稀土離子摻雜LiFePO-,4--C正極材料的合成及其電化學(xué)性能的研究.pdf

1、由于LiFePO4具有原料資源豐富、價格便宜、對環(huán)境無毒、熱穩(wěn)定性好、理論容量較高（170m Ah/g）以及循環(huán)性能優(yōu)良等優(yōu)點，使其成為具有開發(fā)和應(yīng)用潛力的新一代鋰離子電池正極材料。但LiFePO4的電子電導(dǎo)率低、鋰離子在LiFePO4微晶內(nèi)的擴(kuò)散系數(shù)小，從而制約了其在充、放電過程中的充、放電容量和倍率性能。為此人們采用在合成LiFePO4的原料中添加碳和摻雜金屬離子等方法來改善其電化學(xué)性能。添加碳能防止Fe2+在合成過程中被氧化，阻止

2、LiFePO4在結(jié)晶過程中微晶長得過大，同時能提高LiFePO4微晶在電極中的電子導(dǎo)電率。摻雜金屬離子能通過改變電極活性材料中微晶的晶胞參數(shù)和晶胞體積從而提高微晶內(nèi)的電子電導(dǎo)率和Li+擴(kuò)散系數(shù)。 采用固相混合法合成了稀土離子摻雜LiFePO4/C復(fù)合材料。研究了摻雜離子的種類（R= La3+、Nd3+、Y3+）、摻雜離子的量以及加碳碳源的種類（乙炔黑、葡萄糖、蔗糖和酚醛樹脂）和加碳量對復(fù)合材料的晶體結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能的影響，對稀土

3、離子摻雜LiFePO4/C復(fù)合材料的化學(xué)組成進(jìn)行了優(yōu)選。 XRD測試表明：摻雜后的各種復(fù)合材料仍保留了橄欖石晶體結(jié)構(gòu)，但晶胞參數(shù)和晶胞體積都有所增大。 恒電流充放電測試表明：摻雜金屬離子和加碳均有效地提高了LiFePO4的電化學(xué)性能。其中當(dāng)摻雜的Y原子數(shù)目/（Y原子數(shù)目+Li原子數(shù)目）=1％時，用酚醛樹脂作碳源，加碳理論質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5％時所得的復(fù)合材料其充、放電性能較好，在0．1C倍率下，第三循環(huán)的放電容量為142．09m