磷酸鐵鋰-碳復(fù)合材料的制備與性能表征.pdf

1、橄欖石型的LiFePO4具有可逆容量高、資源豐富、對環(huán)境友善、價格便宜和安全性能好等優(yōu)點,被認為是非常具有發(fā)展前景的鋰離子電池正極材料。然而,較低的鋰離子擴散系數(shù)和電子電導(dǎo)率影響了磷酸鐵鋰材料的大倍率性能。為了得到高性能的LiFePO4材料,我們通過一種生物方法來合成這種材料,這種方法不但簡單,而且成本也低。通過以酵母作為模板劑和碳源來合成一種磷酸鐵鋰核/碳納米介孔微球(LFPN/CNC)。我們發(fā)現(xiàn)酵母細胞可以在分子水平上調(diào)節(jié)和控制Fe

2、PO4的礦化作用。FePO4納米顆粒同生物大分子混合,密封在蛋白質(zhì)籠里面,然后通過靜電作用和新陳代謝自組裝在酵母細胞表面和內(nèi)部,然后通過納米原位復(fù)合碳化和結(jié)晶熱處理,形成LFPN/CNC介孔微球。微球(2-8μm)由濃密聚合的LiFePO4納米顆粒(20-40 nm)和其表面的介孔生物碳網(wǎng)(15.28 wt.％)組成的。這種LFPN/CNC介孔微球包含3-5 nm的LiFePO4納米孔和大約2 nm厚度的生物碳網(wǎng)。這種分層的孔結(jié)構(gòu)(3-

3、15 nm)可以輕松的允許鋰離子嵌入到微球中。這種LFPN/CNC介孔微球所組成的電池有著高的能量和循環(huán)性能,我們還證明了鋰離子在LFPN/CNC介孔微球中可能的傳輸路徑,還確定了結(jié)構(gòu)和電子以及離子傳導(dǎo)率之間的關(guān)系。我們應(yīng)用化學(xué)沉淀法,溶膠凝膠法和水熱法都成功制備出了這種LFPN/CNC介孔微球,最后還探討了添加鎂離子對磷酸鐵鋰材料的性能影響。其中化學(xué)沉淀法制備出來的材料性能最為優(yōu)越,這種簡單可行的設(shè)計方法完全可以應(yīng)用于制備高倍率性能的