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,得到了社會各界的廣泛關注。但是,由于磷酸鐵鋰本身結構所存在的缺點導致其電子電導率低和鋰離子擴散系數(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復合正極材料。
　　采用原位聚

2、合法制備FePO4/PANI前驅體,并對前驅體進行紅外、熱重分析。以FePO4/PANI前驅體、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移至氛圍下的管式燒結爐中進行燒結,采用兩步燒結技術,先在350℃燒結5h后,冷卻研磨,再經(jīng)高溫燒結一定時間即得LiFePO4/C正極材料。研究了不同燒結溫度、燒結時間、碳含量對材料結構及性能的影響,XRD、SEM、CV、EIS及恒流充放電測試技術分別對其進行了表征。研究結果表明:當高溫燒結

3、溫度為650℃,燒結時間為10h,抗壞血酸加入量為20％時,材料的性能最好。
　　在兩步燒結的基礎上,研究了將碳源(抗壞血酸)分兩步加入(第一步燒結—低溫燒結時加入部分抗壞血酸,第二步燒結—高溫燒結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上,進行二次球形處理,使最終材料的形貌更加的均勻一致。對于碳源的兩步加入,研究了燒結溫度、燒結時間對材料電化學性能的影響,同時研究了碳源兩次加入的不同質量

4、比對材料性能的影響。研究結果表明,當質量比為1:1時,650℃下燒結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,當二者質量比為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