鋰離子電池LiFePO4-C正極材料的碳熱還原法制備與性能研究.pdf

1、橄欖石型磷酸鐵鋰(LiFePO4)具有理論容量高、循環(huán)性能好、資源豐富、價格低廉、對環(huán)境友善等優(yōu)點(diǎn),得到了社會各界的廣泛關(guān)注。但是,由于磷酸鐵鋰本身結(jié)構(gòu)所存在的缺點(diǎn)導(dǎo)致其電子電導(dǎo)率低和鋰離子擴(kuò)散系數(shù)小,不僅影響其大倍率放電,同時阻礙了其工業(yè)化應(yīng)用。為改善磷酸鐵鋰材料的性能,本論文在前人原位聚合-碳熱還原的基礎(chǔ)上,以抗壞血酸及葡萄糖為碳源,通過改變磷酸鐵鋰制備工藝以期獲得性能更為優(yōu)越的LiFePO4/C復(fù)合正極材料。
　　采用原位聚

2、合法制備FePO4/PANI前驅(qū)體,并對前驅(qū)體進(jìn)行紅外、熱重分析。以FePO4/PANI前驅(qū)體、乙酸鋰及一定量的抗壞血酸為原料,經(jīng)人工濕磨至膠狀物后轉(zhuǎn)移至氛圍下的管式燒結(jié)爐中進(jìn)行燒結(jié),采用兩步燒結(jié)技術(shù),先在350℃燒結(jié)5h后,冷卻研磨,再經(jīng)高溫?zé)Y(jié)一定時間即得LiFePO4/C正極材料。研究了不同燒結(jié)溫度、燒結(jié)時間、碳含量對材料結(jié)構(gòu)及性能的影響,XRD、SEM、CV、EIS及恒流充放電測試技術(shù)分別對其進(jìn)行了表征。研究結(jié)果表明:當(dāng)高溫?zé)Y(jié)

3、溫度為650℃,燒結(jié)時間為10h,抗壞血酸加入量為20％時,材料的性能最好。
　　在兩步燒結(jié)的基礎(chǔ)上,研究了將碳源(抗壞血酸)分兩步加入(第一步燒結(jié)—低溫?zé)Y(jié)時加入部分抗壞血酸,第二步燒結(jié)—高溫?zé)Y(jié)時加入另一部分抗壞血酸)對材料性能的影響。碳源的兩步加入,即相對于在球形基體的基礎(chǔ)上,進(jìn)行二次球形處理,使最終材料的形貌更加的均勻一致。對于碳源的兩步加入,研究了燒結(jié)溫度、燒結(jié)時間對材料電化學(xué)性能的影響,同時研究了碳源兩次加入的不同質(zhì)量

4、比對材料性能的影響。研究結(jié)果表明,當(dāng)質(zhì)量比為1:1時,650℃下燒結(jié)10h所制備的材料的性能最佳。
　　研究了雙碳源(抗壞血酸、葡萄糖)兩步加入法對材料性能的影響。研究結(jié)果表明:以抗壞血酸與葡萄糖共同作為碳源,且采用兩步法加入,當(dāng)二者質(zhì)量比為1:1時,所制備的材料具有比較均一的形貌且電化學(xué)性能良好;0.2C下的首次放電比容量為156.7mAh/g,循環(huán)10次后,材料容量仍保持98.4%;0.5、1、2、5C下,首次放電比容量分別為