雙碳源磷酸鐵鋰電池的制備及其電化學(xué)性能研究.pdf

1、近年來，隨著工業(yè)的發(fā)展，能源枯竭及環(huán)境污染問題日益凸顯，為了人類的身體健康和可持續(xù)發(fā)展，亟需尋求新型的綠色可再生能源，鋰離子電池順應(yīng)時(shí)代潮流逐漸進(jìn)入了人們的視線。而橄欖石型磷酸鐵鋰(LiFePO4)因具有能量密度高、成本價(jià)格低、使用壽命長、循環(huán)穩(wěn)定性好、無毒無害等諸多優(yōu)點(diǎn)，成為當(dāng)前時(shí)代最具有發(fā)展及應(yīng)用前景的鋰離子電池正極材料。傳統(tǒng)的LiFePO4合成工藝較為復(fù)雜，不適合大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)，且LiFePO4本身特有的結(jié)構(gòu)導(dǎo)致材料的電子電導(dǎo)率

2、和鋰離子遷移率極低，這些都是阻礙LiFePO4應(yīng)用和發(fā)展的絆腳石。為了解決上述問題，本文從研磨工藝和碳源組份兩方面對(duì)合成的LiFePO4作了系統(tǒng)的分析和研究。
　　本文以FeSO4·7H2O、NH4H2PO4為原料，采用中間體法首先合成出FePO4，然后以FePO4為中間體，葡萄糖及蔗糖為碳源，制備LiFePO4/C復(fù)合材料。通過改變?cè)噭┓稚┑慕M成，比較I型分散劑（無水乙醇）和II型分散劑（無水乙醇/去離子水）兩種不同研磨工藝制

3、備LiFePO4/C材料的性能，優(yōu)化合成工藝。為了探究碳源組份對(duì)LiFePO4/C的影響，試驗(yàn)選取了五種葡萄糖殘留碳和蔗糖殘留碳配比（質(zhì)量比），以優(yōu)化后的研磨工藝合成出LiFePO4/C粉體并比較各自的性能。樣品的結(jié)構(gòu)和形貌用X射線衍射(XRD)、場發(fā)射掃描電鏡(FESEM)和高倍透射電鏡(HRTEM)等技術(shù)進(jìn)行表征，用恒流充放電法對(duì)樣品電池的電化學(xué)性能進(jìn)行測試。結(jié)果表明，在合成磷酸鐵鋰的研磨過程中，在無水乙醇分散劑中引入少量去離子水可

4、以促進(jìn)糖類分子的分散，所制備出來的樣品綜合性能更優(yōu)。對(duì)比雙碳源殘留碳不同配比制備出的材料性能，得出磷酸鐵鋰電池的放電比容量與蔗糖殘留碳占總殘留碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)之間呈“火山型”關(guān)系。綜合研磨工藝和碳源組份兩方面的研究結(jié)果，確定了一條碳源為葡萄糖和蔗糖（殘留碳質(zhì)量比為1∶1），總含碳量為3.8wt％，分散劑為無水乙醇加少量去離子水（體積比為17∶3）的優(yōu)化合成路線。該工藝原料來源廣泛、碳源廉價(jià)易得、合成過程簡單、制備周期較短，使得其工業(yè)化生產(chǎn)成