納米LiFePO4的Sol-Gel法制備及改性研究.pdf

1、LiFePO4作為鋰離子二次電池的正極材料，具有許多優(yōu)點(diǎn)：170 mAh/g的高理論比容量，3.4 V的充放電平臺(tái)，高的熱力學(xué)和化學(xué)穩(wěn)定性，以及其廉價(jià)、無毒給經(jīng)濟(jì)和環(huán)境帶來了益處。然而它固有的低電子電導(dǎo)率和Li+擴(kuò)散速率，尤其是在低溫和高電流密度下，這兩個(gè)缺陷限制其在動(dòng)力電池領(lǐng)域的大規(guī)模應(yīng)用。本論文利用溶膠-凝膠法分別制備了表面碳包覆、稀土金屬離子摻雜及納米線的LiFePO4，并應(yīng)用SEM、XRD等手段進(jìn)行了表征，用扣式電池、交流阻抗進(jìn)

2、行了性能測(cè)試，得出以下研究結(jié)果：
　　 1.溶膠-凝膠法制備納米LiFePO4
　　 改良了常用溶膠-凝膠法制備工藝的不足，利用低成本的三價(jià)鐵鹽作為鐵源，以檸檬酸作為還原劑，同時(shí)兼作螯合劑，制備出了粒徑為260 nm左右的LiFePO4。通過對(duì)主要工藝條件的考察，得出在95％Ar、5％H2混合氣分下，較適宜溫度700℃、煅燒時(shí)間15 h，所得LiFePO4的形貌與晶體結(jié)構(gòu)較為理想。
　　 2.氧化鋁模板法制備Li

3、FePO4有序納米線陣列
　　 利用二次氧化法制備了孔徑有序、排列緊密的氧化鋁模板，孔徑在80～100 nm范圍可控，利用溶膠-凝膠-氧化鋁模板法及水熱-氧化鋁模板法獲得了直徑為60 nm左右的LiFePO4有序納米線陣列，以水熱法制備的納米線形貌更佳。
　　 3.碳包覆LiFePO4納米顆粒
　　 分別以葡萄糖和蔗糖為包覆碳源，應(yīng)用溶膠-凝膠法制備了碳包覆的LiFePO4/C材料。SEM、XRD表征結(jié)果顯示：L

4、iFePO4/C納米顆粒粒徑為70～120 nm之間，顆粒分布均勻，結(jié)晶度良好。電化學(xué)測(cè)試表明：蔗糖的摻入提高了LiFePO4的放電比容量，改善了循環(huán)穩(wěn)定性和倍率性能，當(dāng)蔗糖含量為10％時(shí)，具有較佳的倍率性能及循環(huán)穩(wěn)定性，在1C下首次放電容量分別為138.7 mAh/g，50次循環(huán)后，容量衰減僅為4.2％。其電子導(dǎo)電率與Li+擴(kuò)散速率都得到了提高。
　　 葡萄糖的摻入亦提高了LiFePO4的放電比容量、循環(huán)穩(wěn)定性和倍率性能，含量

5、為15％時(shí)較為適宜，1C下首次放電容量為114.2 mAh/g，50次循環(huán)后容量衰減為6.2％，總體性能低于蔗糖摻雜樣品。
　　 4.稀土金屬鈰摻雜的LiFePO4納米顆粒
　　 以鈰為摻雜元素，溶膠-凝膠法制備了鈰摻雜的LiFe1-xCexPO4納米顆粒考察了不同鈰摻雜量樣品的結(jié)構(gòu)及電化學(xué)性能。結(jié)果表明，所制備的樣品均為橄欖石結(jié)構(gòu)，顆粒粒徑明顯細(xì)化；鈰摻雜量x=0.01時(shí)性能最佳，0.1C下，其容量可達(dá)153.1 mA