鋰離子電池正極材料LiFePO4交流阻抗的研究.pdf

1、橄欖石型的LiFePO4因具有比容量高、原料資源豐富、安全性好和環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是最有應(yīng)用潛力的新型鋰離子電池正極材料。但是LiFePO4的電子電導(dǎo)率和鋰離子傳導(dǎo)率均較低，使其在高倍率充放電時(shí)容量偏低。因此為了推動(dòng)這種材料的廣泛應(yīng)用必須對(duì)其進(jìn)行改性研究，提高它的電子電導(dǎo)率和鋰離子擴(kuò)散能力。本文以碳酸鋰、草酸亞鐵、磷酸氫二銨、蔗糖以及金屬鹽為主要原料采用固相燒結(jié)法制備出摻雜金屬離子的LiFePO4/C復(fù)合材料。利用SEM（Scann

2、ing electron microscope，掃描電子顯微鏡觀察)、充放電測試、交流阻抗(Electrochemical Impedance Spectroscopy, EIS)等實(shí)驗(yàn)手段，對(duì)材料的表面形貌和電化學(xué)性能進(jìn)行了研究。
　　利用碳對(duì)LiFePO4進(jìn)行表面修飾，以葡萄糖為碳源，合成出了LiFePO4/C復(fù)合正極材料。研究了不同摻碳量對(duì)材料性能的影響。結(jié)果表明：引入碳元素后，材料仍然保持標(biāo)準(zhǔn)的橄欖石型LiFePO4的晶體

3、結(jié)構(gòu)；其充放電性能得到了顯著改善，其首次放電容量達(dá)到140mAh/g；隨著碳含量的增加，材料的電化學(xué)阻抗明顯減小，鋰離子擴(kuò)散系數(shù)提高。
　　對(duì)LiFePO4/C復(fù)合材料進(jìn)行了較為詳細(xì)的金屬離子摻雜改性研究。結(jié)果表明：在所摻雜的范圍內(nèi)，材料均保持著橄欖石型的LiFePO4結(jié)構(gòu)。其充放電比容量均比未摻雜時(shí)有所提高。材料的溶液電阻和電荷轉(zhuǎn)移電阻明顯減小，雙電層電容值變化不大，Warburg阻抗值減小，鋰離子擴(kuò)散系數(shù)提高了3個(gè)數(shù)量級(jí)，達(dá)到