聚吡咯包覆的磷酸鐵鋰正極材料制備及性能研究.pdf

1、聚吡咯(PPy)是一種典型的導(dǎo)電高分子材料,具有良好的導(dǎo)電性、可逆的電化學(xué)氧化還原特性,及較強(qiáng)的電荷貯存能力,在空氣和水中穩(wěn)定性較好,其本身是一種理想的聚合物二次電池的正極材料。近年來有研究小組將PPy包覆在各種鋰二次電池的正負(fù)極材料上以提高材料的電化學(xué)性能。本文采用化學(xué)液相法、化學(xué)氣相法將PPy氧化聚合包覆在磷酸鐵鋰(LiFePO4)正極材料顆粒表面,制備出性能優(yōu)越的LiFePO4/C-PPy復(fù)合材料,并對其電化學(xué)性能進(jìn)行系統(tǒng)的研究。

2、通過液相法、氣相法制備出LiFePO4/C-PPy復(fù)合材料,并通過透射電鏡(TEM),熱失重分析(TGA),及紅外光譜(FT-IR)等分析技術(shù)表征了LiFePO4/C材料與LiFePO4/C-PPy材料的組成及結(jié)構(gòu)形態(tài),用四探針測試了材料的電導(dǎo)率;運(yùn)用恒電流充放電、交流阻抗、掃描電子顯微鏡(SEM)、電感耦合等離子體發(fā)射光譜(ICP)等手段對正極材料電化學(xué)性能和高溫的穩(wěn)定性進(jìn)行測試,研究PPy在材料中的作用機(jī)理。液相法制備出的LiFeP

3、O4/C–PPy-Chem電極和氣相法制備出的LiFePO4/C–PPy-CVD電極在各個(gè)倍率下的比容量分別為145(1C),138(2C),132(5C),123(10C),115mAh/g(20C)和145(1C),133(2C),118(5C),108(10C),80mAh/g(20C),倍率性能都要遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于未包覆的LiFePO4/C電極150(1C),147(2C),127(5C),60(8C)。此外LiFePO4/C–PPy-

4、Chem材料和LiFePO4/C–PPy-CVD材料都表現(xiàn)出優(yōu)異的高溫循環(huán)穩(wěn)定性,通過研究發(fā)現(xiàn),包覆在LiFePO4顆粒表面的PPy可以抑制高溫下電極與電解液副反應(yīng)發(fā)生,抑制鐵的溶解,從而使材料在高溫下具備良好的穩(wěn)定循環(huán)性。最后比較了吡咯單體聚合過程中氧化劑和摻雜劑的組合對合成PPy性能的影響,通過測試發(fā)現(xiàn),在聚合過程中對甲苯磺酸鐵既可以作為氧化劑又同時(shí)可以作為摻雜劑,使合成PPy的摻雜離子為單一的對甲苯磺酸根,避免了采用傳統(tǒng)氯化鐵作為