋，通過鋰鹽的加入制備出了Li2FeSiO4前驅(qū)體材料，并通過不同燒結(jié)條件合成了Li2FeSiO4正極材料。測試結(jié)果表明：兩步共沉淀法成功得制備出了Li2FeSiO4前驅(qū)體，通過熱處理得到了Li2FeSiO4正極材料；850℃下進(jìn)行10h處理的樣品顆粒呈球形形貌，粒徑在400600nm之間，分布較為均勻；在該條件下制備的樣品具有較高的電導(dǎo)率（1.2441013cm2s1），在0.1C倍率下的首次充電容量為16

4、2.2mAhg，具有較高的庫侖效率（94.4%），經(jīng)過50周循環(huán)后容量保持率仍為90%，說明該方法制備的球形Li2FeSiO4C材料具有較好的電化學(xué)性能。（2）在共沉淀的研究基礎(chǔ)上，通過加入不同含量的葡萄糖，研究了碳包覆對Li2FeSiO4性能的改善。通過XRD、SEM、TEM分析研究了不同碳含量對Li2FeSiO4的結(jié)構(gòu)及形貌的影響。結(jié)果表明：所有樣品的特征峰基本一致，都是純相的Li2FeSiO4；且SEM測試顯示碳包覆后的顆粒粒徑明