水熱法合成磷酸鐵鋰正極材料的研究.pdf

1、鋰離子電池是采用含有鋰元素的的材料作為電極的電池，它是現(xiàn)代高性能電池的代表。鋰離子電池具有電壓高、比容量大、循環(huán)性能好、安全性能高而且能夠快速充電等優(yōu)點，因此它廣泛應用于數(shù)碼相機、手機、筆記本、人造衛(wèi)星、軍事設施以及電動汽車。橄欖石結構的磷酸鐵鋰是一種新型鋰離子電池材料，理論容量高達170mAh/g，其特點是:熱穩(wěn)定性高、價格低廉，無毒性、不造成環(huán)境污染、安全性能好、原材料來源廣泛、價格便宜、壽命長等優(yōu)點，是新一代鋰離子電池的理想正極材

2、料。
　　然而磷酸鐵鋰本身具有一些局限性，在磷酸鐵鋰的充放電過程中，由于晶體中PO43-限制了Li+的移動空間，使得Li+在材料中的嵌、脫過程只具有二維可移動性，所以磷酸鐵鋰的電子導電率和離子遷移率較差，在大電流放電的條件下，會有較大的容量損失，這阻礙了其在大功率動力電池中的發(fā)展。針對磷酸鐵鋰固有的局限性，本文通過改善工藝合成以及添加活性劑來提高磷酸鐵鋰的電化學性能。本文以FeSO4·7H2O,H3PO4和LiOH·H2O為原材料

3、采用水熱合成的方法合成了性能較好的磷酸鐵鋰粉體材料，并以十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)作為碳源對磷酸鐵鋰進行碳包覆，獲得了納米級LiFePO4/C材料，并提高了材料的電子電導率和離子遷移率，促進了LiFePO4在動力電池中的研發(fā)進程。所得到的一些研究結果如下所述：
　　1.通過水熱合成，并且添加適量的還原劑抗壞血酸來防止Fe2+的氧化，得到了晶粒分布均勻的LiFePO4樣品。此外通過改變工藝合成，即改變合成溫度和保溫時間，來研究

4、合成溫度和保溫時間對LiFePO4組織與性能的影響，最終發(fā)現(xiàn)在190℃保溫5小時條件下制取的樣品較好。然后對其中一些較好的樣品進行碳包覆(與葡萄糖按一定比例混合，煅燒)，得到了晶粒較小、分布均勻的LiFePO4/C材料。
　　2.以CTAB為表面活性劑對其進行碳包覆，研究了不同活性劑添加量對磷酸鐵鋰性能的影響，并發(fā)現(xiàn)適當增加CTAB的添加量，有利于制取分散性好，雜質含量低的納米晶粒的LiFePO4。CTAB不僅作為表面活性劑，也可