碳熱還原法制備磷酸鐵鋰及其改性研究.pdf

1、碳熱還原法(CTR)由高溫固相法衍生而來，且其操作簡單，以三價鐵為鐵源其產(chǎn)物更為均勻而且不需要采用FeC2O4.H2O因而價格便宜。用于CTR法的鐵源有很多，如Fe(OH)3、Fe2O3、Fe3O4、FePO4以及復(fù)合鐵源等。其中，F(xiàn)ePO4既能夠提供鐵源也能夠提供磷源，且在FePO4轉(zhuǎn)變成LiFePO4的過程中二者的結(jié)構(gòu)相似。因此，通過控制FePO4的粒徑和形貌有望實現(xiàn)對LiFePO4的粒徑和形貌的有效調(diào)控。本文先通過沉淀法制得FeP

2、O4，再以其為原料合成LiFePO4，優(yōu)化了CTR法合成LiFePO4的條件并系統(tǒng)地研究了FePO4制備的條件對其結(jié)構(gòu)和形貌的影響以及對后續(xù)制備的LiFePO4的影響。用XRD、ICP、SEM和TEM表征FePO4和LiFePO4的組成、結(jié)構(gòu)以及形貌，研究其構(gòu)效規(guī)律。采用藍電、電化學(xué)工作站對LiFePO4的充放電特性及其交流阻抗和循環(huán)伏安特性進行測定，研究鋰離子脫嵌動力學(xué)。
　　沉淀法制備FePO4。研究了在該方法中反應(yīng)物、水浴溫

3、度、pH值、濃度、攪拌速度以及添加劑對制備的FePO4粒度、形貌和結(jié)晶性的影響。研究表明:采用FeSO4·7H2O-NH4H2PO4為反應(yīng)物有助于類球形的磷酸鐵的形成。在該體系中，溫度為90℃、pH為1.7左右、攪拌速度采用400 r/min、表面活性劑為SDS時能夠得到粒徑為20-80 nm且結(jié)晶良好、分散均勻的FePO4粉末。
　　CTR法合成LiFePO4。選取Li2CO3、C6H12O6以及FePO4為原料，分別研究了燒結(jié)

4、工藝、鋰鐵比、碳用量、分散介質(zhì)以及前驅(qū)體的工藝條件對CTR法制備LiFePO4的影響。研究表明:在Li∶Fe為1.02，19wt％的葡萄糖用量，水做分散劑，750℃下燒結(jié)12h制備的LiFePO4的首次可逆容量最高，大倍率性能最優(yōu)，同時極化小，循環(huán)性能好。該樣品在0.1、0.2和0.5C下的首次放電比容量依次為151、150和144 mAh/g。
　　陽離子摻雜改性LiFePO4。首先選取了鎂、釩以及鎳作為摻雜物對最終制備的磷酸鐵