聚陰離子型鋰離子電池正極材料的合成與改性研究.pdf

1、聚陰離子型正極材料Li3V2(PO4)3和Li2FeSiO4因具有成本低、環(huán)境友好、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、循環(huán)壽命長、安全性好等優(yōu)點(diǎn)而備受關(guān)注。但是聚陰離子型材料的本身特點(diǎn)卻又決定了其（Li3V2(PO4)3和 Li2FeSiO4）都存在較低的電子電導(dǎo)率，從而大大的限制了其進(jìn)一步的商業(yè)化生產(chǎn)和應(yīng)用。因此，本論文采用金屬離子摻雜-包覆共改性、原位制備薄膜電極和多種金屬離子共摻雜等方法對Li3V2(PO4)3和Li2FeSiO4進(jìn)行了合成與改性研究。<

2、br>　　通過溶膠凝膠法制備出還原氧化石墨烯(rGO）改性鐵摻雜磷酸釩鋰Li3V1.94Fe0.06(PO4)3/C復(fù)合正極材料(LVFP/C@rGO）。與未改性的 Li3V2(PO4)3/C（LVP/C）和僅用rGO改性的Li3V2(PO4)3/C（LVP/C@rGO）相比，鐵摻雜-rGO包覆共改性LVFP/C@rGO電極在1 C條件下表現(xiàn)出最高的初始放電比容量（164.4 mAh g-1），經(jīng)過100次循環(huán)后其容量保持率為83.5％

3、。當(dāng)在5 C的倍率下充放電，經(jīng)過1000次循環(huán)后仍能釋放出129.3 mAh g-1的放電比容量，容量保持率高達(dá)91.5%，容量衰減率僅為每圈0.0085%。鐵摻雜-rGO包覆共改性 LVP/C@rGO電極優(yōu)異的電化學(xué)性能可歸結(jié)于顆粒尺寸的減小、電子電導(dǎo)率的提高以及Li離子擴(kuò)散系數(shù)的增加。
　　利用原位生長的方法成功制備了一種由3D摻 N碳纖維支撐的無粘結(jié)劑 LVP/C薄膜電極（LVP/C@NCF），葡萄糖熱解得到的碳在 LVP顆

4、粒表面形成碳包覆層，而由濾紙熱解得到的氮摻雜碳纖維與LVP顆粒連接并作為集流體。與以Al箔為集流體的傳統(tǒng)LVP/C電極（LVP/C@Al）相比，LVP/C@NCF薄膜電極顯示出更高的倍率性能和更好的循環(huán)穩(wěn)定性。特別是，當(dāng)在高的倍率10 C條件下，它仍然提供高達(dá)107.6 mAh g-1的放電比容量，經(jīng)過1000次循環(huán)后，該薄膜電極擁有非常低的容量衰減率，每圈衰減僅為~0.0048%。該薄膜電極優(yōu)異的電化學(xué)性能歸因于3D導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，以及原位

5、制備的碳纖維集流體的協(xié)同效應(yīng)。
　　通過回流輔助固相法合成了 Li2Fe1/3Mn1/3Co1/3SiO4/C(LFMCS/C）和Li2Fe1/3Mn1/3Ni1/3SiO4/C（LFMNS/C）三元固溶型硅酸鹽復(fù)合材料。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，與Li2FeSiO4/C相比，三元固溶型硅酸鹽復(fù)合材料LFMCS/C和LFMNS/C表現(xiàn)出更好的電化學(xué)性能，尤其是LFMNS/C電極的首次放電比容量可達(dá)196.7 mAh g-1，且其鋰離子擴(kuò)散系數(shù)