水熱法合成LiFePO4及其性能研究.pdf

1、橄欖石型 LiFePO4因理論比容量高、資源豐富、對環(huán)境友好、安全性能突出、循環(huán)性能穩(wěn)定等優(yōu)點而被認(rèn)為是新一代鋰離子電池正極材料。但純 LiFePO4因其電子導(dǎo)電率低和Li+擴散速率低而影響其電化學(xué)性能。通常采用減小粒徑尺寸、添加導(dǎo)電劑和摻雜離子等方法來改善材料的電化學(xué)性能。
　　本文采用水熱法合成橄欖石型LiFePO4，在水熱反應(yīng)前驅(qū)溶液中直接引入碳源制備 LiFePO4/C復(fù)合材料，對水熱產(chǎn)物進行高溫焙燒處理以提高其電化學(xué)性能

2、。采用化學(xué)氧化聚合法制備導(dǎo)電聚合物聚苯胺，并對LiFePO4/C復(fù)合材料進行摻雜改性研究。通過XRD、SEM和TEM對產(chǎn)物的微觀結(jié)構(gòu)和形貌進行分析。采用恒流充放電、循環(huán)伏安(CV)和電化學(xué)阻抗譜(EIS)測試分析其電化學(xué)性能。
　　以FeSO4、H3PO4和LiOH為原料，抗壞血酸為還原劑，采用水熱法出了純度高、結(jié)晶好、顆粒分布均勻的LiFePO4粉體。分析反應(yīng)溫度、時間和溶劑對產(chǎn)物L(fēng)iFePO4的形貌和電化學(xué)性能的影響。研究表明

3、，反應(yīng)溫度180℃，反應(yīng)時間6 h，水和無水乙醇混合溶液作為溶劑合成的LiFePO4具有較好的電化學(xué)性能。
　　在水熱反應(yīng)前驅(qū)溶液中引入檸檬酸、聚乙烯醇和葡萄糖制備 LiFePO4/C復(fù)合材料，并對水熱產(chǎn)物進行高溫焙燒處理。分析不同碳源和最佳碳源的摻雜量對LiFePO4的性能影響。結(jié)果表明：摻雜5％葡萄糖制備的LiFePO4/C復(fù)合材料性能最佳，經(jīng)高溫?zé)崽幚砗箢w粒由規(guī)則的矩形體變?yōu)榱綖?00~300 nm的類球狀顆粒，水熱產(chǎn)物在

4、0.1 C倍率下首次放電比容量為104.8 mAh·g-1，經(jīng)高溫?zé)崽幚淼臉悠吩?.1 C和2 C倍率下首次放電比容量分別為151.2 mAh·g-1和87.3 mAh·g-1，在0.2 C倍率下循環(huán)30次后首次放電比容量由132.2 mAh·g-1增加到137.1 mAh·g-1。
　　以自制導(dǎo)電聚苯胺對摻雜5%葡萄糖的LiFePO4/C復(fù)合材料進行包覆。研究結(jié)果表明，包覆聚苯胺提高了LiFePO4/C的電化學(xué)性能，未影響材料的