固相法合成LiFePO-,4-正極材料的性能研究.pdf

1、本文采用固相碳熱還原法制備LiFePO4/C、LiFePO4-xFx/C，利用程控恒流充放電測試系統(tǒng)，結(jié)合XRD、SEM、TEM、Raman和FTIR 等手段，對比研究了LiFePO4/C、LiFePO4-xFx/C材料的結(jié)構(gòu)、形貌和電化學(xué)性能。重點研究了鋰鹽用量、有機碳源和F 元素摻雜對LiFePO4物理及電化學(xué)性能的影響。
　　 研究發(fā)現(xiàn)，鋰鹽過量8[％]時，LiFePO4/C 顆粒分布均勻，表現(xiàn)出最佳的電化學(xué)性能。0.2C

2、和1C 首次放電比容量分別為156.6和143.5mAh/g，2C 連續(xù)充放100 次，容量保持率可達99.6[％]。分別以葡萄糖、聚乙烯醇(PVA)及聚乙二醇(PEG)為碳源合成了LiFePO4/C復(fù)合材料。結(jié)果表明，樣品包覆碳的石墨化程度對電導(dǎo)率影響不大，葡萄糖樣品電導(dǎo)率最高為5.70×10-2 S/cm，PEG樣品最低為5.59×10-2 S/cm ；而PEG樣品的電化學(xué)性能最佳，0.2C 倍率首次放電容量為155.9mAh/g，

3、3C 倍率下循環(huán)50 次，樣品的容量保持率為103[％]。以PEG為碳源，鋰鹽過量8[％]，并以煅燒溫度、煅燒時間和摻碳量為考察因素設(shè)計正交實驗L9 (3 3)，以LiFePO4/C 材料0.2C 時的首次放電比容量為考察指標，確定最優(yōu)合成工藝條件為：煅燒溫度750 ℃、煅燒時間12h、摻碳量為FePO4 :Li2CO3 :C=2 :1.08 :2。
　　 最優(yōu)工藝合成的LiFePO4/C樣品具有完整的晶體結(jié)構(gòu)，一次顆粒細小，粒

4、徑分布均勻，約為500nm，碳包覆于顆粒表面，一次顆粒通過包覆碳連接形成團聚體。0.2C、1C和2C 放電平臺平穩(wěn)，且極化較小(Δ V≤0.2V)，放電比容量分別達157.6、142.5、134.3mAh/g ；5C 放電，放電容量為107.5mAh/g。煅燒溫度的單因素實驗研究結(jié)果表明，在650～750 ℃ 范圍內(nèi)，溫度升高，樣品電導(dǎo)率增大，放電容量增加。但溫度升至800 ℃，樣品放電比容量反而有所下降，從750 ℃時的157.6mA