鋰離子電池LiFePO4-C正極材料低溫性能研究.pdf

1、本論文采用球磨法制備了LiFePO4/C正極材料，研究了以1.0M LiPF6/EC+DMC+DEC+EMC(1:1:1:3, v/v)四元羰基聚合物為電解液的LiFePO4/C正極材料鋰離子電池低溫性能。電化學(xué)測(cè)試顯示以1C倍率充放電，LiFePO4/C正極材料放電容量為134.5mAh/g(20℃),114mAh/g(0℃),90mAh/g(-20℃)和69mAh/g(-40℃)。20℃和-20℃下的倍率性能測(cè)試結(jié)果顯示20℃條件下

2、倍率性能優(yōu)良，但是當(dāng)溫度降低到-20℃，電池高倍率性能受到明顯抑制。循環(huán)伏安測(cè)試顯示當(dāng)溫度降低到-20℃以下時(shí)，鋰離子在LiFePO4/C正極上的嵌入和脫出反應(yīng)速率明顯降低。交流阻抗譜測(cè)試顯示電子傳遞以及鋰離子擴(kuò)散能力減弱是低溫下電化學(xué)過程決速步驟。并計(jì)算出電子傳遞活化能為為38.9kJ/mol，鋰離子在電極上的擴(kuò)散活化能為44.5kJ/mol。
　　本文采用高能球磨法制備了磷酸鐵鋰正極材料、微量錳摻雜的磷酸鐵鋰正極材料。通過充放

3、電測(cè)試優(yōu)選出最佳摻雜比x=0.02：LiFe0.98Mn0.02PO4/C放電容量達(dá)到137.8 mAh/g，顯示出最好的電化學(xué)性能；隨著錳摻雜量的增加，LiFe1-xMnxPO4/C(x=0.04,0.06)的放電容量隨之減小。進(jìn)而測(cè)試了材料的低溫性能，在-20℃下，電池以低倍率17mA/g（0.1C）放電時(shí), LiFe0.98Mn0.02PO4/C和LiFePO4/C放電容量分別為124.4 mAh/g和120.5 mAh/g。隨著

4、放電倍率增大，LiFe0.98Mn0.02PO4/C樣品表現(xiàn)出較好的倍率性能，放電容量分別為99.8mAh/g(1C),80.7 mAh/g(2C)和70 mAh/g(5C)；而相應(yīng) LiFePO4/C的放電容量為90.7 mAh/g(1C)、70.4 mAh/g(2C)和52.2mAh/g(5C)。對(duì)電池進(jìn)行循環(huán)伏安測(cè)試和交流阻抗測(cè)試，發(fā)現(xiàn)錳摻雜可以改善電極反應(yīng)的可逆性，降低材料顆粒接觸阻抗和電荷傳遞阻抗，從而提高其低溫性能。

5、　　本文采用化學(xué)氧化法制備了PPy包覆的磷酸鐵鋰正極材料。充放電測(cè)試結(jié)果顯示PPy包覆可以提高低溫下電池的放電容量：在不同溫度下以2C放電，LiFePO4/C-PPy放電容量分別為：128.7 mAh/g（20℃），109.3 mAh/g（0℃），93.9 mAh/g（-20℃），66.1mAh/g（-40℃），LiFePO4/C放電容量分別為：132.6 mAh/g（20℃）,113.2 mAh/g（0℃）,87.7 mAh/g（-2