橄欖石型LiFePO4正極材料的制備和研究.pdf

1、橄欖石型結(jié)構(gòu)的LiFePO4正極材料目前被廣泛認(rèn)為是最具開發(fā)和應(yīng)用潛力的新一代鋰離子電池正極材料之一。材料的理論比容量較高（約為170 mAh/g），對(duì)環(huán)境較為友好，安全性和熱穩(wěn)定性較為優(yōu)良。但是由其自身結(jié)構(gòu)所限制，使得材料的離子導(dǎo)電率與電子導(dǎo)電率較低，最終限制了其大規(guī)模商業(yè)化的應(yīng)用。
　　當(dāng)前，對(duì)LiFePO4正極材料進(jìn)行碳摻雜包覆或者金屬離子摻雜改性被認(rèn)為是最直接和有效的提高LiFePO4的導(dǎo)電率的方法。本論文采用流變相的方法

2、，通過(guò)一步煅燒，分別制備了以二價(jià)鐵（FeC2O4）和三價(jià)鐵（FePO4）為不同鐵源的LiFePO4/C復(fù)合材料，并分別對(duì)其摻雜Ti與Ni元素。通過(guò)對(duì)合成樣品做X-射線衍射測(cè)試、掃描電子顯微鏡測(cè)試及電化學(xué)測(cè)試等檢測(cè)，來(lái)研究焙燒溫度、包碳含量以及金屬離子摻雜量對(duì)合成LiFePO4正極材料的性能影響。
　　結(jié)果表明，以FeC2O4為鐵源時(shí)，選擇焙燒溫度為700℃，碳含量為理論生成LiFePO4/C的15wt％時(shí)，合成出的LiFePO4/

3、C復(fù)合材料在0.1倍率下具有最好的放電性能與循環(huán)性能，首次放電比容量為132 mAh/g，經(jīng)30次循環(huán)后容量保持率約為95%以FePO4為鐵源，最佳焙燒溫度為650℃，碳含量為理論生成LiFePO4/C的20wt%碳含量時(shí)，制備出來(lái)的LiFePO4/C正極材料在0.1倍率下的放電性能與循環(huán)性能最好，常溫下的初次放電比容量和循環(huán)30次后的容量保持率最高，分別為138 mAh/g和95%。以FePO4為鐵源制備LiFePO4/C時(shí)，當(dāng)對(duì)其分

4、別摻雜Ti4+與Ni2+時(shí)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)Ti4+占LiFePO4正極材料摩爾比的0.015時(shí)，合成出來(lái)的LiFePO4/C樣品表現(xiàn)出最好的放電性能與循環(huán)性能。常溫下的0.1倍率和1倍率下初次放電比容量分別超過(guò)146 mAh/g與118 mAh/g，且經(jīng)過(guò)30次循環(huán)后容量保持率分別為97%和98%；當(dāng)Ni2+占LiFePO4的摩爾比0.05時(shí)，LiFePO4/C復(fù)合材料的首次放電性能與循環(huán)性能最佳。在0.1倍率與1倍率下首次放電比容量分別為15