鋰離子電池正極材料LiFePO4-C的性能改善.pdf

1、隨著電動(dòng)汽車的應(yīng)用以及太陽(yáng)能、風(fēng)能等清潔能源存儲(chǔ)需求的增大，鋰離子電池正極材料目前成為人們研究的熱點(diǎn)。其中，LiFePO4正極材料以其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、安全性能好、資源豐富等優(yōu)點(diǎn)而成為動(dòng)力鋰離子電池的首選正極材料。但是在實(shí)際應(yīng)用中，仍然存在能量密度低和低溫性能差等問題。本文針對(duì)這些實(shí)際中的問題，采用高能球磨一步固相法合成了超細(xì)顆粒的LiFePO4，研究了核殼結(jié)構(gòu)LiFePO4/C的性能，探索了水熱法合成二次微球結(jié)構(gòu)的LiFePO4/C材料。

2、r>　　 本著提高材料比容量和振實(shí)密度的目的，采用高能球磨一步固相煅燒法合成了顆粒細(xì)小的LiFePO4材料，通過研究煅燒溫度對(duì)其電化學(xué)性能的影響，確立了LiFePO4的最佳煅燒溫度550℃。通過電化學(xué)性能的分析，發(fā)現(xiàn)其初始容量很高，但是在最初的幾個(gè)循環(huán)里容量衰減很快。通過CV和阻抗分析其衰減的原因，是由于沒有碳源的包覆，細(xì)小的活性物質(zhì)直接暴露于電解液中，二價(jià)鐵離子易溶于電解液中而造成容量的衰減。
　　 針對(duì)容量衰減的原因，在上

3、述合成方法的基礎(chǔ)上，以聚乙烯醇為碳源對(duì)材料進(jìn)行包覆，合成出了顆粒尺寸均勻的納米LiFePO4/C正極材料，其碳膜包覆完全、均勻。LiFePO4/C正極材料在1C、5C、15C和20C時(shí)的比容量分別是159mAhg-1，141 mAh g-1、124 mAh g-1和112mAh g-1。即使在30C時(shí)，它仍有很高的比容量107 mAh g-1，且1000次循環(huán)后容量沒有衰減。通過CV分析計(jì)算得材料的鋰離子的擴(kuò)散系數(shù)分別是2.42×10-

4、11 cm2 s-1和2.80×10-11 cm2 s-1。交流阻抗譜和恒電流間歇滴定法也用來(lái)計(jì)算LiFePO4/C材料中鋰離子的擴(kuò)散系數(shù)，它在10-11至10-14 cm2 s-1范圍內(nèi)。此外，它在低溫-20℃下在0.1 C、0.5 C和1 C時(shí)的放電比容量分別達(dá)122 mAh g-1、90 mAh g-1和80 mAh g-1。
　　 采用簡(jiǎn)單易控制的水熱法，以廉價(jià)的三價(jià)鐵鹽為鐵源，合成了二次介孔微球LiFePO4/C材料。