熔鹽法制備LiFePO-,4-鋰離子電池正極材料的研究.pdf

1、磷酸鐵鋰由于具有環(huán)境友好、資源豐富、價格便宜、穩(wěn)定性好和理論容量(170mAhg-1)高的優(yōu)點，被認為是最具有發(fā)展前景的鋰離子電池正極材料之一，尤其適合用作動力電池正極材料。由于本征電導率和鋰離子擴散系數(shù)低的缺點，大倍率充放電時實際可逆放電容量低，阻礙了它的商業(yè)應用。針對其缺陷，本文探索了磷酸鐵鋰制備的新方法——熔鹽法，旨在控制磷酸鐵鋰的形貌，降低合成溫度，減小其晶粒尺寸，縮短鋰離子擴散距離，最終改善材料的電化學性能。在此基礎上，通過少

2、量的鎂對鋰位和鐵位進行摻雜，提高材料本征電導率和離子擴散速率的方法來改善材料的電化學性能。主要獲得以下結論：
　　 1.采用TG-DSC對前軀體進行熱重差熱分析，并對合成條件進行優(yōu)化，確定了在600℃煅燒12h制備磷酸鐵鋰最佳工藝。
　　 2.采用XRD、SEM和TEM對所合成的材料進行結構和形貌進行表征，結果表明在采用熔鹽法制備的磷酸鐵鋰材料物相為橄欖石結構、其晶型發(fā)育完整；顆粒均勻，呈類球形，尺寸在200m左右；無定

3、型C均勻分布在磷酸鐵鋰顆粒之間。
　　 3.充放電性能測試結果表明在600℃下，鋰鈉比為1∶4，煅燒12小時條件下制備的材料在0.2C和0.5C倍率下最高放電容量分別達到144.6 mAh·g-1和122.3mAh·g-1，并具有良好的循環(huán)性能；采用循環(huán)伏安和交流阻抗對制備的材料進行測試，結果表明磷酸鐵鋰的鋰脫嵌反應為可逆氧化還原反應，該電化學反應受鋰離子擴散控制，材料的電荷轉移電阻Rct僅400Ω。
　　 4.研究了鎂

4、含量，燒結時間，燒結溫度對磷酸鐵鋰的物理和電化學性能影響，在600℃下煅燒8小時制備磷酸鐵鋰材料具有良好的充放電和循環(huán)性能。鋰位摻雜鎂為6％時以0.1C，0.2C，1C首次放電容量分別達到131.0mAhg-1、120.4 mAhg-1和109.3 mAhg-1，二十次容量為108.3 mAhg-1；鐵位摻雜鎂為3％時以0.1C，0.2C，1C放電容量分別達到150.3 mAhg-1，141.1mAhg-1，115.1 mAhg-1,并